CN103808029B - 一种太阳能聚光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能聚光系统,包括定日镜及集热器,所述定日镜包括至少两个定日镜模块,所述定日镜包括至少两种不同曲面形状的定日镜模块,其中至少有一个所述定日镜模块为一种曲面形状,至少有一个所述定日镜模块为另一种曲面形状,不同曲面的所述定日镜模块的焦点相同或相近,所述定日镜模块按照一定排列方式设置于所述定日镜模块支架上;所述集热器通过集热器支架设置于所述定日镜的上方,其上设有聚光孔,所述聚光孔的周围设置有光的吸收装置和/或反射装置。该系统定日镜反射效率高,且可根据不同时间段太阳光的聚焦点不同而转动来适应反射率高的聚焦点,进一步提高同一天中对太阳光的利用率;多处设置肋板及加强筋,使其稳定性更好。

Description

一种太阳能聚光系统
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能应用技术领域,尤其涉及一种太阳能聚光系统。
背景技术
[0002] 随着传统的不可再生资源的枯竭,以及常规能源对环境造成的污染和破坏,人类不得不面临一个新的危机。而此时,太阳能以其清洁、取之不尽,用之不竭、无污染、无排放、安全等显著优势,成为关注的重点。在太阳能的热利用中,主要是将太阳的辐射能转换为热能。
[0003] 典型的太阳能光热发电系统包括一个镜场,镜场中设置若干定日镜,用于将太阳光反射到镜场的焦点位置。在镜场中设置一支撑塔,用于支撑集热器,使得集热器位于镜场焦点位置,以便接收定日镜反射的太阳光,并把接收到的太阳光转换为热能,传递给工质,驱动发电装置,产生电能。
[0004] 但由于一天中不同的时间段,定日镜集光效率最高的焦点位置不同;如何更有效地聚集太阳光,是太阳能光热发电的关键。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提出一种太阳能聚光系统,能够更有效地将太阳光聚集后收集并利用。
[0006] 为达此目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种太阳能聚光系统,包括定日镜及集热器,所述定日镜包括至少两个定日镜模块,所述定日镜包括至少两种不同曲面形状的定日镜模块,其中至少有一个所述定日镜模块为一种曲面形状,至少有一个所述定日镜模块为另一种曲面形状,不同曲面的所述定日镜模块的焦点相同或相近,所述定日镜模块按照一定排列方式设置于所述定日镜模块支架上;
[0008] 所述集热器通过集热器支架设置于所述定日镜的上方,用于吸收所述定日镜反射的太阳光能量;所述集热器上设有聚光孔,所述聚光孔的周围设置有光的吸收装置和/或反射装置。
[0009] 进一步地,所述定日镜与所述集热器之间连接有传热管道,用于通过工质传输所述集热器吸收的太阳光热量。
[0010] 进一步地,所述集热器的聚光孔与所述定日镜之间设置有格栅结构的光的吸收装置和/或反射装置。
[0011 ] 进一步地,所述光的吸收装置为光伏板,光的反射装置为镜面。
[0012] 进一步地,所述光伏板设置有冷却层,所述冷却层中有冷却介质流通。
[0013] 进一步地,所述格栅结构上设置有通光孔。
[0014] 进一步地,所述集热器还设置有电池,所述电池的电路与所述光伏板连通。
[0015] 进一步地,所述定日镜模块包括反光面、设置在反光面下方的成型板、设置在成型板下方的至少一层加强板及肋板,所述成型板由复合材料组成,所述加强板包括至少一层蜂窝结构和/或泡沫结构加强板及一层复合材料加强板;所述成型板和/或加强板的复合材料层中,均设置有加固材料。
[0016] 进一步地,所述定日镜模块通过连接装置连接在定日镜模块支架上,所述连接装置包括至少一个补强件,所述补强件设有销孔及固定槽;还包括用于调整所述定日镜模块相对于所述支架位置的位置调整机构;以及连接所述至少一个补强件及位置调整机构的中间连接板;所述中间连接板上设置有用于定位及紧固的定位螺母与定位螺杆,所述中间连接板上设置有用于定位及紧固的定位螺母与定位螺杆。
[0017] 进一步地,还包括设置于所述定日镜模块支架底部的转动装置,用于带动所述定日镜转动。
[0018] 进一步地,所述定日镜模块和/或转动装置上设置有加热装置,所述加热装置为管道加热装置和/或电加热装置。
[0019] 进一步地,所述管道加热装置的进口及出口与所述传热管道和/或其他热源连通,所述进口及出口设置有阀门。
[0020] 进一步地,所述电加热装置的电能由所述光伏板和/或其他电源提供。
