CN102625893B - 具有波纹加强肋的集光型太阳能反射镜面板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集光型太阳能反射镜面板组件，其具有反射性片材和波纹加强肋，所述反射性片材具有反射性主表面和反向主表面，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至所述反射性片材的反向主表面的至少一部分。所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的和基本刚性的。所述集光型太阳能反射镜面板组件被组装成使得所需的非平面形状得以保持：使用锁定片材或具有附接的波纹加强肋以使其波纹主轴基本上垂直于所述组件的曲率轴。本发明还公开了制备所述集光型太阳能反射镜面板组件的方法。本发明还公开了集光型太阳能发电系统和太阳能收集装置。

Description

具有波纹加强肋的集光型太阳能反射镜面板组件
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2009年9月2日提交的美国临时专利申请号61/239,265的优先权，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文中。
背景技术
集光型太阳能发电(CSP，也称为“集光太阳能发电”)技术使用导向热传递流体的日光，所述热传递流体变热并且其热能随后被转移(如，用于加热)或转变成电能(如，通过使用涡轮发电机)。CSP系统通常使用透镜或反射器和跟踪系统来将大面积的日光聚焦成小光束。然后将聚集的日光用作常规发电设备(如，蒸汽驱动的涡轮发电机)的热源。存在多种集光技术；发展最充分的为太阳能槽、抛物面碟和太阳能发电塔。
集光或集光型光伏(CPV)系统包括将日光内的能量转变成电能的光伏电池或其他光伏材料。使用反射性、折射性、或者反射和折射性元件来将日光聚集到光伏电池或材料上。反射性和/或折射性材料的使用降低了系统中所需的较昂贵光伏材料的量。
对于CSP和CPV系统，重要的是将太阳能精确反射到靶上。为了使反射器将反射的太阳能保持在靶上，它们必须保持其形状，并且它们必须能够经受可改变其形状、位置、或完整性的环境挑战。对于CSP反射器而言，由于其尺寸相对较大，可能更难于满足这些要求。
由涂布银的玻璃面板制成的CSP反射器相对昂贵、笨重(如，比其金属片类似物重超过两倍)、难以搬运、并且易碎。这种玻璃面板不可经受极端环境(如，高风速、冰雹、和碎屑损害)。最近已进行努力来制备取代这种玻璃基反射镜的薄膜系统。与玻璃相比，膜系统显著较轻并且更耐碎。然而，这种膜单独不具有足够的刚性以将能量精确反射到靶上。甚至包括膜基底与铝片材(如，0.025至0.13厘米厚)的层合的膜系统通常也不会产生具有足够刚性以处理上述极端环境条件的反射器。强化方法包括利用打孔面板和凸块结构进行加强以及使用加强肋。
尽管本行业中取得了进展，但仍需要用于强化或加强反射器(用于太阳能技术中)的可靠且有成本效益的方法。
发明内容
本发明提供了一种具有反射性片材和接合至该反射性片材的波纹加强肋的集光型太阳能反射镜面板组件、制备该集光型太阳能反射镜面板组件的方法、以及包括集光型太阳能反射镜面板组件的集光型太阳能发电系统和光伏太阳能收集装置。本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件被组装为使得以基本刚性的方式来保持所需的非平面形状：使用锁定片材或具有附接的波纹加强肋以使其波纹主轴基本上垂直于组件的曲率轴。另外，波纹的脊中的至少一些提供反射性片材的附接点，并且波纹的槽中的至少一些提供锁定片材的附接点(当锁定片材存在时)。本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件通常显示具有优异的精确性、强度、和刚度，如下文所述。此外，本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件本身为基本刚性的。即，它们不需要使用支承框架来将其保持为大体刚性，这可允许组件和支承框架之间具有相对少的附接点。
该组件可易于利用单独部件进行制造(即，反射性片材、波纹加强肋、以及在一些实施例中的锁定片材通常为单独制造的单一部件，这些单一部件随后被组装在一起)。有利的是，单独部件和由此所得的组件可易于进行调节以适合特定需求(如，在特定的地理位置中)。单独部件的厚度、其制备材料、接合方法、以及波纹的各种参数(如，高度、间距、基体长度、和/或反射性片材与波纹的脊的侧面之间的锐角)均可进行选择，以便提供可实现所需强度、刚度、和精确性的最具成本效益的解决方案。
在一个方面，本发明提供一种集光型太阳能反射镜面板组件，其包括：
反射性片材，具有反射性主表面和反向主表面；
波纹加强肋，具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分；以及
锁定片材，接合至波纹加强肋的槽的基体区域的至少一部分，
其中所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的和基本刚性的。在一些实施例中，波纹加强肋具有波纹主轴，并且集光型太阳能反射镜面板组件具有基本上平行于波纹主轴的曲率轴。在其他实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件具有基本上垂直于波纹主轴的曲率轴。
在另一方面，本发明提供一种集光型太阳能反射镜面板组件，其包括：
反射性片材，具有反射性主表面和反向主表面；以及
波纹加强肋，具有波纹主轴并且具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分；
其中所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的和基本刚性的，并且具有基本上垂直于波纹加强肋的波纹主轴的曲率轴。
在另一方面，本发明提供一种集光型太阳能发电系统，其包括：
至少一个本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到中空接收器上；以及
热传递流体，至少部分地设置在中空接收器内。
在另一方面，本发明提供一种太阳能收集装置，其包括：
光伏电池；以及
本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到光伏电池上。
在上述方面的一些实施例中，脊的至少一部分的基体区域利用粘合剂接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分。在一些实施例中，粘合剂为结构性粘合剂。在一些实施例中，粘合剂为压敏粘合剂(如，条带)。
在另一方面，本发明提供一种制备集光型太阳能反射镜面板组件的方法，所述方法包括：
提供具有反射性主表面和反向主表面的反射性片材；
将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面；以及
将锁定片材附接至槽的至少一部分的基体区域。
在另一方面，本发明提供一种制备集光型太阳能反射镜面板组件的方法，所述方法包括：
提供具有反射性主表面和反向主表面的反射性片材；
