CN103472860B - 一种按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对常规二维跟踪太阳的方法的局限性，提供一种按时间控制二维跟踪太阳的方法。该方法，通过按时间控制跟踪太阳在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角θ，及太阳光射线与正南方向之间的夹角ψ，实现对太阳全方位跟踪。实施该方法的大型跟踪太阳的集热设备，采用块单元组合方式，其组成单元，主要由管状固定轴1、随动轴18、拉杆5及与托架6、17联结的抛物柱面集热器8、13组成。通过联结套11及法兰12，联结下一单元，并可根据需要依次联下去。所有组成单元，均由第一单元的两个蜗轮减速器2、4统一驱动。按时间控制此二减速器运转，即可实现集热器对太阳跟踪。位于抛物柱面聚焦线上的真空玻璃管6、16，与随动轴同心，导热介质输送管线穿行于管状固定轴中。

Description

一种按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置

所属领域

本发明涉及一种按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置，为太阳能利用领域所需，特别适用于创建大规模太阳能热发电或聚光型光伏发电产业。

背景技术

对太阳进行跟踪，是太阳能热发电及聚光型光伏发电的关键技术之一。目前所采用的常规二维跟踪太阳(跟踪太阳的方位角和高度角)的方法，由于受到其实施装置机械结构形式的限制，很难用于建造大型太阳能热发电或聚光型光伏发电设备。

发明内容

为了解决常规二维跟踪太阳，其实施装置机械结构形式的局限性，本发明提供一种按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置。

本发明之二维跟踪，系指有别于，通过跟踪太阳的方位角Φ和高度角β，实现对太阳进行跟踪的常规方法。本发明之不同在，通过跟踪太阳在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角θ，及太阳光射线与正南方向之间的夹角ψ，从而实现对太阳作二维全方位跟踪。该投影高度角θ＝F(Φ，β)，夹角ψ＝f(Φ，β)均为太阳方位角Φ和高度角β的函数，也可推演成太阳高度角β和赤纬角δ、时角H的函数。同时，本发明根据如是方法，设置一南北水平放置的固定轴，并在该固定轴上安装若干与之垂直的随动轴；并由此，通过按时间控制固定轴及随动轴运转，实现对θ与ψ跟踪，从而使与该二轴联结的若干太阳能接收器对太阳作精确跟踪。

附图说明

附图1为投影高度角θ及夹角ψ，与太阳方位角Φ、高度角β的关系推演示图。

图中：HC----太阳光射线，β---太阳高度角，Φ---太阳方位角，θ---投影高度角，ψ---HC与CA之间的夹角；

由图中各角的几何关系，不难推演出函数θ＝F(Φ，β)及ψ＝f(Φ，β)的具体计算式。

附图2为本发明用于槽式抛物柱面高温集热装置实施例。

图中：1.管状固定轴，2.蜗轮减速器，3.支杆，4.蜗轮减速器，5.拉杆，6.槽式抛物柱面集热器，7.托架，8.集热真空玻璃管，9.铰链，10.铰链内放大，11.拉杆联结套，12.法兰，13.导热介质出入管，14.支杆，15.集热真空玻璃管，16.槽式抛物柱面集热器，17.托架，18.随动轴。

具体实施方式

采用本发明上述跟踪方法及实施装置原理，所设计的大型按时间控制跟踪太阳的高温集热设备，采用单元组合方式；其中第一组成单元，如附图2示。管状固定轴1南北水平放置，并在其上安装与之垂直的随动轴18，该固定轴，由蜗轮减速器2驱动。与托架7、17联结的槽式抛物柱面集热器6、16，随同托架一起，在拉杆5的拉动下，绕随动轴转动；拉杆由蜗轮减速器4通过拉杆端丝杠驱动。通过两个蜗轮减速器，按时间控制固定轴1与拉杆5运转状况，跟踪投影高度角θ及夹角ψ，即可实现槽式抛物柱面集热器对太阳的精确跟踪。位于槽式抛物柱面集热器聚焦线上的真空玻璃管，与随动轴同心，导热介质输送管线穿行于管状固定轴中。通过拉杆端联结套11及管状固定轴端的法兰12，可联结下一个组成单元，并可根据需要依次联下去。此后所联结的组成单元，均由第一组成单元的两个蜗轮减速器统一驱动。若将槽式抛物柱面集热器，更换成聚光型光伏电池板，此设备即可用于聚光型光伏发电。

计算机控制部分，硬件主要由单片机与时钟芯片组成；软件采用间断运行跟踪的技术方案，用C语言与汇编语言编写。

本发明的有益效果：

由于本发明的管状固定轴是卧式的，因此，采用单元组合方式，可根据需要做的很长(以至上百米)；于是，可实现用一套控制驱动系统，驱动若干太阳能接收器；从而，大大减少了占地面积，降低了设备成本。又，如上述实施例所示，当将本发明用于热发电高温集热设备时，由于位于槽式抛物柱面集热器聚焦线上的真空玻璃管，与随动轴同心，使导热介质输送管线可穿行于管状固定轴中，使原本复杂的导热介质管路，得以非同小可的简化。另，由于太阳之上述投影高度角θ比方位角Φ变化范围少而均匀，而夹角ψ变化范围也较少，因此，本发明比较容易获得较高的跟踪精度。

综上述，完全可以说，本发明为创建大规模太阳能热发电或聚光型光伏发电站(厂)，提供了一理想的平台；可为开发太阳能能源，减少温室气体排放做出贡献。

Claims (2)

1.按时间控制二维跟踪太阳的方法，其特征是：通过跟踪太阳在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角θ，及太阳光射线与正南方向之间的夹角ψ，从而实现对太阳作二维全方位跟踪；该投影高度角θ＝F(Φ，β)与夹角ψ＝f(Φ，β)，均为太阳方位角Φ和高度角β的函数。

2.利用权利要求1所述方法，大型按时间控制跟踪太阳的高温集热设备，其特征是：采用单元组合方式，其管状固定轴南北水平放置，并在该轴上安装与之垂直的随动轴，该管状固定轴由蜗轮减速器驱动；与托架联结的槽式抛物柱面集热器，随同托架一起，由拉杆带动，绕随动轴转动，拉杆由另一蜗轮减速器通过拉杆端丝杠驱动；通过两个蜗轮减速器，按时间控制管状固定轴与拉杆运转，跟踪投影高度角θ及夹角ψ，即实现槽式抛物柱面集热器对太阳的精确跟踪；位于槽式抛物柱面集热器聚焦线上的真空玻璃管，与随动轴同心，导热介质输送管线穿行于管状固定轴中；通过拉杆端联结套及管状固定轴端的法兰，联结下一个组成单元，并可根据需要，依次联结下去；联结的所有组成单元，均由第一组成单元的两个蜗轮减速器统一驱动；若将槽式抛物柱面集热器，更换成聚光型光伏电池板，此设备即可用于聚光型光伏发电。