CN106225260A - 一种太阳能收集系统和收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能收集系统和收集方法。一个太阳能收集系统，该系统包括：一个或多个太阳能聚光器，每个聚光器均设有一个反射面以反射入射太阳光，聚光器设置有形状调整装置，形状调整装置调控反射面的形状；一个或多个太阳能接收器，每个接收器均设置有接收窗口用以接收聚光器反射的太阳光；和控制系统，控制系统控制形状调整装置，以调控反射面的形状使聚光器反射的太阳光由一个太阳能接收器接收。该系统每个聚光器都是可控的，根据太阳的位置或其自身相对于目标接收器的位置可以改变它的形状。每个接收器可以固定也可以根据太阳的位置进行调整。所有的聚光器可以集中一定比率的太阳光到接受器上。

Description

一种太阳能收集系统和收集方法

技术领域

本发明涉及太阳能收集系统和收集方法。

背景技术

能源是人类社会维持和发展的基本要求，而太阳能是一个免费的、丰富的、清洁的可再生资源。因此，在更有效的收集太阳能的方法及将太阳能转化为其他可用的能量形式方面需要持续不断的研究创新。

发明内容

下面是一些关于太阳能收集系统及太阳能集热器的应用实例。应该明白，这些实例仅仅是为读者提供一个关于此发明可能呈现形式的简短总结，不是为了限制本发明的使用范围。事实上，这项发明可能应用于各种不同的产品，但下文并未提到。

本发明的第一个目的是提供一种太阳能聚光器，这个聚光器可以跟踪太阳的运动轨迹，捕捉照射到反射面的太阳光，直接将其集中到某个接收器上。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种太阳能聚光器，该聚光器包括反射器、支架结构、定位装置和形状调整装置，所述的反射器包括一个或多个能够反射太阳光的反射面，反射器固定设置在定位装置上，定位装置设置在支架上，定位装置连接控制反射器能够操控反射面相对于水平面的方向，所述的形状调整装置连接控制反射器能够操控反射面的弯曲程度来调整反射面形状。

作为进一步改进，所述的定位装置包括长轴，长轴设置在反射器上，长轴旋转操作反射器能够操控反射面相对于水平面的方向。

作为进一步改进，所述的定位装置包括旋转轴、安装座和驱动装置，所述的旋转轴固定设置在反射器的两端，旋转轴架设在安装座上，安装座设置在支架结构上，所述的驱动装置控制旋转轴旋转。

作为进一步改进，所述的反射器两个对边之间存在一定的宽度，并在两个对边上分别设置有支点，所述的形状调整装置控制两个支点的位置，从而使反射器弯曲以适应反射面形状的变化。

作为进一步改进，所述的形状调整装置为一根或多根无弹性的绳子，一条或多条绳子连接到反射器相邻的两个对边的支点上，一条或多条绳子在对边之间施加或释放张力。

作为进一步改进，所述的形状调整装置还包括一个旋转杆与一根或多根无弹力的绳子连接，旋转杆朝一个方向旋转可将一根或多根绳子缠绕起来，向相反的方向转动又可将绳子放开。

作为进一步改进，所述的反射器上有一对或多对小孔，每对小孔都处于相邻的两条对边上，每根绳子穿过一对小孔并绕过反射器的反射面。

作为进一步改进，所述的形状调整装置还包括一个驱动器来转动旋转杆使其从第一个方向转向第二个方向。

作为进一步改进，所述的形状调整装置能够控制反射面的形状使其从平面变成曲面；或者，若反射面是曲面，形状调整装置能调整反射面的形状，改变曲面的焦距。

作为进一步改进，所述的反射器包括背板和镜体，镜体由一块或多块反射镜构成，镜体与背板相连接，背板与所述的定位装置相连接。

本发明的第二个目的是提供一种太阳能收集系统，该系统每个聚光器都是可控的，根据太阳的位置或其自身相对于目标接收器的位置可以改变它的形状。每个接收器可以固定也可以根据太阳的位置进行调整。所有的聚光器可以集中一定比率的太阳光到接受器上。在一些实例中，一定时间段内，多个聚光器可以收集太阳光到一个接收器，但在太阳的运动过程中，某些聚光器可能集中阳光到不同的接收器。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一个太阳能收集系统，该系统包括：