将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域附接至反射性片材的反向主表面，使得所述波纹加强肋的波纹主轴基本上垂直于反射性片材的曲率轴。在一些实施例中，所述方法还包括将锁定片材附接至槽的至少一部分的基体区域。
在上述方法的一些实施例中，附接步骤包括粘附。在一些实施例中，利用结构性粘合剂实现粘附。在一些实施例中，利用压敏粘合剂(如，条带)实现粘附。在上述方法的一些实施例中，所述方法还包括在将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分之前将反射性片材成型为预定形状。
在一些实施例中，所述方法还包括为集光型太阳能反射镜面板组件选择地理位置，所述地理位置具有平均风速；
接收包括平均风速和集光型太阳能反射镜面板组件的目标重量的数据；以及
生成集光型太阳能反射镜面板组件的设计方案，所述设计方案包括反射性片材、波纹加强肋、和任选的锁定片材的材料组成和厚度；脊的顶部和槽的底部之间的高度；以及反射性片材和脊的侧面之间的锐角，其中所述设计方案至少部分地基于下述信息，即，关于集光型太阳能反射镜面板组件在暴露于平均风速时的强度和刚度的信息。反射性片材、波纹加强肋、和锁定片材中的每一个的材料组成和厚度的实例提供于下述具体实施方式中。
对于根据本发明的、通过本发明制备的、和/或可用于实施本发明的集光型太阳能反射镜面板组件的一些实施例，可单独地或以任意组合选择下述特征。锁定片材可与波纹加强肋共延，或者可存在两个或更多个彼此分开且附接至基体区域的某些部分的锁定片材。通常，波纹加强肋与反射性片材共延。反射性片材可包括太阳能反射膜层合体，或者反射性片材可包括玻璃片材或金属片材中的至少一者。锁定片材和波纹加强肋可各自独立地包括金属(如，铝或镀锌钢)或聚合物复合材料。通常，波纹加强肋既不是被挤出的也不能挤压成形。如通过有限元分析(FEA)仿真法所测定，集光型太阳能反射镜面板组件可具有至少30Hz的固有频率。在波纹加强肋中，反射性片材与脊的侧面之间的锐角可在40至89(如，60至80、72.5至77.5、或65至70)度的范围内。
在本专利申请中，诸如“一个”、“一种”和“所述”之类的术语并非旨在只是指单一实体，而是包括一般类别，其具体例子可用来作举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可与术语“至少一个(至少一种)”互换使用。列表前面的短语“至少一种”是指列表中的任何一项以及列表中两项或更多项的任何组合。除非另外指明，所有数值范围均包括它们的端点以及端点之间的非整数值。
附图说明
结合以下参照附图对本发明的各种实施例的详细说明，可以更全面地理解本发明，在附图中：
图1a为根据本发明的一个实施例的集光型太阳能反射镜面板组件10的透视图；
图1b为根据本发明的另一个实施例的集光型太阳能反射镜面板组件10b的透视图；
图1c为根据本发明的又一个实施例的集光型太阳能反射镜面板组件10c的透视图；
图1d为根据本发明的又一个实施例的集光型太阳能反射镜面板组件10d的透视图；
图2a为穿过图1c的线条2a-2a的代表性的示意性剖视图；
图2b为穿过图1a的线条2b-2b的代表性的示意性剖视图；并且
图3为示出实例1、3、4、5、7、和10-13中的集光型太阳能反射镜面板组件的应力和刚度相对于波纹角度的曲线图。
具体实施方式
图1a、1b、1c、和1d分别示出了根据本发明的示例性的集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c、和10d。根据本发明的包括反射性片材的集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的(即，非平坦的)。图1a、1b、1c、和1d中的所示实施例为抛物面的。然而，其他形状也是可以的(如，圆柱形弯曲的或以其他方式弯曲的槽)。通常，反射性片材12具有反射性主表面，所述反射性主表面为凹型表面。在根据本发明的、通过本发明制备的、和/或可用于实施本发明的集光型太阳能反射镜面板组件的一些实施例中，非平面是指在至少一个方向上具有曲率半径(如，至多约1600米、10米、5米、3米、或1米)。在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件可在两个垂直方向上具有曲率半径。
根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件还为基本刚性的。术语“基本刚性的”是指组件保持其形状的能力。通常，基本刚性的集光型太阳能反射镜面板组件可在经受至少50、75、80、90、100、110、120或125英里/小时(mph)(80.5、120、129、145、160、177、193、或200公里/小时(kph))的风载荷时保持其形状。组件保持其形状的能力可与其在(例如)经受上述风载荷时将反射的辐射能保持在其靶上的精确性有关。在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件在经受至少50mph(80.5kph)的风载荷时将其反射的太阳能的至少90(如，92、95、97、98、99、或99.5)保持在靶上。可通过有限元分析(FEA)仿真法来测定这种精确性，例如，使用本领域中已知的以及下文实例部分中所述的技术。相比之下，具有4毫米(mm)厚度的常规玻璃反射镜在经受至少50mph(80.5kph)的风载荷时仅将入射太阳能矢量的约80％反射到靶上，如通过FEA仿真法所测定(计算细节可见于“建模方法和实例1至17”部分)。在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件的固有频率高于玻璃，4-mm厚的玻璃经FEA仿真法测定具有约20Hz的固有频率。在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件经FEA仿真法测定具有至少30(如，至少40、50、60、70、或80)Hz的固有频率，并且可高达90、95、100、或甚至105Hz。也可在实验室中利用本领域普通技术人员已知的技术来测定固有频率。另外，可使用其他常规技术(如，3点弯曲测试)测定，集光型太阳能反射镜面板组件的刚度高于4-mm厚的玻璃的刚度。
再次参见图1a、1b、1c、和1d，反射性片材12可由任何反射性材料(即，反射电磁辐射，例如太阳能辐射)形成。根据一些实施例的反射性片材12包括玻璃片材(如，玻璃反射镜或玻璃在金属上的层合体)。在这些实施例的一些中，反射性片材为非刚性的并且具有至多3mm(0.12英寸)、至多或小于2mm(0.08英寸)、或至多1mm(0.04英寸)，例如在(0.2、0.3、0.4、或0.5mm至0.75、0.95、0.99、1、2、或3mm)范围内的玻璃厚度。也可使用其他合适的玻璃厚度。玻璃片材也可具有表涂层(如，铜)和反射镜背漆。
