CN102183837B - 二次聚光装置、系统及具有该系统的太阳能热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二次聚光装置，其包括呈圆周分布的且整体拟合为一聚光面的多片瓣状聚光模块，通过聚光模块调节组件可灵活调节各聚光模块的焦距，实现二次反射聚光曲面的模块化可调焦功能，提高了二次聚光装置的灵活性，降低了安装精度要求，削减了安装与维护的成本。本发明还涉及具有所述装置的二次聚光系统，其具有设置于二次聚光装置一侧的单柱式支撑结构，有效解决了遮挡问题，大大提高了地面定日镜的可用范围，且该系统的二次聚光装置倾角调节组件实现了二次聚光装置可变光轴功能，从而满足各种角度吸热器目标面的需求，大大增强了该二次聚光系统的适应能力和应用范围。本发明还涉及具有所述二次聚光系统的太阳能热发电系统。

Description

二次聚光装置、系统及具有该系统的太阳能热发电系统

技术领域

本发明涉及太阳能利用设备技术领域，特别涉及太阳光聚光装置技术领域，具体是指一种二次聚光装置、二次聚光系统及具有该系统的太阳能热发电系统。

背景技术

现有的太阳能热发电系统主要有槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统三大基本类型。二次反射式太阳能热发电系统是在传统的塔式太阳能热发电系统基础上的改进方案。由于传统的塔式系统将吸热器安装在数十米高的塔顶，对流与辐射损失较大，而且吸热器安装与维护成本很高，因此可以通过在较矮的位置安装一双曲面型的二次反射装置，从而将吸热器改为地面安装，以降低热能损耗，并简化部分高空吸热器的配套设备，大幅削减系统造价和风险。

二次反射式太阳能热发电系统通常由定日镜场、二次反射系统、吸热器、蓄热罐、蒸汽发生器和汽轮机组成。其中，二次反射系统通常采用的是“Beam Down式”，Beam Down式是将地面上设置的平面反射镜汇聚的光线通过塔顶设置的反射镜二次反射后，汇聚到地面上的吸热器。该系统一般采用三柱式支撑结构，并在固定的盘状钢架上安装小镜片结构，从整体上组成类双曲反射面，三立柱内设置有导轨装置以实现二次反射系统的整体吊装。由于Beam Down式是将熔盐吸热器设置在地面上，因此与传统的塔顶式相比，可降低建塔成本和运行成本。熔盐为NaNO₃和KNO₃的混合物，可储存600℃的热量，并可利用储存的热量驱动蒸汽轮机发电。

现有的此类二次反射系统采用的三个或更多的巨大立柱作为二次反射系统的主支撑结构，其缺点在于这样的支撑结构势必带来较大的遮挡问题，或产生部分地面位置无法布置定日镜问题。这就对二次反射系统的利用效率产生的巨大的制约。

同时，现有的二次反射系统通常采用固定的安装方式，一旦吊装完毕，其光学曲面无法轻易调整，或者调整需要耗费大量的维修时间和人力，这无疑降低了二次反射系统对安装误差的适应能力，也会相应地提升安装成本和维护成本。

另外，现有的二次反射系统的光轴都是沿竖直方向固定设置的，只有在高纬度地区采用非对称镜场的情况下，才可能将光轴倾斜设置，由此对吸热器的设计具有了更高的要求，其吸热面或入射口平面必须为水平方式，而无法满足其它角度的吸热器目标面的需求。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种有效地解决遮挡问题，从而大大提高地面定目镜的可用范围，同时实现了二次反射曲面可调焦功能，降低了对于安装精度的要求，并一定程度削减了安装维护成本，另外实现了二次反射系统的可变光轴功能，从而满足各种角度吸热器目标面的需求，大大增强了二次聚光系统的适应能力和应用范围的二次聚光装置、二次聚光系统及具有该系统的太阳能热发电系统。

为了实现上述的目的，本发明的二次聚光装置具有如下构成：

该二次聚光装置包括呈圆周分布的多片瓣状聚光模块，所述的多片瓣状聚光模块整体拟合为一聚光面，该聚光面为双曲面或抛物面。所述的一片聚光模块包括两根固定梁和安设于两根固定梁之间的聚光镜。所述的两根固定梁间具有一确定的夹角。

该二次聚光装置中，所述的夹角略小于所述的单片瓣状聚光模块在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片聚光模块之间具有间隙。或者所述的夹角不小于所述的单片瓣状聚光模块在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片聚光模块沿所述的圆心垂直竖轴方向上错层分布。

