CN106196641A - 太阳能塔式聚光系统以及聚光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能塔式聚光系统以及聚光方法，系统包括集热塔以及定日镜阵列；定日镜阵列包括n个定日镜大组；各个定日镜大组布置在以集热塔中心为极点的不同极轴上。优点为：(1)将定日镜以组为单位，分组进行传动和控制，减少了定日镜驱动机构和控制器的数量，降低了生产成本；(2)采用分组方式，并且通过转动体驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的方向角；通过定日镜驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的俯仰角，从而减少定日镜的控制误差，提高聚光精度和集热效率。(3)转动体和定日镜小组通过独立的驱动机构控制，可同时对同一定日镜小组内各个定日镜的方位角和俯仰角进行调整，提高调整准确性，减少调整工作量。
Description
技术领域
本发明属于太阳能塔式热发电技术领域，具体涉及一种太阳能塔式聚光系统以及聚光方法。
背景技术
太阳能塔式聚光系统主要由安装在场地上的大量定日镜以及安装在场地中央集热塔上的接收器两大部分组成；定日镜配有太阳跟踪机构，通过定日镜控制系统，对安装于定日镜的传动机构进行控制，进而调整定日镜的方位角和俯仰角，实现定日镜对太阳的精确跟踪，并将太阳光反射到接收器上。接收器将聚集的太阳辐射能转化为热能，然后再将热能传递给热力循环系统产生蒸汽，进而驱动汽轮机和发电机发电。
因此，对于太阳能塔式聚光系统，如何对定日镜的方位角和俯仰角进行控制，从而达到精确跟踪太阳，提高聚光精度和效率，具有重要意义。
现有技术中，对于镜场布置的大量定日镜，每个定日镜独立配置一套控制系统和定日镜传动机构，控制系统通过控制定日镜传动机构的动作，进而控制定日镜的方位角和俯仰角。该种布置方式存在的主要问题为：(1)由于定日镜控制系统和定日镜传动机构成本昂贵，因此，每个定日镜独立配置一套控制系统和定日镜传动机构，显著提高了太阳能塔式聚光系统的整体成本；(2)由于每个定日镜通过独立的控制系统和定日镜传动机构进行方位角和俯仰角的控制，增加了整个镜场对定日镜控制的复杂度，不利于高效率以及高精度的对定日镜控制。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种太阳能塔式聚光系统以及聚光方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种太阳能塔式聚光系统，包括集热塔(1)以及定日镜阵列(2)；所述定日镜阵列(2)包括n个定日镜大组(2-1)；各个所述定日镜大组(2-1)布置在以所述集热塔(1)中心为极点的不同极轴上；其中，n为自然数；
每个所述定日镜大组(2-1)包括布置于一条极轴的m个定日镜小组(2-3)；每个所述定日镜小组(2-3)包括转动体(3)、x个定日镜(4)、转动体驱动机构(5)、定日镜联动传动机构以及定日镜驱动机构(6)；其中，m和x均为自然数；
其中，每个所述定日镜(4)均包括：支撑架(4-1)、支撑横轴(4-2)、支撑框架(4-3)以及反射装置(4-4)；所述支撑架(4-1)固定设置于所述转动体(3)，所述支撑架(4-1)的顶端可转动安装所述支撑横轴(4-2)；所述支撑横轴(4-2)的上方通过所述支撑框架(4-3)固定安装所述反射装置(4-4)；所述支撑横轴(4-2)的转动运动使所述反射装置(4-4)的俯仰角发生变化；
所述定日镜联动传动机构包括联动连杆(7)以及安装于每个所述定日镜的支撑横轴(4-2)的俯仰联动传动件(8)；所述联动连杆(7)联接同一定日镜小组中的各个俯仰联动传动件(8)，所述定日镜驱动机构(6)驱动所述联动连杆(7)动作，进而使同一定日镜小组(2-3)的各个支撑横轴(4-2)进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组(2-3)的各个定日镜的俯仰角；
所述转动体驱动机构(5)与所述转动体(3)固定联接，用于驱动所述转动体(3)转动，进而同步调整固定于该转动体(3)的各个定日镜的方位角。
优选的，所述支撑横轴(4-2)与所在的极轴垂直。
优选的，所述转动体(3)为圆管、方管或者组件。
优选的，所述俯仰联动传动件(8)为曲柄或滑轮。
优选的，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)均为减速机或者液压传动装置。
优选的，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)均设置于所述转动体(3)的中间位置或端部位置。