在其他实施例中，反射性片材12包括反射性太阳能膜层合体(如，包括聚合物膜，例如聚酯或丙烯酸类聚合物膜)。反射性聚合物膜可为(例如)金属化(如，通过汽相沉积技术涂布的银或铝)聚合物膜或反射性多层光学膜(可以是或可以不是金属化的)。可将聚合物膜层合至金属基底(如，铝或镀锌钢)上。金属化太阳能反射膜层合体的可用实例可见于(例如)美国专利No.6,989,924(Jorgensen等人)、No.4,645,714(Roche等人)、和No.6,088,163(Gilbert等人)中。反射性多层光学膜的可用实例可见于(例如)美国专利No.6,744,561(Condo等人)和No.7,345,137(Hebrink等人)中。与类似的玻璃反射镜相比，使用膜层合体可将反射镜的重量减轻至多约85％。减轻重量使安装和替换操作较容易，因为通常可以让一个个体来运送反射镜。在抛物面槽中，可使用一个反射镜膜层合体来取代多个玻璃反射镜。
在反射性片材12的一些实施例中(包括含有玻璃片材或聚合物膜的实施例)，反射性片材包括金属片材(如，铝或镀锌钢片材)。在这些实施例的一些中，金属片材具有至多2毫米(mm)(0.08英寸)或至多1mm(0.04英寸)，例如在(0.2、0.3、0.4、或0.5mm至0.75、0.95、0.99、或1mm)范围内的厚度。也可使用其他合适的金属片材厚度。可通过已知的成型工艺(如，冲压)来预成型金属片材。
现在参见图1a、1b、1c、1d、2a、和2b，波纹加强肋14、14c、14d具有脊22、22b和槽26、26b，所述脊22、22b和槽26、26b各自具有带有基体区域28、28b的外表面。波纹加强肋14、14c、14d可由金属或聚合物复合材料或任何合适的材料制成。通常，波纹加强肋14、14c、14d由金属(如，铝或镀锌钢)制成。在图2b所示的实施例中，基体区域28为基本上平坦的。基本上平坦的基体区域28通常允许使用下文所述的接合技术将脊22与反射性片材12以及将槽26与锁定片材16进行更好的附接(如粘结剂粘结)。在一些实施例(如，图2b所示的实施例)中，基体区域28具有至多25毫米(mm)(0.98英寸)或至多23mm(0.9英寸)，例如在5、6、7、8、9、或10mm至20、21、22、23、24、或25mm范围内的长度。在其他实施例(包括图2a所示的实施例，其示出了正弦形波纹)中，基体区域28a可为弯曲的。在这些实施例中，基体区域具有弧长度(如，在5、6、7、8、9、或10mm至20、21、22、23、24、或25mm的范围内)，所述弧长度与基本上平坦的基体区域的基体区域长度相关。在其他实施例中，基体区域可为有角度的(如，在锯齿形波纹中)。在一些实施例中，波纹加强肋14、14c、14d具有至多2毫米(mm)(0.08英寸)或至多1mm(0.04英寸)，例如在(0.15、0.2、0.3、0.4、或0.5mm至0.75、0.95、0.99、或1mm)范围内的厚度“t”。也可使用波纹加强肋14、14a的其他合适厚度“t”。在一些实施例中，基体区域28的长度为波纹加强肋的厚度的至少2.5、3、4、或5倍；在这些实施例中，锯齿构型除外。在一些实施例中，波纹加强肋14、14c、14d从脊的顶部到槽的底部的高度在6mm(0.24英寸)至50mm(2.0英寸)或通常在10mm(0.4英寸)至15mm(0.6英寸)的范围内。波纹的高度可(例如)在10、11、12、13、14、或15mm至25、30、35、40、45或50mm的范围内。一些可用的波纹金属片材可(例如)从FlexospanSteelBuildings公司(SandyLake，PA)(如，以商品名“FLEXBEAM”)商购获得。
在图1a和1b所示的示例性实施例中，波纹主轴基本上平行于曲率轴。“波纹主轴”是指沿波纹的脊和槽的长度的方向。“基本上平行”是指波纹主轴与曲率轴彼此偏离至多10度、在一些实施例中至多7.5度、并且在一些实施例中至多5度。在图1a中利用双向箭头显示基本上平行于波纹主轴的方向。
在一些实施例(包括图2b所示的实施例)中，反射性片材12与波纹加强肋14中的脊22的侧面25之间的锐角27在40至89(如，60至80、72.5至77.5、或65至70)度的范围内。该锐角是参照垂直于波纹主轴的横截面(例如图2b所示的横截面)定义的。在一些实施例中，尤其是当侧面25在例如图2b所示的横截面中为基本上线性时，锐角27被定义为横截面中反射性片材12与线性侧面25之间的角度。尽管预期约45度的角度27将在集光型太阳能反射镜面板组件10中提供最稳定的结构，但令人惊讶地发现，与具有较小锐角的波纹加强肋相比，60至80度范围内的较大锐角提供较强硬和较刚性的组件，如通过FEA仿真法所测定。较大的角度增加波纹的数量从而增加刚度，这在将厚度从0.016英寸(0.4mm)降低至0.010英寸(0.25mm)以及将重量/反射器面积降低45％(参见下文的实例5和6)时允许最小的强度变化。强度和刚度与锐角27之间的关系为此前未知的。使用小锐角27(如，30或更小)或大角度(如，90或更大)时，通过FEA观察到刚度和强度的降低，这可能是由于波纹的弯曲或屈曲。当角度从30度增加到75度时，刚度和强度增加。在集光型太阳能反射镜面板组件10中，最有效的锐角27根据基体区域28的长度而在60至80度的范围内略微改变。强度和刚度、锐角27、以及基体区域28的长度之间的关系示于下文的实例中并且示于图3中。
在一些实施例(包括图2a所示的实施例，其中波纹主轴基本上垂直于曲率轴)中，反射性片材12与波纹加强肋14c中的脊22a的侧面25a之间的锐角在20至89(如，20至80、20至55、或25至50)度的范围内。锐角27a是参照垂直于波纹主轴的横截面(例如图2a所示的横截面)定义的。在一些实施例中，尤其是当侧面25a包括位于凹曲线和凸曲线之间的基本线性部分(如图2a所示)时，锐角27a被定义为横截面中反射性片材12与脊22a的侧面25a的中间线性部分之间的锐角。在一些实施例中，尤其是当侧面25a连续弯曲且不具有线性部分时，锐角27a被定义为反射性片材12与侧面25a的下述切线之间的锐角，所述切线与反射性片材形成最大的锐角，即，最接近90度。
再次参见图1a和1b，锁定片材16通常在集光型太阳能反射镜面板组件10、10b中保持特定的所需非平面形状。锁定片材16可由金属或聚合物复合材料或任何合适的材料制成。通常，锁定片材16由金属(如，铝或镀锌钢)制成。在一些实施例中，锁定片材16和波纹加强肋14由相同的金属制成。在这些实施例的一些中，锁定片材16具有至多2毫米(mm)(0.08英寸)或至多1mm(0.04英寸)，例如在(0.15、0.2、0.3、0.4、或0.5mm至0.75、0.95、0.99、或1mm)范围内的厚度。也可使用锁定片材16的其他合适厚度。锁定片材16可具有特征以增加其刚度(如，波纹或肋)和/或降低其重量(如，穿孔)。
在一些实施例(包括图1c所示的示例性实施例)中，锁定片材(未示出)为任选的，因为当弯曲的波纹加强肋14c弯曲以使其曲率轴基本上垂直于波纹主轴时，集光型太阳能反射镜面板组件10c能够保持基本刚性的、非平面的形状。在图1c中通过双向箭头示出集光型太阳能反射镜面板组件10c的波纹主轴的方向。“基本上垂直”是指波纹主轴与曲率轴的彼此偏离量在80至100度的范围内、在一些实施例中在85至95度的范围内、并且在一些实施例中在87.5至92.5度的范围内。在具有弯曲波纹加强肋14c的集光型太阳能反射镜面板组件的一些实施例中，可通过下述方式实现面板的进一步强化：使波纹的一个或多个脊与锁定片材或锁定片材部分(如，条带)在沿脊的一个或多个位置处互连。在锁定片材16的实施例中，锁定片材或锁定片材部分可具有上述特征中的任何特征。