[0021] 进一步地,所述加热装置包括换热器,所述管道加热装置通过所述换热器与所述传热管道完成热交换。
[0022] 进一步地,所述定日镜模块和/或转动装置上均设置有温度传感器。
[0023] 优选的,所述定日镜底部滑动安装在环形基座上,背部通过丝杠支撑于固定转轴上,通过安装于定日镜上的驱动机构,所述定日镜绕固定转轴在环形基座上滑动;通过丝杠的转动可调节定日镜的俯仰角度。
[0024] 进一步地,还包括控制单元,所述控制单元根据所述温度传感器的测量值控制所述管道加热装置进口阀门的开度,和/或控制电加热装置的功率。
[0025] 进一步地,所述定日镜模块上设置有清洗装置。
[0026] 进一步地,所述定日镜模块上设置有震动装置。
[0027] 进一步地,所述定日镜模块外包裹有防水材料。
[0028] 进一步地,还包括设置于置于所述定日镜周围的挡风装置,用于减小空气流动对集热器吸热的影响。
[0029] 本发明的有益效果为:本发明提供一种太阳能聚光系统,采用至少两块曲面不通的定日镜模块,并保证两个不同曲面的焦点相同或相近,使得无论哪一块聚焦的太阳光都能在同一点被集热器吸收,提高光反射效率;并在定日镜模块支架的底部设置转动装置,将定日镜与立杆连接,通过转动装置使得定日镜相对于立杆能转动,根据不同时间段太阳光的聚焦点的不同转动定日镜,使得定日镜反射效率提高,从而提高太阳能利用率;同时,在定日镜上方设置集热器,且在集热器的聚光孔周围设置光的吸收和/或反射装置,进一步提高太阳光的利用效率;该系统多处设置肋板以及加强筋结构,稳定性好。
附图说明
[0030] 图1-1至图1-3是本发明太阳能聚光系统整体结构示意图;
[0031] 图2是图1中定日镜整体结构示意图;
[0032] 图3-1至图3-2是图2中定日镜模块结构示意图;
[0033] 图4是图3中加热装置结构示意图;
[0034] 图5-1至图5-3是图3中定日镜模块装配示意图;
[0035] 图6-1至图6-3是图1中集热器结构示意图;
[0036] 图7是图6中光伏板结构示意图;
[0037] 图8是实施例所述带有调整机构的太阳能聚光系统结构示意图。
[0038]其中:
[0039] 1、定日镜;2、集热器;3、挡风装置;4、立杆;5、传热管道;6、定日镜支架;7、转动装置;8、集热器支架;9、定日镜模块;10、连接装置;11、定日镜模块支架;12、环形基座;13、滑轮;14、丝杠;15、固定转轴;16、驱动机构;
[0040] 21、聚光孔;22、光伏栅格或镜面栅格;23、通光孔;24、光伏板或镜板;221、光伏板;222、冷却层;
[0041] 91、反光面;92、成型板;93、肋板;94、定位孔;95、蜂窝结构加强板;96、复合材料加强板;97、震动装置;98、加热装置;99、清洗装置;981、进口 ;982、出口 ;
[0042] 101、销孔;102、补强件;103、固定槽;104、中间连接板;105、定位螺母;106、定位螺杆。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0044] 如图1〜7所示,一种太阳能聚光系统,包括定日镜I及集热器2,所述定日镜I通过定日镜模块支架11设置在定日镜支架6上,所述集热器2通过集热器支架8设置在定日镜I的上方,所述定日镜I与所述集热器2之间连接有传热管道5,用于通过工质传输所述集热器2吸收的太阳光热量;所述定日镜I的一侧设置有立杆4,所述定日镜I通过连接件与立杆4转动连接;所述定日镜I周围设置有挡风装置3,用于减小空气流动对集热器吸热的影响。
[0045] 如图2、图3,所述定日镜I包括至少两个定日镜模块9,所述定日镜I包括至少两种不同曲面形状的定日镜模块9,其中至少有一个所述定日镜模块9为一种曲面形状,至少有一个所述定日镜模块9为另一种曲面形状,不同曲面的所述定日镜模块9的焦点相同或相近,所述定日镜模块9按照一定排列方式设置于所述定日镜模块支架11上;优选的,本实施例中,所述定日镜模块9共16块,成四行四列排布形成一曲面形状,每一块的焦点相同或相近,有助于太阳光的聚焦;所述定日镜模块9包括反光面91、设置在反光面91下方的成型板92、设置在成型板92下方的至少一层加强板95和/或96及肋板93,所述成型板92由复合材料组成,所述加强板包括至少一层蜂窝结构95和/或泡沫结构加强板及一层复合材料加强板96 ;所述成型板92和/或加强板的复合材料层中,均设置有加固材料;所述定日镜模块9的四个侧边的两端分别设置有定位孔94。