优选的，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)固定于所述转动体(3)上。
本发明还提供一种太阳能塔式聚光方法，包括以下步骤：
以集热塔(1)中心为极点，在不同极轴上分别布置定日镜大组(2-1)；所述定日镜大组(2-1)包括布置于同一条极轴的m个定日镜小组(2-3)；
通过控制器，独立对各个定日镜小组(2-3)中每个定日镜的方位角进行同步控制，以及独立对各个定日镜小组(2-3)中每个定日镜的俯仰角进行同步控制，具体控制方法为：
S1，当需要控制定日镜小组(2-3)中每个定日镜的俯仰角时，驱动定日镜驱动机构(6)，定日镜驱动机构(6)驱动联动连杆(7)动作，进而使同一定日镜小组(2-3)的各个支撑横轴(4-2)进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组(2-3)的各个定日镜的俯仰角；
S2，当需要控制定日镜小组(2-3)中每个定日镜的方位角时，驱动转动体驱动机构(5)，转动体驱动机构(5)动作，进而同步调整固定于同一转动体(3)的各个定日镜的方位角。
本发明提供的太阳能塔式聚光系统以及聚光方法具有以下优点：
(1)将定日镜以组为单位，分组进行传动和控制，减少了整个定日镜场中定日镜驱动机构和控制器的数量，降低了整个聚光系统的生产成本；
(2)采用分组方式控制定日镜，并且通过转动体驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的方向角；通过定日镜驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的俯仰角，从而减少了定日镜的控制误差，提高了聚光精度和集热效率。
(3)转动体和定日镜小组通过独立的驱动机构控制，因此，可同时对同一定日镜小组内各个定日镜的方位角和俯仰角进行调整，提高了调整的准确性，减少了调整的工作量。
附图说明
图1为本发明提供的太阳能塔式聚光系统整体布置示意图；
图2为本发明提供的定日镜组机械结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
结合图1和图2，本发明提供一种太阳能塔式聚光系统，包括集热塔1以及定日镜阵列2；定日镜阵列2包括n个定日镜大组2-1；各个定日镜大组2-1布置在以集热塔1中心为极点的不同极轴上；其中，n为自然数；
每个定日镜大组2-1包括布置于一条极轴的m个定日镜小组2-3；每个定日镜小组2-3包括转动体3、x个定日镜4、转动体驱动机构5、定日镜联动传动机构以及定日镜驱动机构6；其中，m和x均为自然数；
其中，每个定日镜4均包括：支撑架4-1、支撑横轴4-2、支撑框架4-3以及反射装置4-4；支撑架4-1固定设置于转动体3，支撑架4-1的顶端可转动安装支撑横轴4-2；支撑横轴4-2与所在的极轴垂直。支撑横轴4-2的上方通过支撑框架4-3固定安装反射装置4-4；支撑横轴4-2的转动运动使反射装置4-4的俯仰角发生变化；
定日镜联动传动机构包括联动连杆7以及安装于每个定日镜的支撑横轴4-2的俯仰联动传动件8；联动连杆7联接同一定日镜小组中的各个俯仰联动传动件8，定日镜驱动机构6驱动联动连杆7动作，进而使同一定日镜小组2-3的各个支撑横轴4-2进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组2-3的各个定日镜的俯仰角；
转动体驱动机构5与转动体3固定联接，用于驱动转动体3转动，进而同步调整固定于该转动体3的各个定日镜的方位角。
实际应用中，转动体3可采用圆管、方管或任何形状的组件。俯仰联动传动件8可采用曲柄或滑轮等形式。转动体驱动机构5和定日镜驱动机构6可以均采用减速机或者液压等传动装置。
此外，转动体驱动机构5和定日镜驱动机构6均可设置于转动体3的中间位置或端部位置，本发明对转动体驱动机构5和定日镜驱动机构6的具体设置位置并不限制。另外，转动体驱动机构5和定日镜驱动机构6固定于转动体3上，为节省安装空间，定日镜驱动机构6可固定于转动体驱动机构5的上面，当转动体转动时，转动体驱动机构5和定日镜驱动机构6随转动体进行同步转动。
应用上述太阳能塔式聚光系统，本发明还提供一种太阳能塔式聚光方法，包括以下步骤：
以集热塔1中心为极点，在不同极轴上分别布置定日镜大组2-1；定日镜大组2-1包括布置于同一条极轴的m个定日镜小组2-3；
通过控制器，独立对各个定日镜小组2-3中每个定日镜的方位角进行同步控制，以及独立对各个定日镜小组2-3中每个定日镜的俯仰角进行同步控制，具体控制方法为：
S1，当需要控制定日镜小组2-3中每个定日镜的俯仰角时，驱动定日镜驱动机构6，定日镜驱动机构6驱动联动连杆7动作，进而使同一定日镜小组2-3的各个支撑横轴4-2进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组2-3的各个定日镜的俯仰角；