一个或多个太阳能聚光器，每个聚光器均设有一个反射面以反射入射太阳光，聚光器设置有形状调整装置，形状调整装置调控反射面的形状；

一个或多个太阳能接收器，每个接收器均设置有接收窗口用以接收聚光器反射的太阳光；和

控制系统，控制系统控制形状调整装置，以调控反射面的形状使聚光器反射的太阳光由一个太阳能接收器接收。

作为优选，上述的太阳能聚光器可以选用本发明第一个目的所公开的任何一种技术方案的太阳能聚光器。

作为一种优选的方式，该系统包括一组的聚光器和一个接收器，一组的聚光器反射的阳光由一个接收器接收，且聚光器和接收器均与控制系统相接收，由控制系统控制整个收集系统。

作为另外一种优选的方式，该系统包括多组聚光器和多个接收器时，所述的控制系统能选择性的使一组聚光器反射的部分或全部阳光由一个接收器或多个接收器接收。

作为进一步改进，所述的聚光器还包括定位装置，定位装置由控制系统控制，接收控制反射器能够操控反射面相对于水平面的方向。

作为进一步改进，其中至少有一个聚光器反射面的宽度不同于其他聚光器。

作为进一步改进，其中至少有一个聚光器与接收器之间的距离比其他聚光器远，至少一个较远聚光器反射面的宽度要比其余的大。

作为进一步改进，一个或多个接收器接收窗口的方向能由控制系统进行调控。

作为进一步改进，其中反射表面的形状是平面或者是抛物面；若为抛物面则其焦距可从第一个变为第二个。

作为进一步改进，接收器包括透明的接收窗口、空心墙和光吸收器；接收窗口的形状为平面或者曲面，接收窗口能随接收器一起旋转，光吸收器设置在接收窗口和空心墙构成的空间内。

作为再进一步改进，接收窗口和空心墙构成圆形或椭圆形腔体。

本发明的第三个目的是提供一种太阳能收集方法，该方法采用的系统是上述的系统，其包括多组聚光器和多个接收器时，所述的控制系统能选择性的使一组聚光器反射的部分或全部阳光由一个接收器或多个接收器接收。

一种太阳能收集方法，该方法采用的系统包括两组聚光器和两个接收器，该方法包括以下的步骤：

第一个时间段，使第一组聚光器反射的阳光由第一个接收器接收，第二组聚光器反射的阳光由第二个接收器接收；

第二个时间段，使第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光改为由第二个接收器接收，或第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光改为由第一个接收器接收。

作为进一步改进，

第二个时间段，第一组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于第二个接收器的方向会发生改变，使该聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收；或者

第二个时间段，第二组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于第一个接收器的方向会发生改变，使该聚光器反射的阳光转换成由第一个接收器接收。

作为再进一步改进，

第二个时间段，第一组中至少有一个聚光器的反射面形状会发生变化，使该聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收；或者

第二个时间段，第二组中至少有一个聚光器的反射面形状会发生变化，使该聚光器反射的阳光转换成由第一个接收器接收。

作为再进一步改进，

第一组聚光器的形状至少有一个反射面会从平面变成曲面；或

第二组聚光器的形状至少有一个反射面会从平面变成曲面。

作为再进一步改进，

聚光器的反射面形状为抛物面时，第一组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会从第一个焦距变成第二个焦距；或

第二组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会从第一个焦距变成第二个焦距。

作为进一步改进，

太阳能收集系统进一步扩展到包括第三组聚光器和第三个接收器或者三组以上聚光器和三个以上接收器，该方法包括以下步骤：

在第一个时间段，第三组聚光器与第三个接收机接收；三组以上聚光器和接收器则依次类推；

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收，第二组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第三个接收器接收；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

上述的依次类推的可以举个例子解释：比如四组聚光器和四个接收器，那么在第一个时间段，第三组聚光器与第三个接收机接收；第四组聚光器与第四个接收机接收；在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收，第二组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第三个接收器接收；第三组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第四个接收器接收。