[0046] 如图5,所述定日镜模块9通过连接装置10连接在定日镜模块支架11上,所述连接装置10包括至少一个补强件102,所述补强件102设有销孔101及固定槽103 ;还包括用于调整所述定日镜模块9相对于所述定日镜模块支架11的位置调整机构;以及连接所述至少一个补强件101及位置调整机构的连接件104。优选的,在本实施例中,所述连接装置10包括垂直相交的两个补强件102,所述补强件102上的固定槽103与定日镜模块9的侧壁卡合,销孔101与定日镜模块9的定位孔94相配合,通过销钉紧固连接;所述连接装置10的补强件102上有一中间连接板104,所述中间连接板104上垂直于中间连接板104固定设置有定位螺母105与定位螺杆106,定位螺母105位于定位螺杆106上。分别将连接装置10固定于定日镜9的四个角落后,再将定日镜模块9通过定位螺杆106固定于定日镜模块支架11上,在定日镜模块支架的两侧分别用螺母紧固,实现定位以及固定目的。
[0047] 该太阳能聚光系统还包括设置于所述定日镜模块支架11底部的转动装置7,该转动装置7用于带动所述定日镜I相对于立杆4转动,可以有效提升不同时间段对太阳光的聚焦效果。
[0048] 具体地,所述定日镜模块9与转动装置7上均设置有加热装置98,所述加热装置98为管道加热装置和/或电加热装置;优选的,在本实施例中,加热装置98采用管道加热,其管道有三种连接方式:与集热器管路独立、连通或通过换热器连通而管路本身不连通,在本实施例中进口 981及出口 982与所述传热管道5连通,所述进口 981及出口 982设置有阀门。
[0049] 具体地,所述定日镜模块9和/或转动装置7上均设置有温度传感器。
[0050] 本实施例的太阳能聚光系统包括控制单元,所述控制单元根据所述温度传感器的测量值控制所述管道加热装置进口阀门的开度,和/或控制电加热装置的功率。
[0051] 优选的,所述定日镜模块9上设置有清洗装置99、震动装置97 ;且定日镜模块9的外层包裹有防水材料层;所述清洗装置99喷冷水可仅清洗,喷热水时可以清洗还可除冰。
[0052] 如图6、图7,所述集热器2通过集热器支架8设置于所述定日镜I的上方,用于吸收所述定日镜I反射的太阳光能量;所述集热器2上设有聚光孔21,所述聚光孔21的周围设置有光的吸收装置和/或反射装置;优选的,所述集热器2的聚光孔21与所述定日镜I之间设置有格栅结构22的光的吸收装置和/或反射装置。
[0053] 优选的,所述光的吸收装置为光伏板,光的反射装置为镜面。
[0054] 格栅结构光伏板22为双层,包括两层光伏板221,以及夹在两层光伏板221之间的冷却层222 ;集热器周围的光伏板为单层,即一层光伏板221及其上设置的冷却层222 ;冷却层222中有冷却介质流通。
[0055] 优选的,所述格栅结构上设置有通光孔。
[0056] 所述集热器还设置有电池,所述电池的电路与所述光伏板连通。
[0057]图8给出了一种更为具体的带有调整机构的太阳能聚光系统,定日镜I的底部通过相应的滑轮13滑动安装在环形基座12上,背部通过丝杠14支撑于固定转轴15上,通过安装于定日镜I上的驱动机构16,所述定日镜I绕固定转轴15在环形基座12上滑动;通过丝杠14的转动可调节定日镜I的俯仰角度。同时配合相应的太阳跟踪系统,可方便调节定日镜的方位角度,能够最大程度的提高光效。
[0058] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种太阳能聚光系统,包括定日镜(I)及集热器(2),其特征在于: 所述定日镜(I)包括至少两个定日镜模块(9),所述定日镜(I)包括至少两种不同曲面形状的定日镜模块(9),其中至少有一个所述定日镜模块(9)为一种曲面形状,至少有一个所述定日镜模块(9)为另一种曲面形状,不同曲面的所述定日镜模块(9)的焦点相同或相近,所述定日镜模块(9)按照一定排列方式设置于所述定日镜模块支架(11)上; 所述集热器(2)通过集热器支架(8)设置于所述定日镜(I)的上方,用于吸收所述定日镜⑴反射的太阳光能量;所述集热器⑵上设有聚光孔(21),所述聚光孔(21)的周围设置有光的吸收装置和/或反射装置; 所述定日镜模块(9)包括反光面(91)、设置在反光面(91)下方的成型板(92)、设置在成型板(92)下方的至少一层加强板及肋板(93),所述成型板(92)由复合材料组成,所述加强板包括至少一层蜂窝结构(95)和/或泡沫结构加强板及一层复合材料(96)加强板;所述成型板和/或加强板的复合材料层中,均设置有加固材料。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜(I)与所述集热器(2)之间连接有传热管道(5),用于通过工质传输所述集热器(2)吸收的太阳光热量。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述集热器(2)的聚光孔(21)与所述定日镜(I)之间设置有格栅结构的光的吸收装置和/或反射装置。