该二次聚光装置中，所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根固定梁之间的聚光镜片单元。所述的聚光镜片单元为平面反射聚光镜片或双曲面反射聚光镜片。

该二次聚光装置中，所述的聚光镜片单元呈梯形，其接近所述的圆周分布的圆心的一边较短，远离圆心的一边较长，所述聚光镜片单元的四角通过活动连接组件分别活动固定于所述的两根固定梁上。

该二次聚光装置中，所述的活动连接组件包括万向节、以及分别连接该万向节的抱箍和点粘接件，所述的抱箍套设于所述的固定梁上，所述的点粘结件粘结于所述的聚光镜片单元的背面。

该二次聚光装置中，所述的两根固定梁之间还连接有面型调节横梁，所述的面型调节横梁的数量与所述的聚光镜片单元的数量相等，一根面型调节横梁通过一调节螺栓连接于一片聚光镜片单元的背面。

该二次聚光装置中，所述的两根固定梁均为弧形梁或折线形梁。

该二次聚光装置中，所述的折线形梁包括由多段直线梁顺序连接形成的折线形主梁，以及连接于相邻两段直线梁之间的加强筋。所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根折线形主梁之间的聚光镜片单元，所述的折线形梁所包括的直线梁段的数量与设置于两根固定梁之间的聚光镜片单元的数量相等，且所述的直线梁段与所述的聚光镜片单元对应设置。

本发明还提供一种具有所述的二次聚光装置的二次聚光系统，该系统还包括支架和横轴，所述的支架设置于所述的二次聚光装置的一侧，所述的横轴的一端连接于所述的支架的顶端，所述的横轴的另一端连接所述的二次聚光装置。

该二次聚光系统中，所述的支架为单一竖直立柱，所述的单一竖直立柱设置于所述的二次聚光装置的一侧，所述的单一竖直立柱的顶端通过所述的横轴连接所述的二次聚光装置。所述的支架还包括固定拉索，所述的固定拉索连接于所述的单一竖直立柱与地面之间。

该二次聚光系统中，所述的支架为单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱，所述的单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱设置于所述的二次聚光装置的一侧，所述的单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱的顶端通过所述的横轴连接所述的二次聚光装置。

该二次聚光系统中，所述的支撑系统还包括二次聚光装置倾角调节组件，所述的二次聚光装置倾角调节组件设置于所述的支架的顶部，所述的横轴连接于所述的二次聚光装置和所述的二次聚光装置倾角调节组件之间。

该二次聚光系统中，所述的二次聚光装置倾角调节组件为丝杆传动组件、液压传动组件或钢缆传动组件。其中，所述的丝杆传动组件包括丝杆、连接所述丝杆的丝杆驱动件、以及连接于所述的丝杆与所述的横轴之间的传动齿轮。所述的液压传动组件包括液压杆、连接所述液压杆的液压驱动件、以及连接于所述的液压杆与所述的横轴之间的传动铰链。所述的钢缆传动组件包括钢缆以及连接所述的钢缆一端的钢缆驱动件，所述的钢缆的另一端连接于所述的横轴。

该二次聚光系统中，所述的二次聚光系统还包括聚光模块调节组件，所述的聚光模块调节组件连接于所述的横轴与所述的二次聚光装置之间。

该二次聚光系统中，聚光模块调节组件包括一中央支杆，所述的二次聚光装置的各瓣状聚光模块的一端连接于所述的中央支杆的底端，所述的聚光模块的另一端通过连接件连接于所述的中央支杆的上部，在所述的聚光模块与中央支杆相连接的两端中，一端为可调连接，另一端为弹性连接，通过调节所述的可调连接以实现对所述的聚光模块焦距的微调。

该二次聚光系统中，所述的一片聚光模块包括两根固定梁和设置于两根固定梁之间的聚光镜，所述的两根固定梁的一端均连接于所述的中央支杆的底端，所述的两根固定梁的另一端均通过所述的连接件连接于所述的中央支杆的上部。

该二次聚光系统中，所述的聚光模块调节组件还包括设置于所述的中央支杆底端的弹簧铰链和设置于中央支杆上部的钢丝长度调节件，所述的聚光模块的一端连接于所述的弹簧铰链，所述的连接件为钢丝，所述的聚光模块的另一端通过钢丝连接于所述的钢丝长度调节件。钢丝长度调节件为驱动卷轴和定滑轮，所述的钢丝绕过所述的定滑轮固定连接于所述的驱动卷轴。

该二次聚光系统中，所述的聚光模块调节组件还包括设置于所述的中央支杆底端的轴承及轴承驱动件，所述的聚光模块的一端连接于所述的轴承上，所述的连接件为弹性连杆，所述的聚光模块的另一端通过所述的弹性连杆连接于所述的中央支杆的上部。所述的轴承驱动件包括轴承齿轮以及与所述轴承齿轮连接的齿轮驱动件。

