CN102364371A - 小型或菲涅尔定日镜聚光系统 - Google Patents

小型或菲涅尔定日镜聚光系统 Download PDF

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CN102364371A CN201110231465.4A CN201110231465A CN102364371A CN 102364371 A CN102364371 A CN 102364371A CN 201110231465 A CN201110231465 A CN 201110231465A CN 102364371 A CN102364371 A CN 102364371A
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冯益安
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Abstract

小型或菲涅尔定日镜聚光系统属于太阳能热发电，现阶段太阳能聚光发电的菲涅尔反射镜一般用于线聚焦，点聚焦的菲涅尔反射镜和点聚焦的菲涅尔透镜一样具有更高的温度和较高的效率，在很多民用场所性能优于菲涅尔反射镜线聚焦，类似塔式聚光，定日镜改为小型或菲涅尔反射镜型，定日镜形状为圆形、椭圆形、多边形不等，且放置定日镜的平面为平面、斜面或者是凹凸面，聚焦部位的吸收体位于地形的高处或者低处，双轴跟踪可联动，聚光比600-2000之间，整个系统节约资源，不受地理环境限制，设计灵活，成本大幅度降低可以在民用建筑顶部实施，利于分布能源综合应用。

Description

小型或菲涅尔定日镜聚光系统
技术领域：太阳能热发电
背景技术：
塔式热发电具有规模较大、占地面积大、成本高、非民用等缺点，但其焦点不动的方式非常利于高温的收集和热发电效率的提高，应该设法降低成本或者开发出适用于民用的廉价产品。同时能菲涅尔反射镜线聚焦近几年有抬头迹象，菲涅尔反射镜线聚焦类似塔式发电，只不过聚焦面为线性。
发明内容：
现阶段太阳能聚光发电的菲涅尔反射镜一般用于线聚焦，点聚焦的菲涅尔反射镜和点聚焦的菲涅尔透镜一样容易实现高聚光比，具有更高的工作温度及容易实现更高的热效率，在很多民用场所性能优于菲涅尔反射镜线聚焦，类似塔式聚光。
定日镜为小型菲涅尔反射镜，面积在0.0001-1平方米之间，呈圆形、椭圆形或多边形，放置在平面或斜面或凹凸不平的面上，聚光比600-2000之间，双轴跟踪可联动，塔架位于地形中的平面位置或高处或低处，发电机或循环系统位于塔架吸收体侧翼与吸收体平行位置或吸收体斜向上或斜向下的位置。
整个系统节约资源，不受地理环境限制，设计灵活，成本大幅度降低可以在民用建筑顶部实施，利于分布能源综合应用。
附图说明
附图1为塔架和吸收器在最高处的结构示意图。图2为塔架和吸收器在低处的结构示意图。图3为图1的变型。其中1、吸收器；2、塔支架；3、背阳面；4、朝阳面；5、菲涅尔定日镜；6、太阳光。
具体实施方式
结合附图进行一下说明：
图1和图2是技术方案的两种特例。结合附图举例说明：其中图1方式是塔支架(2)和吸收器(1)位于山脊或屋脊顶部，位于最高处，便于朝阳面(4)的菲涅尔定日镜(5)能够把反射光反射到塔支架(2)之上的吸收体(1)上。其中菲涅尔定日镜的布置方式区别于传统平面上的定日镜，传统平面上的定日镜为了能够使反射光聚焦通常把塔设置的很高，居于高处的塔支架上的吸收体通常因为居于高位需要更多的支撑负荷及需要繁琐的传导介质，因此传统的塔式发电聚光装置需要做的越大越好，这就需要大的场地和较大的定日镜及较大的规模，而在现实环境中难以满足这样的条件。而图1所示的塔式系统要灵活的多，塔在屋脊或山脊中部，已经较高，根据地形灵活设置，只要保证反射光更多的反射到吸收体(1)上即可，因此在现实操作中需要逐步抬高位于山脚下的镜面高度，即临近于山脚下菲涅尔定日镜根据吸收体(1)的高度需要合理抬高菲涅尔定日镜(5)的高度，临近山顶的菲涅尔定日镜需要降低高度。为了更好的设置菲涅尔定日镜不被前面的菲涅尔定日镜所阻挡，图3的设置模式就可以减小菲涅尔定日镜的高度。减小高度设置便于节省成本和减小施工难度增强系统稳定性。图3和图1比较仅仅是塔支架和吸收体的位置改变，更利于聚焦。