4.根据权利要求1或3所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述光的吸收装置为光伏板,光的反射装置为镜面。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述光伏板(221)设置有冷却层(222),所述冷却层(222)中有冷却介质流通。
6.根据权利要求3所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述格栅结构上设置有通光孔。
7.根据权利要求4所述的一种太阳能聚光系统,其特征在于:所述集热器(2)还设置有电池,所述电池的电路与所述光伏板连通。
8.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)通过连接装置(10)连接在定日镜模块支架(11)上,所述连接装置(10)包括至少一个补强件(102),所述补强件(102)设有销孔(101)及固定槽(103);还包括用于调整所述定日镜模块(9)相对于所述定日镜模块支架(11)的位置调整机构;以及连接所述至少一个补强件(102)及位置调整机构的中间连接板(104),所述中间连接板(104)上设置有用于定位及紧固的定位螺母(105)与定位螺杆(106)。
9.根据权利要求2所述的太阳能聚光系统,其特征在于:还包括设置于所述定日镜模块支架(11)底部的转动装置(7),用于带动所述定日镜(I)转动。
10.根据权利要求9所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)和/或转动装置(7)上设置有加热装置(98),所述加热装置(98)为管道加热装置和/或电加热装置。
11.根据权利要求10所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述管道加热装置的进口(981)及出口(982)与所述传热管道(5)和/或其他热源连通,所述进口(981)及出口(982)设置有阀门。
12.根据权利要求10所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述电加热装置的电能由所述光伏板和/或其他电源提供。
13.根据权利要求10所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述加热装置(98)包括换热器,所述管道加热装置通过所述换热器与所述传热管道完成热交换。
14.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜(I)底部滑动安装在环形基座(12)上,背部通过丝杠(14)支撑于固定转轴(15)上,通过安装于定日镜(I)上的驱动机构(16),所述定日镜(I)绕固定转轴(15)在环形基座(12)上滑动;通过丝杠(14)的转动可调节定日镜(I)的俯仰角度。
15.根据权利要求10所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)和/或转动装置上均设置有温度传感器。
16.根据权利要求15所述的太阳能聚光系统,其特征在于:还包括控制单元,所述控制单元根据所述温度传感器的测量值控制所述管道加热装置进口阀门的开度,和/或控制电加热装置的功率。
17.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)上设置有清洗装置(99)。
18.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)上设置有震动装置(97)。
19.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:所述定日镜模块(9)的外层包裹有防水材料层。
20.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统,其特征在于:还包括设置于所述定日镜周围的挡风装置(3),用于减小空气流动对集热器(2)吸热的影响。
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