本发明还提供一种具有所述的二次聚光系统的太阳能热发电系统，该太阳能热发电系统还包括定日镜场、集热器、及连接所述集热器的热发电装置，所述的集热器设置于所述的二次聚光装置下方的焦点位置上，所述的定日镜场包括若干定日镜，所述的各定日镜以所述的集热器为圆心向外分散布设。

该太阳能热发电系统中，所述的二次聚光系统的支架设置于该太阳能热发电系统应用地区的纬度条件下定日镜场利用率最低的方向上。

该太阳能热发电系统中，所述的定日镜为光线反射角度可控定日镜，所述的定日镜场中的各定日镜的太阳光反射光线对准所述的二次聚光装置所拟合的聚光面的虚焦点上。

该太阳能热发电系统中，所述的二次聚光装置的单片聚光模块包括两根固定梁和设置于两根固定梁之间的聚光镜，所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根固定梁之间的聚光镜片单元，所述的定日镜场中的单个定日镜的太阳光反射光线对应所述的二次聚光装置的单片聚光模块中的一片聚光镜片单元。

该太阳能热发电系统中，所述的热发电装置包括热循环单元和与所述的热循环单元相连的蒸汽发电单元，所述的集热器连接所述的热循环单元。

该太阳能热发电系统中，所述的热循环单元包括低温储热器、高温储热器和蒸汽发生器，所述的低温储热器的低温水出口顺序连通所述的集热器、高温储热器和蒸汽发生器，蒸汽发生器的低温水出口连通所述的低温储热器的低温水入口，所述的蒸汽发生器的蒸汽气路接入所述的蒸汽发电单元。

该太阳能热发电系统中，所述的蒸汽发电单元包括蒸汽发电装置，所述的蒸汽发电装置的蒸汽入口连通所述的蒸汽发生器的蒸汽出口。

采用了该发明的二次聚光装置，由于其包括呈圆周分布的整体拟合为一聚光面的多片瓣状聚光模块，通过聚光模块调节组件可灵活调节各聚光模块的焦距，实现了二次反射聚光曲面的模块化可调整焦距功能，从而提高了二次聚光装置的灵活性，降低了安装精度要求，同时削减了装置安装与维护的成本。采用了本发明的二次聚光系统，由于其采用了设置于二次聚光装置一侧的支架以及连接支架顶端和二次聚光装置横轴这一单柱式支撑结构，既保证了系统的稳固性，又有效地解决了遮挡问题，大大提高了地面定日镜的可用范围。同时，基于这一单柱式支撑结构，本发明的二次聚光系统通过二次聚光装置倾角调节组件实现了二次聚光装置可变光轴功能，从而满足各种角度吸热器目标面的需求，大大增强了二次聚光系统的适应能力和应用范围。本发明的二次聚光装置、二次聚光系统及具有该系统的太阳能热发电系统的结构较为简单，生产、安装及维护成本低廉，且使用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的二次聚光装置的结构示意图。

图2为本发明的二次聚光装置中采用双曲弧形管结构的的单片聚光模块的结构示意图。

图3为本发明的二次聚光装置中采用折线形结构的的单片聚光模块的结构示意图。

图4为本发明的二次聚光装置中固定梁与聚光镜片单元的连接结构示意图。

图5为本发明的二次聚光装置中面型调节横梁的结构示意图。

图6为本发明的采用单立柱结构的二次聚光系统的结构示意图。

图7为本发明的采用棱台或棱锥立柱结构的二次聚光系统的结构示意图。

图8为本发明的二次聚光系统中采用丝杆传动组件的二次聚光装置倾角调节组件的结构示意图。

图9为本发明的二次聚光系统中采用液压传动组件的二次聚光装置倾角调节组件的结构示意图。

图10为本发明的二次聚光系统中采用钢缆传动组件的二次聚光装置倾角调节组件的结构示意图。

图11为本发明的采用二次聚光装置倾角调节组件的光轴倾角调节效果图。

图12为本发明的二次聚光系统中采用丝杆调节件的聚光模块调节组件的结构示意图。

图13为本发明的二次聚光系统中采用齿轮调节件的聚光模块调节组件的结构示意图。

图14为本发明的太阳能热发电系统中定日镜场与二次聚光装置的位置关系示意图。

图15为本发明的太阳能热发电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的二次聚光装置的结构示意图。

