CN105180465A - 一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块 - Google Patents

一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块 Download PDF

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吴露
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Abstract

本发明公开了一种应用于一维移动靶式跟踪聚焦光热系统的反射镜模块，该反射镜模块包括：模块支架、反射镜支架和集热器支架，模块支架相对于地面固定，反射镜支架可旋转地连接于模块支架上，集热器支架与反射镜支架固定连接；一维分立式微曲率菲涅尔反射镜和集热器，反射镜固定于反射镜支架上且反射镜设有初始角度，集热器固定于集热器支架上，反射镜支架、一维分立式微曲率菲涅尔反射镜、集热器支架和集热器作为一个整体能够跟踪太阳光绕模块支架转动，反射镜将太阳光反射集中在集热器上；以及连线装置，连线装置用于增强反射镜模块的稳定性和防止反射镜模块的变形。本发明具有抗风性能高、抛物面结构抗形变能力强和制作成本低的优点。

Description

一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电系统，特别涉及一种一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块。
背景技术
太阳能热发电技术由于具有低成本储能的可能性，可平稳上网发电，且设备生产耗能少，可利用现有大部分能源设施，资源浪费少，是最可能大规模替代化石能源的新能源方案。目前国际上太阳能跟踪聚焦热发电系统主要有四种类型：碟式(二维抛物面)，以及从碟式转换来的槽式(一维抛物面)，塔式(二维菲涅尔，即分立化抛物面)和线性菲涅尔式。按跟踪模式分类，前两种属于“移动靶式聚焦系统”，后两种属于“固定靶式聚焦系统”。相比于固定靶式聚焦光热系统，移动靶式聚焦光热系统具有更高的光学效率。
目前技术最成熟、应用最广泛的移动靶式聚焦光热系统为槽式太阳能聚焦光热系统，该技术已被商业电站大量采用，是目前最有竞争力的方法，在建或计划中的太阳能热发电电站约有一半以上将采用槽式系统。槽式聚焦光热系统采用一维聚焦，跟踪系统相对简单。但是传统槽式跟踪聚焦光热系统采用大型抛物面作为反射镜，这种抛物面形反射镜制作难度大、抗形变能力弱且抗风能力差，此外，抛物面形反射镜的制造采用特殊专利技术,为少数公司所垄断，这些因素也造成槽式跟踪聚焦光热系统成本较高。
因此，目前我们迫切需要一种技术能够克服上述传统槽式聚焦光热系统抛物面形反射镜结构制作难度大、技术垄断且抗风能力差的弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块，该反射镜模块能够精确聚焦、制作简单、抗形变能力强且成本较低。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块，该反射镜模块包括：
模块支架、反射镜支架和集热器支架，模块支架相对于地面固定，反射镜支架可旋转地连接于模块支架上，集热器支架与反射镜支架固定连接；
一维分立式微曲率菲涅尔反射镜和集热器，反射镜固定于反射镜支架上且反射镜设有初始角度，集热器固定于集热器支架上，反射镜支架、一维分立式微曲率菲涅尔反射镜、集热器支架和集热器作为一个整体能够跟踪太阳光绕模块支架转动，反射镜将太阳光反射集中在集热器上；以及
连线装置，该连线装置包括连线，每条连线的一端固定于模块支架上且另一端固定于反射镜支架的末端。
优选地，所述连线装置包括四条连线。
优选地，反射镜具有一定曲率能够对该对太阳光形成二次聚焦，从而增大聚焦倍数。
优选地，分立式反射镜的表面涂覆有高反射性薄膜。
优选地，反射镜支架采用质量较轻的材质，例如铝型材。
优选地，反射镜支架和/或集热器支架采用镂空结构。
优选地，拉线由不锈钢管或硬质塑料管制成。
优选地，反射镜支架为平面结构。
优选地，各个分立式微曲率菲涅尔反射镜相对于反射镜支架的所在平面的夹角不变。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块摒弃传统槽式跟踪聚焦光热系统的大型抛物面形反射镜结构，采用固定于平面支架上的一维分立式微曲率菲涅尔反射镜，所有反射镜均具有一定的初始角，且作为一个整体跟踪太阳绕模块支架旋转将太阳光反射至集热器，该分立式反射镜具有一定的微曲率，对光线形成二次聚焦，易实现较高的聚焦倍数；此外，本发明创造性地设置了用于保证平面支架的结构稳定、避免其发生结构变形的拉线装置，该拉线装置巧妙地将支撑装置的杨氏模量转化为拉伸强度，无需加粗支撑架即可实现反射镜模块的固定，从而实现分立式微曲率菲涅尔反射镜的精确聚焦。
相比于传统大型抛物面形反射镜，本发明的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块具有结构简单、更易实现、成本更低的优点，同时本发明的反射镜模块的抗变形能力较强，在风力较大的情况下，能够保证结构的稳定性，从而精确聚焦，增强集热效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块的立体结构示意图；以及