图2采取塔支架(2)和吸收体(1)位于山脚下的方式，而菲涅尔定日镜位置依次随山体抬高，这种方式利于菲涅尔定日镜的反射光聚焦，利于降低成本。如果塔支架(2)和吸收体(1)位于山腰，即山体中部，更利于聚光和降低成本。
建筑物顶部很多是倾斜模式，比如房顶，倾斜模式的建筑物的结构和山体的结构相同，菲涅尔定日镜的布置方式相同。如果建筑物顶部既有平面又有倾斜面，可以混合使用。
但为了获取高温，必须增大聚光比，没有一定的聚光比，任何形式的聚光便不具备聚光所要求的实质内容。根据现阶段各种聚光方式获取高温和高效的聚光方式分析，点聚焦式聚光比应该大于600，小于2000，聚光比高于2000时容易使金属器具融化，给系统安全造成隐患，因此聚光比的设置是系统成功运行的关键。聚光比在我国现阶段的定日镜热发电示范工程中都没有得到重视，因此在塔式聚光系统中需要特别强调。
菲涅尔定日镜转动前给定一定角度准确聚光，只要菲涅尔定日镜初始位置已定，以后每个菲涅尔定日镜的转动角度便是一样的，因此可以联动。
菲涅尔定日镜的形状和大小说明：一般不可能做的很大，根据环境需求，在一定聚光比的条件下，设定菲涅尔反射镜的大小为0.0001m2至1m2之间，形状几乎不受限制，常用的为园形和多边形。
菲涅尔反射镜发电系统与现阶段塔式发电的区别有以下几点：
1，不受地域环境限制，不受规模限制，只要有高聚光比就有高效率，菲涅尔定日镜只要有规模生产就有廉价产品，所以可以广泛应用。
2，不受塔高限制，只要在某种环境下正确进行设计，保证充分聚光，塔的高度甚至可以取消。
3，不受定日镜的强度限制。因为本申请中的菲涅尔定日镜可以位于山体或建筑物朝阳一面，风力较小，所以较少考虑风荷因素，便于降低成本。
4，不受大规模热发电限制，只要是需要高温的地方都可以运用，这是一种聚光方式，可以用来产生蒸汽供生产或人们日常生活。
5，传热介质不一定从塔顶到塔底上下循环，发电机和循环系统可与塔架的吸收体平行或略微向下或向上。
总结以上特点，可以把“小型或菲涅尔定日镜聚光系统”特点总结为定日镜为小型菲涅尔反射镜，面积在0.0001-1平方米之间，呈圆形、椭圆形或多边形，放置在平面或斜面或凹凸不平的面上，聚光比600-2000之间，双轴跟踪可联动，塔架位于地形中的平面位置或高处或低处，发电机或循环系统位于塔架吸收体侧翼与吸收体平行位置或吸收体斜向上或斜向下的位置。

Claims (1)

1.小型或菲涅尔定日镜聚光系统属于太阳能热发电，包括定日镜、塔架、吸收体、传热介质、汽轮机、发电机、定日镜放置平面，其特征是定日镜为小型菲涅尔反射镜，面积在0.0001-1平方米之间，呈圆形、椭圆形或多边形，放置在平面或斜面或凹凸不平的面上，聚光比600-2000之间，双轴跟踪可联动，塔架位于地形中的平面位置或高处或低处，发电机或循环系统位于塔架吸收体侧翼与吸收体平行位置或吸收体斜向上或斜向下的位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103195675A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 北京国投军安投资管理有限公司 山区、丘陵、沟、坡地建造塔式太阳能光热发电站

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CN103195675A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 北京国投军安投资管理有限公司 山区、丘陵、沟、坡地建造塔式太阳能光热发电站

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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120229