在一种实施方式中，所述的二次聚光装置包括呈圆周分布的多片瓣状聚光模块1，所述的多片瓣状聚光模块1整体拟合为一聚光面，该聚光面为双曲面或抛物面。其中，如图2、3及4所示，单片聚光模块1包括两根固定梁12和安设于两根固定梁12之间的聚光镜。所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根固定梁12之间的聚光镜片单元11，该聚光镜片单元11为平面反射聚光镜片或双曲面反射聚光镜片。所述的聚光镜片单元11呈梯形，其接近所述的圆周分布的圆心的一边较短，远离圆心的一边较长，所述聚光镜片单元11的四角通过活动连接组件分别活动固定于所述的两根固定梁12上。所述的活动连接组件包括万向节13、以及分别连接该万向节13的抱箍14和点粘接件15，所述的抱箍14套设于所述的固定梁12上，所述的点粘结件15粘结于所述的聚光镜片单元11的背面。在该实施方式中，如图2所示，所述的两根固定梁12均为弧形梁。所述的两根固定梁12间具有一确定的夹角，所述的夹角略小于所述的单片瓣状聚光模块1在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片聚光模块1之间具有间隙。

在另一种实施方式中，所述的两根固定梁12间的夹角大于或等于所述的单片瓣状聚光模块1在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片聚光模块1沿所述的圆周的圆心垂直竖轴方向上错层分布。如图3所示，所述的两根固定梁12均为折线形梁。所述的折线形梁包括由多段直线梁顺序连接形成的折线形主梁121，以及连接于相邻两段直线梁之间的加强筋122。

在一种优选的实施方式中，如图3所示，所述的折线形梁12折线形主梁121所包括的直线梁段的数量与设置于两根固定梁12之间的聚光镜片单元11的数量相等，且所述的直线梁段与所述的聚光镜片单元11对应设置。

在更优选的实施方式中，如图2、3及5所示，所述的两根固定梁12之间还连接有面型调节横梁16，所述的面型调节横梁16的数量与所述的聚光镜片单元11的数量相等，一根面型调节横梁16通过一调节螺栓17连接于一片聚光镜片单元11的背面。

本发明还提供一种具有所述的二次聚光装置的二次聚光系统。在一种实施方式中，如图6所示，所述的二次聚光系统还包括支架2和横轴3，所述的支架2设置于所述的二次聚光装置的一侧，所述的横轴3的一端连接于所述的支架2的顶端，所述的横轴3的另一端连接所述的二次聚光装置。在该实施方式中，如图6所示，所述的支架2为单一竖直立柱。所述的支架2还包括固定拉索21，所述的固定拉索21连接于所述的单一竖直立柱2与地面之间。

在另一种实施方式中，如图7所示，所述的支架2为单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱，所述的单一棱台钢架立柱2或单一棱锥钢架立柱2设置于所述的二次聚光装置的一侧，所述的单一棱台钢架立柱2或单一棱锥钢架立柱2的顶端通过所述的横轴3连接所述的二次聚光装置。

在一种较优选的实施方式中，如图6和7所示，所述的支撑系统还包括二次聚光装置倾角调节组件4，所述的二次聚光装置倾角调节组件4设置于所述的支架2的顶部，所述的横轴3连接于所述的二次聚光装置和所述的二次聚光装置倾角调节组件4之间。如图8所示，该二次聚光装置倾角调节组件4为丝杆传动组件，所述的丝杆传动组件包括丝杆41、连接所述丝杆41的丝杆驱动件42、以及连接于所述的丝杆41与所述的横轴3之间的传动齿轮43。

在另一种较优选的实施方式中，如图9所示，所述的二次聚光装置倾角调节组件4为液压传动组件，所述的液压传动组件包括液压杆44、连接所述液压杆44的液压驱动件45、以及连接于所述的液压杆44与所述的横轴3之间的传动铰链46。

在又一种较优选的实施方式中，如图10所示，所述的二次聚光装置倾角调节组件4为钢缆传动组件，所述的钢缆传动组件包括钢缆47以及连接所述的钢缆一端的钢缆驱动件48，所述的钢缆47的另一端连接于所述的横轴3。