图2是根据本发明实施例的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块的主视图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
图1为根据本发明实施例的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块的结构示意图。如图1所示，该一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块包括：模块支架6、反射镜支架3和集热器支架5，模块支架6相对于地面固定，反射镜支架3可旋转地连接于模块支架6上，集热器支架5与反射镜支架3固定连接；一维分立式微曲率菲涅尔反射镜1和集热器2，反射镜1固定于反射镜支架3上且反射镜1设有一定的初始角度，集热器2固定于集热器支架5上，反射镜支架3、一维分立式微曲率菲涅尔反射镜1、集热器支架5和集热器2作为一个整体能够跟踪太阳光绕模块支架转动。当反射镜与集热器一同跟踪太阳光转动时，反射镜的初始角度设定与集热器的位置设定能够保证始终将太阳光集中在集热器上。
本发明还设置了用于增强反射镜模块的稳定性和防止反射镜模块的变形的连线装置4。如图1所示，该连线装置包括四条连线，每条连线的一端固定于模块支架6上且另一端固定于反射镜支架3的末端。该连线装置4与反射镜支架3构成稳定的三角结构，有利于反射镜模块的抗变形能力，从而保证在反射镜跟踪太阳的转动过程中，始终能实现精确的聚焦。连线装置的设置减少了用于支撑的支架的数量，降低了制作成本。
具体地，为了达到相同的抗变形效果，连线装置的设置可以将反射镜模块的质量减轻25％～45％
较佳地，分立式反射镜1具有一定的曲率，能够对太阳光形成二次聚焦，以增大聚焦倍数。且较佳地，该反射镜表面涂覆有一层高反射性薄膜以增加太阳光线的入射能量，从而增强集热效果。
较佳地，本发明中的集热器2采用并联排管式结构且内部设置为真空环境，该集热器能够接收反射镜反射聚焦的太阳光并将其转化为热能。
反射镜支架3采用质量较轻的材质，例如铝型材。同时反射镜支架3和集热器支架5可采用镂空结构以进一步减轻系统质量。
用于稳定反射镜模块的拉线装置4的拉线可由拉伸形变量小的材质，例如不锈钢管、硬质塑料管等。
图2为该一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块实施例的主视图。各个分立式反射镜1相对于反射镜支架3所在平面成不同的夹角，随着太阳光方向的变化，固定于反射镜支架3上的各个分立式反射镜1与固定于集热器支架5上的集热器2一同转动，各个分立式反射镜1平行的太阳光线照射在各个分立式反射镜1上时，各个分立式反射镜1的反射光线都能够聚焦在集热器2上。
此外，本发明创造性地设置了用于保证平面支架的结构稳定、避免其发生结构变形的拉线装置，该拉线装置巧妙地将支撑装置的杨氏模量转化为拉伸强度，无需加粗支撑架即可实现反射镜模块的固定，从而实现分立式微曲率菲涅尔反射镜的精确聚焦。
本发明的一维移动靶式跟踪聚焦的反射镜模块结构简单稳定、抗变形能力较强、聚焦精确、集热效果好，且容易实现而成本较低。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种一维移动靶式跟踪聚焦光热系统的反射镜模块，其特征在于，所述反射镜模块包括：
模块支架、反射镜支架和集热器支架，所述模块支架相对于地面固定，所述反射镜支架可旋转地连接于所述模块支架上，所述集热器支架与所述反射镜支架固定连接；
一维分立式微曲率菲涅尔反射镜和集热器，所述反射镜固定于反射镜支架上且所述反射镜设有初始角度，所述集热器固定于所述集热器支架上，所述反射镜支架、一维分立式微曲率菲涅尔反射镜、集热器支架和集热器作为一个整体能够跟踪太阳光绕所述模块支架转动，所述反射镜将太阳光反射集中在所述集热器上；以及
连线装置，所述连线装置包括连线，每条连线的一端固定于所述模块支架上且另一端固定于所述反射镜支架的末端。
2.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述连线装置包括四条连线。
3.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述反射镜具有一定曲率能够对该对太阳光形成二次聚焦，从而增大聚焦倍数。
4.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述分立式反射镜的表面涂覆有高反射性薄膜。
5.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述反射镜支架由铝型材制成。
6.如如权利要求1或5所述的反射镜模块，其特征在于，所述反射镜支架和/或所述集热器支架采用镂空结构。
7.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述拉线由不锈钢管或硬质塑料管制成。
8.如权利要求1所述的反射镜模块，其特征在于，所述反射镜支架为平面结构。
9.如权利要求8所述的反射镜模块，其特征在于，所述一维分立式微曲率菲涅尔反射镜相对于所述反射镜支架的所在平面的夹角不变。
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