作为再进一步改进，

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光相对第二接收器的方向会发生改变；第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光相对第三接收器的方向会发生改变；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

作为再进一步改进，

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第二组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；三组以上聚光器则依次类推。

作为再进一步改进，

在第二个时间段，第一接收器的面对方向能发生改变；第二接收器的面对方向能发生改变；第三接收器的面对方向能发生改变；三组以上聚光器，接收器则依次类推。

作为再进一步改进，

在第三个时间段，第三组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光由第二接收器接收；第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光由第一接收器接收；三组以上聚光器和三个以上接收器则由最后一组聚光器和最后一个接收器开始依次类推。

作为再进一步改进，

在第三个时间段，第三组中至少一个聚光器反射的阳光相对第二个接收器的方向会发生改变；第二组中至少一个聚光器反射的阳光相对第一个接收器的方向会发生改变；三组以上聚光器和接收器则由最后一组聚光器和最后一个接收器开始依次类推。

作为再进一步改进，

在第三个时间段，第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第二组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

本发明的第四个目的是提供一种太阳能收集方法，该方法采用的系统是上述的系统，其包括一组聚光器和一个接收器时，一组的聚光器反射的阳光由一个接收器接收，且聚光器和接收器均与控制系统相接收，由控制系统控制整个收集系统。

一个收集太阳能的方法，该方法采用一组聚光器和一个接收器，该方法包括：

作为进一步改进，

第一个时间段，通过分别定位聚光器反射面相对于接收器的第一个方向将多个聚光器与接收器相连，通过调整聚光器的反射面来分别确定每一个聚光器的第一个形状；

第二个时间段，调整一个或多个聚光器中的反射面到第二个方向，该方向不同于第一个方向，以保持一个或多个聚光器的反射面反射的阳光与第一个接收器的接收。

在第二个时间段，分别重新定位每一个聚光器反射面的方向使其不同于第一个方向，以保持聚光器在第二个时间段依然与接收器相连。

作为再进一步改进，

在第二个时间段，至少一个聚光器反射面的形状要重新调整使其不同于其相应的第一个形状；或者每一个聚光器反射面的形状被分别进行调整，使其不同于其相应的第一个形状。

作为再进一步改进，

第一个形状是平面的，第二个形状是曲面的。

作为再进一步改进，

第一个形状是抛物面，其焦距为第一个，第二个形状也是抛物面，但其焦距不同，改为第二个焦距。

作为再进一步改进，

在第一个时间段，每个聚光器的反射面都能被设定，第一时间段内每个聚光器的反射面的首次方向定位能各不相同。

作为再进一步改进，

在第一个时间段，每个聚光器的反射面的形状都呈抛物面状，但其焦距可以各不相同。

作为再进一步改进，

其中每个聚光器反射面的宽度各不相同。

附图说明

结合下面的附图和附加要求阅读下面的详细描述有助于更好地理解本专利的这些及其他特性和优点。如下所示：

图1：本专利所展示的一个典型太阳能收集系统示意图，它由多个聚光器和一个接收器组成;

图 2、图3、图4：本专利所展示的一个典型太阳能收集系统，它由多个聚光器和多个接收器组成；

图5：本专利所展示典型太阳能聚光器的正面图；

图6：一个典型太阳能聚光器的后视图；

图7：一个典型太阳能聚光器的剖面图；

图8：一个典型太阳能接收器的透视图。

具体实施方式

对关于一种太阳能收集系统、一种太阳能聚光器和一种收集太阳能的方法的具体实施方式进行了详细描述。但应该明白，这些实例不是为了限制本发明的使用范围，事实上，这项发明可能应用于各种不同的产品。所描述的方法不一定局限于所描述的实施方式，也可以运用于其他的方式。

现在将参照图片介绍本专利所涉及的太阳能收集系统、太阳能聚光器和太阳能收集方法。注意一些尺寸并不一定是按比例画的。这些尺寸数据只是为了方便描述具体的实物，而不是对本专利的一个详尽的描述或限制范围。