图1d示出了其中波纹加强肋的脊的至少一部分设有穿孔35的实施例。穿孔35可形成于脊中以使其仅部分延伸到槽内。例如，穿孔35可延伸到脊的外表面和槽的外表面之间的大约中间位置处，尽管它们可延伸到更大或更小程度。穿孔35通常被设置为使其基本上垂直于波纹主轴(在图1d中通过双向箭头示出)，并且各个穿孔均可跨越脊。穿孔35可设置成任何所需的构型。例如，穿孔35可为对齐的，使得相邻脊中的穿孔35为并列的。在其他实施例中，相邻脊可具有在垂直于其波纹主轴的方向上交错的穿孔35。穿孔可为沿波纹均匀间隔开的，或者它们可为非均匀间隔开的。穿孔35可用于(例如)使波纹加强肋弯曲以及减轻组件的重量。在其中槽的至少一部分设有穿孔的实施例中，组件可设有如上文所述的锁定片材。
图1a至1d所示的波纹加强肋14、14c、14d具有一个层片。然而，应当设想到具有不止一个层片的波纹(如，2、3、4、或更多个层片也可用于实施本发明)。在其中波纹具有不止一个层片的一些实施例中，第一层片具有基本上平行于集光型太阳能反射镜面板组件的曲率轴的波纹主轴，并且第二层片具有基本上垂直于集光型太阳能反射镜面板组件的曲率轴的波纹主轴。在这些实施例的一些中，第一层片具有各自带有基体区域的脊和槽，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分。在这些实施例的一些中，第二层片形成锁定片材。在其他实施例中，第二层片具有各自带有基体区域的脊和槽，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分。在这些实施例的一些中，第一层片接合至第二层片的槽的基体区域的至少一部分。
根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件可用于(例如)大型太阳能领域的安装中。在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件具有至少10英尺(3米)(如，至少12英尺(3.7米)且至多15或20英尺(4.6至6.1米))的尺寸(如，弧长度)。在这些实施例的一些中，反射性片材为一体部件，并且在这些实施例的一些中，波纹加强肋为一体部件。由于集光型太阳能反射镜面板组件已在至多156mph(约250kph)的风速下显示为刚性和强硬的，因此其预期也可用于较小的构造中。
设想到集光型太阳能反射镜面板组件的各种构型。在根据本发明的、通过本发明制备的、和/或可用于实施本发明的集光型太阳能反射镜面板组件的一些实施例中，锁定片材与波纹加强肋共延，并且波纹加强肋与反射性片材共延。有关波纹加强肋的术语“共延”是指波纹加强肋覆盖反射性片材的整个区域，且波纹加强肋的末端接合反射性片材的末端。共延通常是指具有相同的尺寸；然而，在弯曲构造中，凸面的弧长度应理解为长于凹面的弧长度。在其他实施例中，仅将分离的波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的部分，或者可使用小于反射性片材的反向主表面的单个波纹加强肋。例如，反向主表面的表面积的至少50％、60％、75％、80％、85％、90％、95％、或99％被波纹加强肋或分离的波纹加强肋覆盖。在其他实施例中，波纹加强肋可比反射性片材延伸得更远。在一些实施例(包括图1c所示的实施例)中，反射性片材可具有不止一个(如，至少2、3、4、或更多个)附接至反射性片材的反向主表面的弯曲波纹加强肋。如果使用不止一个弯曲波纹加强肋，则每个弯曲波纹加强肋可具有相同或不同的曲率半径以控制最终组件的形状。在一些实施例中，可将两个或更多个反射性片材部分接合至波纹加强肋，例如，其中在反射性片材部分之间具有间距。在一些实施例(包括图1a和1b所示的实施例)中，波纹加强肋14可比锁定片材16延伸得更远。例如，可将两个或更多个锁定片材部分或条带16接合至波纹加强肋，例如，其中在锁定片材部分16之间具有间距，如图1a和图1b所示。锁定片材或条带通常被设计为覆盖波纹加强肋的相当大一部分。例如，集光型太阳能反射镜面板组件的至少25％、30％、40％、50％、60％、75％、80％、85％、90％、95％、或99％被锁定片材或分离的锁定条带覆盖。锁定片材或条带通常具有均一的厚度。一般来讲，锁定片材不包括其上设置波纹加强肋的支承框架的臂。根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件的整体厚度和焦线通常类似于常规的玻璃太阳能集光型反射镜。
在一些实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c、10d可在例如反射性片材12和波纹加强肋14、14c、14d之间包括附加结构元件(未示出)。例如，当反射性片材包括玻璃片材时，可使用玻璃纤维复合材料或以类似方式应用的其他合适材料的薄层以便为玻璃片材提供强度。玻璃纤维复合材料或以类似方式应用的其他合适材料可(例如)在集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c、10d被成形为具有所选曲率之前粘合或以其他方式附接至反射性片材12的底部表面。在其中反射性片材包括薄玻璃片材的实施例中，当集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c、10d被成形为具有所选曲率时，玻璃纤维(例如)可设置在张力状态下并且薄玻璃可设置在压缩状态下以提高玻璃的强度。集光型太阳能反射镜面板组件还可包括修饰件以允许反射镜面板牢固地附接至支承框架结构。这些修饰件将根据支承框架设计和面板设计而改变。
在图1b所示的实施例中，集光型太阳能反射镜面板组件10b具有端盖18，所述端盖18包封集光型太阳能反射镜面板组件10b的至少两个相对边缘。端盖18可用于(例如)保持反射性片材12、波纹加强肋14、和锁定片材16相对彼此的位置。可用于上述锁定片材16的材料和厚度也可用于端盖。通常，使用相同的材料来制备波纹加强肋14、锁定片材16、和端盖18。端盖18通常具有平行于集光型太阳能反射镜面板组件的部分，所述部分延伸超出组件长度的至少约5％。在一些实施例中，平行于集光型太阳能反射镜面板组件的端盖18的部分可沿反射性片材12和锁定片材16具有不同的长度。在一些实施例中，平行于组件且位于组件的锁定片材侧上的端盖18的部分长于平行于组件且位于反射性片材侧上的端盖18的部分。端盖18可被设计为仅最小程度地覆盖反射性片材。例如，端盖18可包绕集光型太阳能反射镜面板组件中位于该组件的锁定片材侧上的边缘，但可设置为邻近该组件中位于组件的反射性片材侧上的边缘且未交叠此侧上的边缘以覆盖反射性片材。