S2，当需要控制定日镜小组2-3中每个定日镜的方位角时，驱动转动体驱动机构5，转动体驱动机构5动作，进而同步调整固定于同一转动体3的各个定日镜的方位角。
本发明提供的太阳能塔式聚光系统以及聚光方法具有以下优点：
(1)将定日镜以组为单位，分组进行传动和控制，减少了整个定日镜场中定日镜驱动机构和控制器的数量，降低了整个聚光系统的生产成本；
(2)采用分组方式控制定日镜，并且通过转动体驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的方向角；通过定日镜联动驱动机构，同步控制同一组中各个定日镜的俯仰角，从而减少了定日镜的控制误差，提高了聚光精度和集热效率。
(3)转动体和定日镜小组通过独立的驱动机构控制，因此，可同时对同一定日镜小组内各个定日镜的方位角和俯仰角进行调整，提高了调整的准确性，减少了调整的工作量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种太阳能塔式聚光系统，其特征在于，包括集热塔(1)以及定日镜阵列(2)；所述定日镜阵列(2)包括n个定日镜大组(2-1)；各个所述定日镜大组(2-1)布置在以所述集热塔(1)中心为极点的不同极轴上；其中，n为自然数；
每个所述定日镜大组(2-1)包括布置于一条极轴的m个定日镜小组(2-3)；每个所述定日镜小组(2-3)包括转动体(3)、x个定日镜(4)、转动体驱动机构(5)、定日镜联动传动机构以及定日镜驱动机构(6)；其中，m和x均为自然数；
其中，每个所述定日镜(4)均包括：支撑架(4-1)、支撑横轴(4-2)、支撑框架(4-3)以及反射装置(4-4)；所述支撑架(4-1)固定设置于所述转动体(3)，所述支撑架(4-1)的顶端可转动安装所述支撑横轴(4-2)；所述支撑横轴(4-2)的上方通过所述支撑框架(4-3)固定安装所述反射装置(4-4)；所述支撑横轴(4-2)的转动运动使所述反射装置(4-4)的俯仰角发生变化；
所述定日镜联动传动机构包括联动连杆(7)以及安装于每个所述定日镜的支撑横轴(4-2)的俯仰联动传动件(8)；所述联动连杆(7)联接同一定日镜小组中的各个俯仰联动传动件(8)，所述定日镜驱动机构(6)驱动所述联动连杆(7)动作，进而使同一定日镜小组(2-3)的各个支撑横轴(4-2)进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组(2-3)的各个定日镜的俯仰角；
所述转动体驱动机构(5)与所述转动体(3)固定联接，用于驱动所述转动体(3)转动，进而同步调整固定于该转动体(3)的各个定日镜的方位角。
2.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述支撑横轴(4-2)与所在的极轴垂直。
3.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述转动体(3)为圆管、方管或者组件。
4.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述俯仰联动传动件(8)为曲柄或滑轮。
5.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)均为减速机或者液压传动装置。
6.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)均设置于所述转动体(3)的中间位置或端部位置。
7.根据权利要求1所述的太阳能塔式聚光系统，其特征在于，所述转动体驱动机构(5)和所述定日镜驱动机构(6)固定于所述转动体(3)上。
8.一种太阳能塔式聚光方法，其特征在于，包括以下步骤：
以集热塔(1)中心为极点，在不同极轴上分别布置定日镜大组(2-1)；所述定日镜大组(2-1)包括布置于同一条极轴的m个定日镜小组(2-3)；
通过控制器，独立对各个定日镜小组(2-3)中每个定日镜的方位角进行同步控制，以及独立对各个定日镜小组(2-3)中每个定日镜的俯仰角进行同步控制，具体控制方法为：
S1，当需要控制定日镜小组(2-3)中每个定日镜的俯仰角时，驱动定日镜驱动机构(6)，定日镜驱动机构(6)驱动联动连杆(7)动作，进而使同一定日镜小组(2-3)的各个支撑横轴(4-2)进行同步转动，进而同步调整同一定日镜小组(2-3)的各个定日镜的俯仰角；
S2，当需要控制定日镜小组(2-3)中每个定日镜的方位角时，驱动转动体驱动机构(5)，转动体驱动机构(5)动作，进而同步调整固定于同一转动体(3)的各个定日镜的方位角。
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