采用上述的二次聚光装置倾角调节组件4的二次聚光装置倾角调节效果如图11所示。

在一种进一步优选的实施方式中，如图12及13所示，所述的二次聚光系统还包括聚光模块调节组件5，所述的聚光模块调节组件5连接于所述的横轴3与所述的二次聚光装置之间。该聚光模块调节组件包括一中央支杆51，所述的二次聚光装置的各瓣状聚光模块1的两根固定梁12的一端连接于所述的中央支杆51的底端，所述的聚光模块1的两根固定梁12的另一端通过连接件52连接于所述的中央支杆51的上部，在所述的聚光模块1与中央支杆51相连接的两端中，一端为可调连接，另一端为弹性连接，通过调节所述的可调连接以实现对所述的聚光模块1的焦距的微调。在该实施方式中，如图12所示，所述的聚光模块调节组件5还包括设置于所述的中央支杆51底端的弹簧铰链53和设置于中央支杆上部的钢丝长度调节件54，所述的聚光模1块的一端连接于所述的弹簧铰链53，所述的连接件52为钢丝，所述的聚光模块1的另一端通过钢丝52连接于所述的钢丝长度调节件54。所述的钢丝长度调节件54为驱动卷轴541和定滑轮542，所述的钢丝52绕过所述的定滑轮542固定连接于所述的驱动卷轴541。

在另一种进一步优选的实施方式中，如图13所示，所述的聚光模块调节组件5还包括设置于所述的中央支杆51底端的轴承55及轴承驱动件56，所述的聚光模块1的一端连接于所述的轴承55上，所述的连接件52为弹性连杆，所述的聚光模块1的另一端通过所述的弹性连杆52连接于所述的中央支杆51的上部。所述的轴承驱动件56包括轴承齿轮561以及与所述轴承齿轮561连接的齿轮驱动件562。

本发明还提供一种具有所述的二次聚光系统的太阳能热发电系统。在一种实施方式中，如图14及15所示，所述的太阳能热发电系统还包括定日镜场6、集热器7及连接所述集热器7的热发电装置，所述的集热器7设置于所述的二次聚光装置下方的焦点位置上，所述的定日镜场6包括若干定日镜，所述的各定日镜以所述的集热器7为圆心向外分散布设。所述的二次聚光系统的支架2设置于该太阳能热发电系统应用地区的纬度条件下定日镜场利用率最低的方向上。

在一种较优选的实施方式中，所述的定日镜为光线反射角度可控定日镜，如图14所示，所述的定日镜场6中的各定日镜的太阳光反射光线对准所述的二次聚光装置所拟合的聚光面的虚焦点AP上。

在一种进一步优选的实施方式中，所述的二次聚光装置的单片聚光模块1包括两根固定梁12和设置于两根固定梁12之间的聚光镜，所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根固定梁12之间的聚光镜片单元11，所述的定日镜场6中的单个定日镜的太阳光反射光线对应所述的二次聚光装置的单片聚光模块1中的一片聚光镜片单元11。

在更优选的实施方式中，如图15所示，所述的热发电装置包括热循环单元8和与所述的热循环单元8相连的蒸汽发电单元9，所述的集热器7连接所述的热循环单元8。其中，所述的热循环单元8包括低温储热器81、高温储热器82和蒸汽发生器83，所述的低温储热器81的低温水出口顺序连通所述的集热器7、高温储热器82和蒸汽发生器83，蒸汽发生器83的低温水出口连通所述的低温储热器81的低温水入口，所述的蒸汽发生器83的蒸汽气路接入所述的蒸汽发电单元9。所述的蒸汽发电单元9包括蒸汽发电装置91，所述的蒸汽发电装置91的蒸汽入口连通所述的蒸汽发生器83的蒸汽出口。

在本发明的应用中，本发明的二次聚光装置采用如图2或3所示的模块化设计方式，双曲面按一定角度分割成多个模块单元，每个模块单元由边缘经线方向的双曲弧形管状结构或折线结构以及切向的多根安装圆弧结构组成基本框架，数片平面镜或曲面镜通过离散方式安装在框架结构中，整体可拟合为理想的双曲面，且越靠近经线外侧的镜片尺寸越大，对应的镜场中定日镜位置越远，接收到的光斑尺寸也越大。这样的设计与太阳光锥角入射规律以及光斑大小变化规律相适应，可以尽可能地减小光能的溢出损失。定日镜场与离散二次反射镜片的对应关系如图14所示。运用可调镜面角度的定日镜装置可以使二次反射镜上的光斑更稳定，二次反射模块与定日镜对应关系更明确，调校与控制更加方便。

在本发明的二次聚光装置中，反射面按照一定的圆心角分割成多个相对独立的瓣状结构模块，模块与模块之间留有一定的缝隙或错开一定的距离，以保证调整时有足够的空间。在采用如图12所示的钢丝传动结构中，每个模块可通过顶部的钢丝和底部的弹簧铰链与中央柱结构相连，柱结构顶部与二次聚光装置传动机构相连。钢丝从中央柱结构的侧壁伸出，通过安装在中央柱结构中的定滑轮和钢丝电动葫芦驱动各瓣状结构模块，从而实现双曲面焦距的微调。弹簧铰链为每个模块提供沿钢丝相反方向的力矩，以保证模块的稳定。