在集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c、10d中，可利用任何合适的方法(如，粘合剂、条带、铆钉、肘节锁、或焊接)将波纹加强肋14、14c、14d附接至反射性片材12和锁定片材16以连接片材和保持良好光学精确性所需的间距。相似地，可使用这些方法中的任何一种将端盖18连接至集光型太阳能反射镜面板组件10b。在一些实施例(包括图2a和图2b所示的实施例)中，利用粘合剂29、29a将集光型太阳能反射镜面板组件10、10b、10c的部件接合在一起。在一些实施例中，粘合剂为交联粘合剂(如，环氧树脂或丙烯酸类粘合剂)，所述交联粘合剂在附接反射性片材以及在一些实施例中附接锁定片材之前施用至波纹加强肋的基体区域。随后固化交联粘合剂。若干可用的交联粘合剂为市售的(如，以商品名“SCOTCHWELDDP420”得自3M公司(St.Paul，MN)的环氧树脂粘合剂)。在一些实施例中，粘合剂为压敏粘合剂(如，诸如丙烯酸系泡沫条带之类的条带)，所述压敏粘合剂也可施用至波纹加强肋的基体区域。示例性的可用压敏粘合带包括以商品名“VHBTAPE4920”得自3M公司的丙烯酸系泡沫条带和以商品名“9244”得自3M公司的结构性粘合条带。可独立地选择用于将波纹加强肋附接至反射性片材和锁定片材的方法。例如，波纹加强肋可粘附至反射性片材但焊接或肘节锁定至锁定片材。又如，可使用粘合剂将两种部件附接至波纹加强肋，但可分别使用不同的粘合剂将波纹加强肋附接至反射性片材和锁定片材。另外，可独立于用于将波纹加强肋14附接至反射性片材12和锁定片材16的粘合剂来选择可用于将端盖18附接至集光型太阳能反射镜面板组件的粘合剂。通常，粘合剂为结构性粘合剂(如，环氧树脂粘合剂或结构性压敏粘合带)。本领域的技术人员应当理解，附接方法并不限于上文所列的那些并且可基于具体的应用需要进行选择。
在一些实施例中，在波纹加强肋附接至反射性片材之前将反射性片材成型为预定形状。在这些实施例的一些中，反射性片材包括金属片材(如，铝或镀锌钢)，如上文所述。在一些实施例中，在波纹加强肋附接至锁定片材和反射性片材附接至波纹加强肋之前将锁定片材成型为预定形状。可利用本领域的技术人员已知的任意数量的技术(如，冲压或使用成型夹具的曲面)来将反射性片材和/或锁定片材成型为预定形状。如果使用成型夹具，则其曲面可为凹型或凸型的，这取决于集光型太阳能反射镜面板组件的所需形状。例如，可结合考虑可发生在最终组件中的任何回弹来设计成型夹具的形状。
对于包括弯曲波纹加强肋(如，图1c中所示的那些)的实施例，可通过本领域的技术人员已知的任意数量的技术来制备弯曲波纹加强肋。例如，可使用弯曲滚轧机(如制备弯曲波纹金属顶板所用)来制备弯曲波纹加强肋。也可使用夹具弯曲方法，并且可用的多半径夹具弯曲波纹片材可(例如)从Curveline公司(Ontario，Canada)商购获得。制造弯曲金属波纹加强肋的另一种方式可为通过汽车行业中已知的金属冲压操作。如果弯曲波纹加强肋为强化塑料(例如片材模制化合物(SMC))，则其可在本行业已知的SMC压机中成型。在成型过程期间，可需要补偿弯曲波纹加强肋的曲率形状和集光型太阳能反射镜面板组件的最终所需形状之间的差异。例如，如果集光型太阳能反射镜面板组件的所需形状为抛物面(如，其中反射性片材为抛物面的)，而弯曲波纹加强肋的形状为弧形，则成型夹具可被设计为补偿曲率差以使得最终部件具有所需形状。弯曲波纹加强肋的曲率半径和这些加强肋的数量可进行优化以最有效地产生反射性主表面的所需形状。在具有带有不止一个层片的波纹的实施例中(其中连接至反射性片材的第一层片具有基本上平行于集光型太阳能反射镜面板组件的曲率轴的波纹主轴)，第一层片可适应反射性片材和用作第二层片的弯曲波纹加强肋之间的任何曲率差。弯曲波纹加强肋通常具有基本上垂直于集光型太阳能反射镜面板组件的曲率轴的波纹主轴。
在一些实施例(包括图1d所示的实施例)中，通过在波纹加强肋的脊的至少一部分中提供穿孔来制备弯曲波纹加强肋。穿孔的位置可根据波纹加强肋的所需形状进行调节并且可为交错或对齐的、均匀间隔开或非均匀间隔开的，如上文所述。穿孔通常被设置为使其在垂直于波纹主轴的方向上较长。可利用多种方法来制备穿孔。例如，可使用冲压机或钻孔机来形成穿孔。在其他实施例中，穿孔可为切口，所述切口是(例如)通过使用激光、锯片、或其他切削装置切削到脊内形成的。
根据本发明的集光型太阳能发电系统包括太阳能槽、抛物面碟、和发电塔，所述集光型太阳能发电系统包括部分设置在中空接收器内的热传递流体。中空接收器可为透明或不透明的，并且通常应由能够经受由宽带反射器在其上引导的光和热的材料(如，金属或玻璃)制成。示例性的热传递流体包括水、水/二元醇混合物、盐水、熔盐和油，其中所选热传递流体通常取决于应用要求和成本。中空接收器通常包括设置在外部透明(如，玻璃)管内的涂布有太阳能吸收材料的内部管，但也可使用其他构型。在一些实施例中，流过太阳能吸收型中空接收器的受热的热传递流体与水交换热量，从而产生驱动发电机的蒸汽。
在一些实施例中，集光型太阳能发电系统为太阳能槽。在这些实施例的一些中，太阳能槽包括根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件，所述集光型太阳能反射镜面板组件被成型为线性抛物面反射器，所述线性抛物面反射器将日光聚集到沿该反射器的焦线设置的接收器上。反射器可被制备成在白昼时间以下述方式跟踪太阳，即使用常规的天体跟踪机构沿单轴进行跟踪。
在一些实施例中，集光型太阳能发电系统为包括根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件的抛物面碟，所述集光型太阳能反射镜面板组件被成型为独立式抛物面碟反射器，所述独立式抛物面碟反射器将日光聚集到设置在反射器焦点处的接收器上。反射器利用常规的天体跟踪机构沿两个轴来跟踪太阳。
在一些实施例中，集光型太阳能发电系统为太阳能发电塔。发电塔与其他集光型太阳能发电系统相比通常提供较高的太阳能集光比(如，超过1000倍或更高)和较好的能量存储能力。在这些实施例的一些中，根据本发明的若干集光型太阳能反射镜面板组件用作日光反射器以将光聚集到中空接收塔上。在这些实施例的一些中，集光型太阳能反射镜面板组件的曲率半径在20米至1600米的范围内。曲率可沿一个方向或沿两个(如，正交的)方向。
根据本发明的太阳能收集装置包括光伏电池和至少一个根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件。合适的光伏电池包括用多种材料开发出的那些，所述材料各具有将太阳能转变为电的独特吸收光谱。每种类型的材料将具有特性带隙能，所述带隙能使其在某些波长的光下最有效地吸收光，或者更准确地说，在太阳能光谱的一部分上吸收电磁辐射。用于制备太阳能电池的材料及其太阳光吸收带边缘波长的实例包括晶体硅单结(约400nm至约1150nm)、非晶硅单结(约300nm至约720nm)、带状硅(约350nm至约1150nm)、CIGS(铜铟镓硒化物)(约350nm至约1100nm)、CdTe(约400nm至约895nm)、GaAs多结(约350nm至约1750nm)。这些半导体材料的较短波长左吸收带边缘通常介于300nm和400nm之间。