在采用如图13所示的齿轮传动的具体实施方式中，二次聚光装置的整体模块化结构同上所述。每个模块顶部通过弹簧连杆与中央柱结构上部相连，模块底部固定在中央柱结构底部的轴承上，轴承通过齿轮与中央柱结构内安装的驱动结构相连。齿轮通过施加在轴承上的与弹簧拉紧力相反的力矩，从而实现对模块的微调。

本发明采用上述模块化的可调焦设计以代替现有技术中的固定集成化安装，使系统整体的安装难度降低，调整更灵活。

在上述采用模块化设计的二次聚光装置中，实际应用中可以采用如图2所示的双曲弧形管方案或如图3所示的折线形结构方案。在图2所示的双曲弧形管方案中，二次反射单元模块由边缘经线方向的双曲弧形管结构以及镜片面型调节横梁组成基本框架，每片反射镜通过万向节与弧形管上的抱箍结构相连，抱箍位置和反射镜尺寸都经过精确设计。面型调节横梁一方面可以加强双曲弧形管的结构刚度，另一方面通过中央可调式点粘接螺丝实现安装前对反射镜面型的精确调校。反射镜可以采用平面镜，也可以采用精确加工的双曲面镜，在反射率要求不高的情况下也可以采用金属片镀膜式反射镜。

如图4所示，万向节两端分别是抱箍固定装置和镜片点粘接结构。抱箍固定装置将万向节固定在双曲弧形管上的预设位置，此类位置设计了环形凹槽，以保证抱箍位置的稳定。镜片点粘接结构采用特种粘胶，粘胶粘接在反射镜背面。

如图5所示，面型调节横梁中央有可调节螺栓，螺栓下端有点粘接结构与镜片中央相连，在单元模块吊装到二次反射结构中央柱结构之前，可用调节螺栓对镜片面型进行微调；在运营调试中如果发现二次反射光斑出现偏差，在单模块调焦无法达到理想效果情况下，也可以通过调焦与调轴机构将该模块调整到适当位置，并由维修人员到达中央柱位置进行面型调节。

在如图3所示的折线形结构方案中，二次反射单元模块由边缘双曲线上按一定规律取点连接而成的折线主梁结构以及多根调节横梁结构组成基本框架，折线主梁的拐点处可以采用焊接或铰链连接，折线的拐点处都有加强筋以保证折线的相对位置精度。反射镜通过万向节与主梁上的抱箍结构相连，抱箍位置和反射镜尺寸都经过精确设计。面型调节横梁一方面可以加强双曲折线形主梁结构的刚度，另一方面通过中央可调式点粘接螺丝实现安装前对反射镜面型的精确调校。反射镜可以采用平面镜，也可以采用精确加工的双曲面镜，在反射率要求不高的情况下也可以采用金属片镀膜式反射镜。

如图6和7所示，二次聚光系统在二次反射聚光面的一侧，通过一根竖直立柱或一钢架式棱台/棱锥形立柱支撑整个二次聚光装置。采用竖直立柱时，在相对于二次聚光装置的另三个侧面采用三根或更多的斜拉索保持整体结构的力矩平衡，立柱顶端有光轴调节机构与二次聚光装置相连。而在采用单棱台或棱锥钢架式立柱时，则通过钢架结构自身的重力平衡二次聚光装置的力矩，若需要还可在其底部设置适当的配重，以此平衡二次聚光装置的力矩，如果棱台/棱锥的底座不是足够大，则还可以其侧面安装拉索结构以防止整体的侧翻。该支撑结构可以实现约340°以上的定日镜场利用范围，并且可以根据当地的纬度特点，选取镜场效率最低的一个方位安装立柱，从而使太阳能和土地的利用率尽可能高。

本发明的二次聚光系统在实际应用中还采用了光轴可调设计，用以提升聚光系统的适用范围。光轴可调设计可选用如图8所示的丝杆传动方案、如图9所示的液压传动方案或如图10所示的钢缆传动方案。

在如图8所示的丝杆传动方案中，光轴调节机构安装在单立柱支撑结构上，二次聚光装置通过其中央柱结构与光轴调节机构的主传动杆相连，主传动杆通过其中部的轴承与支撑结构相连，主传动杆末端通过竖直固定的齿轮与丝杆螺纹咬合，轴承、齿轮和丝杆驱动机构封闭在壳体内，光轴调节机构通过丝杆-齿轮传动方式以及杠杆原理实现二次聚光装置倾角的调节。由于轴承位置需要承受较大的力，轴承与支撑结构的连接部位需要足够强度的加固。主传动杆也需要承受较大的切向力，因此主传动杆需要选用强度较高的材料。

在如图9所示的液压传动方案中，光轴调节机构的安装位置，以及主传动轴、轴承等结构与丝杆方案一致。主传动杆末端采用铰链与液压杆相连，通过液压杆的伸缩实现光轴的调节。

在如图10所示的钢丝传动方案中，光轴调节机构的安装位置，以及主传动轴、轴承等结构与丝杆方案一致。主传动杆末端与钢丝相连，通过电动葫芦改变钢丝长度实现光轴的调节。由于钢丝上会承受较大的张力，因此需要采用强度较高的钢丝，或者采用多钢丝并联方式，或改用链条结构。

上述传动方案中的任意一种所实现的二次聚光装置倾角调节效果如图11所示。

采用了本发明的二次聚光装置，由于其包括呈圆周分布的整体拟合为一聚光面的多片瓣状聚光模块，通过聚光模块调节组件可灵活调节各聚光模块的焦距，实现了二次反射聚光曲面的模块化可调整焦距功能，从而提高了二次聚光装置的灵活性，降低了安装精度要求，同时削减了装置安装与维护的成本。采用了本发明的二次聚光系统，由于其采用了设置于二次聚光装置一侧的支架以及连接支架顶端和二次聚光装置横轴这一单柱式支撑结构，既保证了系统的稳固性，又有效地解决了遮挡问题，大大提高了地面定日镜的可用范围。同时，基于这一单柱式支撑结构，本发明的二次聚光系统通过二次聚光装置倾角调节组件实现了二次聚光装置可变光轴功能，从而满足各种角度吸热器目标面的需求，大大增强了二次聚光系统的适应能力和应用范围。本发明的二次聚光装置、二次聚光系统及具有该系统的太阳能热发电系统的结构较为简单，生产、安装及维护成本低廉，且使用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (28)

1.一种太阳能二次聚光系统，其特征在于，包括：

太阳能二次聚光装置，所述的太阳能二次聚光装置包括呈圆周分布的多片瓣状聚光模块，所述的多片瓣状聚光模块整体拟合为一聚光面；所述的瓣状聚光模块包括两根固定梁和安设于两根固定梁之间的聚光镜，所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根固定梁之间的聚光镜片单元，所述的聚光镜片单元呈梯形，其接近所述的圆周分布的圆心的一边较短，远离圆心的一边较长，所述聚光镜片单元的四角通过活动连接组件分别活动固定于所述的两根固定梁上，所述的活动连接组件包括万向节、以及分别连接该万向节的抱箍和点粘接件，所述的抱箍套设于所述的固定梁上，所述的点粘结件粘结于所述的聚光镜片单元的背面，所述的两根固定梁之间还连接有面型调节横梁，所述的面型调节横梁的数量与所述的聚光镜片单元的数量相等，一根面型调节横梁通过一调节螺栓连接于一片聚光镜片单元的背面；

支架和横轴，所述的支架设置于所述的太阳能二次聚光装置的一侧，所述的横轴的一端连接于所述的支架的顶端，所述的横轴的另一端连接所述的太阳能二次聚光装置。

2.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的两根固定梁间具有一确定的夹角。

3.根据权利要求2所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的夹角略小于所述的瓣状聚光模块在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片瓣状聚光模块之间具有间隙。

4.根据权利要求2所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的夹角不小于所述的瓣状聚光模块在所述的圆周分布中所占的圆心角，相邻两片瓣状聚光模块沿所述的圆周分布的圆心垂直竖轴方向上错层分布。

5.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的聚光镜片单元为平面反射聚光镜片或双曲面反射聚光镜片。

6.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的两根固定梁均为弧形梁。

7.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的两根固定梁均为折线形梁。

8.根据权利要求7所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的折线形梁包括由多段直线梁顺序连接形成的折线形主梁，以及连接于相邻两段直线梁之间的加强筋。

9.根据权利要求8所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的聚光镜包括多片固定于所述的两根折线形主梁之间的聚光镜片单元，所述的折线形梁所包括的直线梁段的数量与设置于两根固定梁之间的聚光镜片单元的数量相等，且所述的直线梁段与所述的聚光镜片单元对应设置。

10.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的由多片瓣状聚光模块拟合成的聚光面为双曲面或抛物面。