在一些实施例中，可将根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件与光伏电池或中空接收器的阵列结合设置在常规的天体跟踪装置上。例如，在本文所公开的集光型太阳能发电系统的一些实施例中，中空接收器或集光型太阳能反射镜面板组件中的至少一者连接至一个或多个天体跟踪机构(即，中空接收器连接至一个或多个天体跟踪机构、集光型太阳能反射镜面板组件连接至一个或多个天体跟踪机构、或者中空接收器和集光型太阳能反射镜面板组件均连接至一个或多个天体跟踪机构)。相似地，在本文所公开的太阳能收集装置的一些实施例中，光伏电池或集光型太阳能反射镜面板组件中的至少一者连接至一个或多个天体跟踪机构(即，光伏电池连接至一个或多个天体跟踪机构、集光型太阳能反射镜面板组件连接至一个或多个天体跟踪机构、或者光伏电池和集光型太阳能反射镜面板组件均连接至一个或多个天体跟踪机构)。中空接收器或光伏电池以及/或者集光型太阳能反射镜面板组件可以可枢转方式安装在框架上。在一些实施例中，中空接收器或光伏电池以及集光型太阳能反射镜面板组件均以可枢转方式安装在框架上。以可枢转方式安装的部件可(例如)在一个方向或在两个方向上枢转。在一些实施例中，中空接收器或光伏电池为固定的。可用于本文所公开的太阳能收集装置的示例性天体跟踪装置在美国专利申请公开No.2007/0251569(Shan等人)中有所描述。
根据本发明的集光型太阳能反射镜面板组件与未被强化的常规玻璃面板相比具有显著优点。4-mm玻璃在风载荷下的效率以及4-mm玻璃的刚度显著低于本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件。另外经FEA仿真法预测，玻璃因其易碎性质而在90mph(145kph)的风载荷下具有突变失效问题。本发明的集光型太阳能反射镜面板组件中的任何一个在下文实例部分中所述的采样风条件下均未发生突变失效。尽管本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件可在风事件之后未能完全恢复其形状，但它们将不会破碎并且变成碎屑而顺风散开(这会危及其他太阳能领域、公共财产、或生活)。
本文所公开的集光型太阳能反射镜面板组件与其他类型的反射器相比也具有优点。一种太阳能反射器报告于国际专利申请公开No.WO2004/114419(Schripsema)中，该太阳能反射器具有多个以桁架设置方式将内表面连接至外表面的腹杆。这些腹杆并非被提供为单个部件。Schripsema提及的所述多个腹杆通常是通过挤出形成的；因此，如果要针对特定应用进行不同的设计，则需要投资新的挤出模头。另外，挤出CSP应用中所需的极大面板(如，具有至少10英尺的尺寸)将是不可能的。相比之下，可用于实施本发明的波纹加强肋通常被提供为单个部件，其具有可进行选择并且可易于根据应用进行改变的参数。本文所公开的波纹加强肋可易于利用上文所述的技术接合至反射性片材和任选的锁定片材。
尽管根据本发明的较厚的集光型太阳能反射镜面板组件(即，具有较厚反射性片材、较厚波纹片材、较高重量的波纹片材、或较厚锁定片材中的至少一者)通常产生较刚性和较强硬的面板，但必须基于其他因素来平衡组件的所得重量。例如，在现有太阳能领域中，较厚的面板可不能直接取代玻璃类似物。较厚的面板通常还具有较大的质量和成本。使用本文所述的集光型太阳能反射镜面板组件及其制备方法，可以平衡风载荷下的刚度、质量、和性能。如通过下文实例中所述的FEA仿真法所测定，可实现156-mph(约250kph)下的无限机械寿命，甚至当部件的厚度仅为0.01英寸(0.25mm)时也是如此。这种性能使得集光型太阳能反射镜面板组件可用于飓风易发区域，例如佛罗里达(Florida)或拉丁美洲(LatinAmerica)。甚至较薄、较轻的组件也可用于较稳定的区域，例如美国西南部(SouthWestUnitedStates)或北部非洲的撒哈拉沙漠(SaharainNorthernAfrica)。
本发明的所选实施例
在第一实施例中，本发明提供一种集光型太阳能反射镜面板组件，其包括：
反射性片材，具有反射性主表面和反向主表面；
波纹加强肋，具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分；以及
锁定片材，接合至波纹加强肋的槽的基体区域的至少一部分，
其中所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的和基本刚性的。
在第二实施例中，本发明提供根据第一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中波纹加强肋具有波纹主轴，并且其中集光型太阳能反射镜面板组件具有基本上平行于波纹主轴的曲率轴。
在第三实施例中，本发明提供根据第一或第二实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中锁定片材与波纹加强肋共延。
在第四实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中锁定片材为具有波纹主轴的波纹片材，其中集光型太阳能反射镜面板组件具有基本上垂直于锁定片材的波纹主轴的曲率轴。
在第五实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中反射性片材和波纹加强肋的脊的侧面之间的锐角在40至89度的范围内。
在第六实施例中，本发明提供根据第五实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中反射性片材和脊的侧面之间的锐角在60至80度的范围内。
在第七实施例中，本发明提供一种集光型太阳能反射镜面板组件，其包括：
反射性片材，具有反射性主表面和反向主表面；以及
波纹加强肋，具有波纹主轴并且具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分；
其中所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的和基本刚性的，并且具有基本上垂直于波纹加强肋的波纹主轴的曲率轴。
在第八实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中脊或槽的至少一部分设有穿孔。
在第九实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中波纹加强肋与反射性片材共延。
在第十实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中脊的至少一部分的基体区域利用粘合剂接合至反射性片材的反向主表面的至少一部分。
在第十一实施例中，本发明提供根据第十实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中粘合剂为压敏粘合剂。
在第十二实施例中，本发明提供根据第十实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中粘合剂为结构性粘合剂。
在第十三实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中反射性片材包括太阳能反射膜层合体。
在第十四实施例中，本发明提供根据第一至第十二实施例中的任何一者的集光型太阳能反射镜面板组件，其中反射性片材包括玻璃片材或金属片材中的至少一者。
在第十五实施例中，本发明提供根据第十四实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中玻璃片材具有至多两毫米的厚度。
在第十六实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中集光型太阳能反射镜面板组件为抛物面的。
在第十七实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中锁定片材或波纹加强肋中的至少一者包括金属或聚合物复合材料。
在第十八实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中波纹加强肋或锁定片材中的至少一者包括铝。
在第十九实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中波纹加强肋不能挤压成形。
在第二十实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中集光型太阳能反射镜面板组件经有限元分析仿真法测定具有至少30Hz的固有频率。
在第二十一实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中集光型太阳能反射镜面板组件具有至少10英尺的尺寸，并且其中反射性片材和波纹加强肋各自为一体部件。
在第二十二实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其中基体区域的长度为波纹加强肋的厚度的至少5倍。
在第二十三实施例中，本发明提供根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，其还包括端盖，所述端盖至少部分地包封集光型太阳能反射镜面板组件的至少两个相对边缘。
在第二十四实施例中，本发明提供一种集光型太阳能发电系统，其包括：
至少一个根据前述任一实施例的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到中空接收器上；以及
热传递流体，至少部分地设置在中空接收器内。
在第二十五实施例中，本发明提供太阳能收集装置，其包括：
光伏电池；以及
根据第一至第二十三实施例中的任何一者的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到光伏电池上。
在第二十六实施例中，本发明提供一种制备根据第一至第六实施例中的任何一者的集光型太阳能反射镜面板组件的方法，所述方法包括：
提供具有反射性主表面和反向主表面的反射性片材；
将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域附接至反射性片材的反向主表面；以及
将锁定片材附接至槽的至少一部分的基体区域。
在第二十七实施例中，本发明提供一种制备根据第七或第八实施例的集光型太阳能反射镜面板组件的方法，所述方法包括：
提供具有反射性主表面和反向主表面的反射性片材；
将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的基体区域附接至反射性片材的反向主表面使得所述波纹加强肋的波纹主轴基本上垂直于反射性片材的曲率轴。
在第二十八实施例中，本发明提供根据第二十七实施例的方法，其还包括将锁定片材附接至槽的至少一部分的基体区域。
在第二十九实施例中，本发明提供根据第二十六至第二十八实施例中的任何一者的方法，其还包括在将波纹加强肋附接至反射性片材的反向主表面的至少一部分之前将反射性片材成型为预定形状。
在第三十实施例中，本发明提供根据第二十六至第二十九实施例中的任何一者的方法，其还包括：
为集光型太阳能反射镜面板组件选择地理位置，所述地理位置具有平均风速；
接收包括平均风速和集光型太阳能反射镜面板组件的目标重量的数据；以及
生成集光型太阳能反射镜面板组件的设计方案，所述设计方案包括反射性片材、波纹加强肋、和任选的锁定片材的材料组成和厚度；脊的顶部和槽的底部之间的高度；以及反射性片材和波纹加强肋的脊的侧面之间的锐角，其中所述设计方案至少部分地基于下述信息，即，关于集光型太阳能反射镜面板组件在暴露于平均风速时的强度和刚度的信息。
通过以下非限制性实例进一步说明本发明的目的和优点，但这些实例中所述的具体材料及其用量，以及其他条件和细节不应视为对本发明进行不当限定。
实例
建模方法和实例1-17：
使用可从Simulia(Providence，RI)商购获得的分析包“ABAQUSV6.9”以及有限元方法(FEM)来分析所有的反射器变型，如表1中详细所述。结合3D壳元来使用完整的3D机械仿真。所有的聚合物反射镜均被视为在沿抛物线向下方向上为47英寸(120cm)并且沿抛物曲线为124英寸(315cm)。使用两个跨越124英寸(315cm)弧长的玻璃反射镜，这为本行业中的标准操作。用于分析的边界条件包括反射镜系统与四个框架纵梁之间的静态连接。从反射镜的底部沿抛物面按如下数据来定义纵梁的弧长设置：13英寸(33cm)、54.5英寸(138cm)、77.5英寸(197cm)以及112英寸(285cm)。使用Y＝(X2/(4×F))的抛物线方程，其中F为焦距并且为1710mm。
玻璃反射镜使用标准的陶瓷安装垫而其金属片类似物在整个背部结构上使用压制杆。使用由统一构造代码(UniformBuildingCode)定义的静态压力来仿真风载荷。这些压力被定义为沿入射风方向。将156、130、和90mph(250、209、和125kph)的风载荷施加至反射镜，所述反射镜被视为处于与水平线成-30度的设定位置或接收管位置中。下述压力对应于相关风速；156mph＝92.5磅/平方英尺(psf)(250kph＝4430Pa)、130mph＝64.2psf(209kph＝3070Pa)、并且90mph＝30.8psf(125kph＝1475Pa)。这些载荷未考虑可在这些极限速度下拾取的风碎屑，例如粗粒和结构废物。在代表最坏条件情景的主动收集模式(风方向垂直于反射镜系统流动)中定义50mph(80.5kph)的风载荷(9.5psf、455Pa)。通过下述方式来定义精确性：将入射太阳能向量反射到变形元件法线周围并且计算其是否遇到2.75英寸(70mm)接收管。使用具有“ABAQUS”主链构架的定制Python脚本来对所有反射器表面的元件进行该计算。该计算不考虑光通过膜或玻璃的折射。实例1至14被视为由3003-H16铝制成，并且实例15-17被视为由5052-H38铝制成。使用下述非线性弹塑性材料模型来建模3003-H16，所述非线性弹塑性材料模型具有1000万磅/平方英寸(msi)(6.9×1010Pa)的弹性模量、2.7万磅/平方英寸(ksi)(1.9×108Pa)的屈服值、和29ksi(2.0×108Pa)的极限强度。使用下述非线性弹塑性材料模型来建模5052-H38，所述非线性弹塑性材料模型具有10.2msi(7.0×1010Pa)的弹性模量、38ksi(2.6×108Pa)的屈服值、和42ksi(2.9×108Pa)的极限强度。钠钙玻璃因其易碎性质而用纯弹性模型进行建模。该玻璃具有10msi(6.9×1010Pa)的弹性模量和10ksi(6.9×107Pa)的极限强度且不易屈服。建模工作假定组件中的三个部件之间实现完美粘合。