11.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的支架为单一竖直立柱，所述的单一竖直立柱设置于所述的太阳能二次聚光装置的一侧，所述的单一竖直立柱的顶端通过所述的横轴连接所述的太阳能二次聚光装置。

12.根据权利要求11所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的支架还包括固定拉索，所述的固定拉索连接于所述的单一竖直立柱与地面之间。

13.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的支架为单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱，所述的单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱设置于所述的太阳能二次聚光装置的一侧，所述的单一棱台钢架立柱或单一棱锥钢架立柱的顶端通过所述的横轴连接所述的太阳能二次聚光装置。

14.根据权利要求1所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光系统还包括太阳能二次聚光装置倾角调节组件，所述的太阳能二次聚光装置倾角调节组件设置于所述的支架的顶部，所述的横轴连接于所述的太阳能二次聚光装置和所述的太阳能二次聚光装置倾角调节组件之间。

15.根据权利要求14所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光装置倾角调节组件为丝杆传动组件，所述的丝杆传动组件包括丝杆、连接所述丝杆的丝杆驱动件、以及连接于所述的丝杆与所述的横轴之间的传动齿轮。

16.根据权利要求14所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光装置倾角调节组件为液压传动组件，所述的液压传动组件包括液压杆、连接所述液压杆的液压驱动件、以及连接于所述的液压杆与所述的横轴之间的传动铰链。

17.根据权利要求14所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光装置倾角调节组件为钢缆传动组件，所述的钢缆传动组件包括钢缆以及连接所述的钢缆一端的钢缆驱动件，所述的钢缆的另一端连接于所述的横轴。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光系统还包括聚光模块调节组件，所述的聚光模块调节组件连接于所述的横轴与所述的太阳能二次聚光装置之间。

19.根据权利要求18所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，聚光模块调节组件包括一中央支杆，所述的太阳能二次聚光装置的各瓣状聚光模块的一端连接于所述的中央支杆的底端，所述的瓣状聚光模块的另一端通过连接件连接于所述的中央支杆的上部，在所述的瓣状聚光模块与中央支杆相连接的两端中，一端为可调连接，另一端为弹性连接，通过调节所述的可调连接以实现对所述的瓣状聚光模块焦距的微调。

20.根据权利要求19所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的瓣状聚光模块包括两根固定梁和设置于两根固定梁之间的聚光镜，所述的两根固定梁的一端均连接于所述的中央支杆的底端，所述的两根固定梁的另一端均通过所述的连接件连接于所述的中央支杆的上部。

21.根据权利要求19所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的聚光模块调节组件还包括设置于所述的中央支杆底端的弹簧铰链和设置于中央支杆上部的钢丝长度调节件，所述的瓣状聚光模块的一端连接于所述的弹簧铰链，所述的连接件为钢丝，所述的瓣状聚光模块的另一端通过钢丝连接于所述的钢丝长度调节件。

22.根据权利要求21所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，钢丝长度调节件为驱动卷轴和定滑轮，所述的钢丝绕过所述的定滑轮固定连接于所述的驱动卷轴。

23.根据权利要求19所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的聚光模块调节组件还包括设置于所述的中央支杆底端的轴承及轴承驱动件，所述的瓣状聚光模块的一端连接于所述的轴承上，所述的连接件为弹性连杆，所述的瓣状聚光模块的另一端通过所述的弹性连杆连接于所述的中央支杆的上部。

24.根据权利要求23所述的太阳能二次聚光系统，其特征在于，所述的轴承驱动件包括轴承齿轮以及与所述轴承齿轮连接的齿轮驱动件。

25.一种具有权利要求1所述的太阳能二次聚光系统的太阳能热发电系统，其特征在于，所述的太阳能热发电系统还包括定日镜场、集热器、及连接所述集热器的热发电装置，所述的集热器设置于所述的太阳能二次聚光装置下方的焦点位置上，所述的定日镜场包括若干定日镜，所述的各定日镜以所述的集热器为圆心向外分散布设。

26.根据权利要求25所述的太阳能热发电系统，其特征在于，所述的太阳能二次聚光系统的支架设置于该太阳能热发电系统应用地区的纬度条件下定日镜场利用率最低的方向上。

27.根据权利要求26所述的太阳能热发电系统，其特征在于，所述的定日镜为光线反射角度可控定日镜，所述的定日镜场中的各定日镜的太阳光反射光线对准所述的太阳能二次聚光装置所拟合的聚光面的虚焦点上。

28.根据权利要求27所述的太阳能热发电系统，其特征在于，所述的定日镜场中的单个定日镜的太阳光反射光线对应所述的太阳能二次聚光装置的瓣状聚光模块中的一片聚光镜片单元。

Images