表1详细列出了使用所述建模方法的实例。“总厚度”值是指实例中的所有部件或者比较例(CE)中的基底和安装垫的厚度。总厚度包括波纹的高度，所述高度可通过从总厚度中减去下文所述的“材料厚度”来确定。波纹的高度是指脊的顶部和槽的底部之间的距离。“角度”参数是指反射性片材和波纹的脊的侧面之间的锐角(单位为度(°))。“基体长度”是指波纹的基体部分的长度，其在实例1-8和10-13中为基本上平坦的。以磅质量/平方英尺(lbm/ft2)为单位的“质量/反射器面积”是指除去粘合剂质量的纯体积计算结果。“材料厚度”对于大部分变体而言具有三种值，并且这些值以下述相应顺序列于表1中：代表反射性片材的“基底”、代表波纹加强肋的“芯”、和代表锁定片材的“锁定件”。比较例1的玻璃设计不具有锁定件或芯片材并且刚度严格依赖于0.157英寸(in.)(4-mm)的玻璃片材。实例14假定0.015英寸(0.38mm)的环氧树脂粘合线以产生0.25英寸(6.4mm)的基体长度。实例15-17对于正弦形波纹加强肋的圆形基体区域假定0.020英寸(0.51mm)的最大粘合剂厚度。实例14-17阐释了不具有锁定片材且波纹主轴基本上垂直于抛物面的曲率轴的实施例。在实例8中，将三个6英寸(15cm)宽且各自沿抛物曲线为124英寸(315cm)的条带用作锁定片材部分。将实例8中的条带按图1a和1b所示间隔开，其中一个条带居中设置并且其他两个条带设置在两端。在实例1-7和9-13中，反射性片材、波纹加强肋、和锁定片材为共延的。在实例14-17中，反射性片材和波纹加强肋为共延的。在表1中，NA是指不适用。
实例18
将约0.025英寸(0.635mm)厚的28英寸(71cm)×1英尺(30.5cm)的铝片材与反射镜膜层合以产生具有反射性表面和背表面的反射性片材。将反射性片材以反射性表面朝下的方式设置在成型夹具的弯曲表面上。结合考虑最终组件的任何回弹来设计夹具轮廓，使得反射镜的最终形状将具有所需形状的轮廓。将已知可以商品名“VHBTAPE4920”从3M公司(St.Paul，MN)商购获得的VHB条带施加至波纹片材的顶部和底部平坦部分。然后将波纹片材设置到反射性片材上，使得波纹的平坦部分接触反射性片材的背表面。然后将背部片材设置到波纹片材上使得波纹片材的顶部平坦脊在整个所有表面上均一地接触背部片材。将重物(松砂填充袋)均匀地设置在背部片材的整个背表面上以便将组件保持为夹具的弯曲轮廓直至条带得到定型。除去重物并且从夹具中移出反射镜组件。
实例19
按照与实例18相同的方法来实现此实例，不同的是利用已知可以商品名“SCOTCHWELDDP420”从3M公司(St.Paul，MN)商购获得的环氧树脂粘合剂取代VHB条带。
实例20
按照与实例18相同的方法来实现此实例，不同的是另外使用端盖板型(参见图1b中的端盖18)来固定反射性片材相对背部片材的对齐。端盖由0.063英寸(1.6-mm)厚的3003-H13铝制成。利用“SCOTCHWELDDP420”粘附这些端盖。在组件的每一侧和每一端使用0.010英寸(0.25mm)厚的间隔线以形成粘合剂粘合线。
在图3中，针对实例3、4、5、和7绘制出156mph(250kph)下的应力和刚度相对角度的一组曲线并且针对实例1和10-13绘制出另一组曲线。
表1
本申请所提及的所有专利和出版物据此以引用方式全文并入本文中。在不脱离本发明的范围和精神实质的条件下，本领域技术人员可对本发明进行各种修改和变更，并且应当理解，本发明不应当不当地受限于本文中所述的示例性实施例。

Claims (13)

1.一种集光型太阳能反射镜面板组件，包括：
反射性片材，具有反射性主表面和反向主表面；以及
波纹加强肋，具有波纹主轴并且具有脊和槽，所述脊和所述槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的所述基体区域接合至所述反射性片材的所述反向主表面的至少一部分；
其中所述集光型太阳能反射镜面板组件不包括与所述波纹加强肋的所述槽的所述基体区域的至少一部分相接合的锁定片材，并且所述集光型太阳能反射镜面板组件为非平面的，并且其本身为基本刚性的，不需要使用支承框架来将其保持为基本刚性，并且其中所述集光型太阳能反射镜面板组件具有基本上垂直于所述波纹加强肋的所述波纹主轴的曲率轴。
2.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中反射性片材包括太阳能反射膜层合体。
3.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中所述脊或所述槽的至少一部分设有穿孔。
4.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中所述脊的至少一部分的所述基体区域利用粘合剂接合至所述反射性片材的所述反向主表面的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中所述集光型太阳能反射镜面板组件为抛物面的，具有最大10米的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中所述集光型太阳能反射镜面板组件经有限元分析仿真法测定具有至少30Hz的固有频率。
7.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，其中所述基体区域的长度为所述波纹加强肋的厚度的至少5倍。
8.根据权利要求1所述的集光型太阳能反射镜面板组件，还包括端盖，所述端盖至少部分地包封所述集光型太阳能反射镜面板组件的至少两个相对边缘。
9.一种集光型太阳能发电系统，包括：
至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到中空接收器上；以及
热传递流体，至少部分地设置在所述中空接收器内。
10.一种太阳能收集装置，包括：
光伏电池；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的集光型太阳能反射镜面板组件，能够进行对准以将太阳能辐射导向到所述光伏电池上。
11.一种制造根据权利要求1至8中任一项所述的集光型太阳能反射镜面板组件的方法，所述方法包括：
提供具有所述反射性主表面和所述反向主表面的所述反射性片材；
将所述波纹加强肋附接至所述反射性片材的所述反向主表面的至少一部分，所述波纹加强肋具有脊和槽，所述脊和所述槽各自具有带有基体区域的外表面，其中所述脊的至少一部分的所述基体区域附接至所述反射性片材的所述反向主表面，使得所述波纹加强肋的所述波纹主轴基本上垂直于所述反射性片材的所述曲率轴。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括在将所述波纹加强肋附接至所述反射性片材的所述反向主表面的至少一部分之前将所述反射性片材形成为预定形状。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
为所述集光型太阳能反射镜面板组件选择地理位置，所述地理位置具有平均风速；
接收包括所述平均风速和所述集光型太阳能反射镜面板组件的目标重量的数据；以及
生成所述集光型太阳能反射镜面板组件的设计方案，所述设计方案包括所述反射性片材、所述波纹加强肋、和任选的所述锁定片材的材料组成和厚度；所述脊的顶部和所述槽的底部之间的高度；以及所述反射性片材和所述波纹加强肋的脊的侧面之间的锐角，其中所述设计方案至少部分地基于下述信息，即，关于所述集光型太阳能反射镜面板组件在暴露于所述平均风速时的强度和刚度的信息。
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