实施例1：一种太阳能收集器

图1示意图显示了本专利所展示的一种太阳能收集系统。太阳能收集系统可能包括多个聚光器102a–102m和一个接收器101a。控制系统(图中未显示)可以控制每一个聚光器102a–102m和一个接收器101a。为了达到说明目的，图1一共显示了13个聚光器。这只是一个代表性的描述，却没有这样的限制，太阳能收集系统的聚光器可以多于也可以少于13个。

每个聚光器102a–102m都配置一个反射面来反射在设定角度捕获到的太阳光。102a–102m聚光器的反射面可以平展也可以弯曲。在特定的实例中，102a –102m聚光器的反射面形状可以呈抛物面状，这样可以聚焦入射光，使其形成一条有焦距的焦线。此处，“焦距”一词指的是抛物面槽的焦线到抛物槽顶点的距离。

下面将进行更详细的描述，102a–102m中每个聚光器反射面的形状可以被改变或调整。例如，102a–102m中每个聚光器反射面的形状可从平面变成曲面。另外，102a–102m中每个聚光器反射面的形状呈抛物面时，其焦距可调，从第一次焦距可调为第二个焦距。102a–102m聚光器反射面形状的调整和变化都由控制系统控制。

102a–102m聚光器反射面的宽度可以相同也可以不同。此处“宽度”是指反射面呈平面或曲面状态时，反射面两个对立边的距离。如图1所示，102a–102m聚光器可能有不同的宽度。例如，距离接收器101a较远的聚光器102a的宽度比距离接收器101a较近的聚光器102b宽。但是聚光器102a–102m每个宽度也可以相同。

聚光器102a–102m的每个反射面相对于水平面都可被设定成一定角度，且角度可不同。集中器的反射面102a-102m可能有不同的取向角。例如图1所示，距离接收器101a较远的聚光器102a的角度大于聚光器102b。这样可以使聚光器102a–102m捕捉到的太阳光都集中到同一个接收器101a上。

下面将进行更详细的描述，通过旋转聚光器的伸长轴可以改变102a–102m每个聚光器的反射面的方向。每个聚光器的反射面可以根据一天中太阳的位置改变。这种改变靠控制系统控制。

接收器101a有一个接收窗口，可以接收由聚光器102a–102m反射的阳光。下面更详细地描述，接收窗口面对的方向可以改变。此变化由控制系统控制。

此外，本专利提供了一个收集太阳能的方法。该方法可以由太阳能收集系统实现，如图1所示。例如，系统是指由多个聚光器102a–102m和一个接收器101a、一个控制系统构成的组合。控制系统可以改变或调整聚光器102a –102m反射面的方向和形状，以及调整接收器101a接收窗口的面对方向。在特定实例中，当太阳处于第一位置如中午时间，聚光器102a–102m可以都连接到一个接收器101a上。此处所用的“组合”一词是指特定的实例，这个实例中，被聚光器反射的太阳光通过接收窗口被聚焦或集中到接收器上。初步组合可以通过根据接收器101a确定102a–102m每个聚光器的第一个方向或分别调整每个聚光器反射面的形状，或调整接收器101a接收窗口的面对方向，或这几种方式的任意组合来实现。确定102a–102m每个聚光器的第一方向并调整接收器101a接收窗口的面对方向使102a–102m每个聚光器反射的太阳光可以直接被接收器101a接收。聚光器反射面形状的调整可以使太阳光聚焦到接收器101a上。

举个例子，中午时间太阳的位置为第一位置，聚光器102a–102m中至少有一个反射面不同于其他聚光器。也可能102a–102m中每个聚光器的反射面都不同。在更进一步举例子，聚光器102a–102m的任意反射面可呈抛物面，且每个抛物面的焦距也可能不同。如图1所示，可以调整距离接收器较远的聚光器102a使其角度大于聚光器102b。另外，聚光器102a和102b的反射面可能都呈抛物面的形状，但102a的焦距可以调整的大于102b，这样阳光反射集中器102a和102b反射的光线都可以聚焦集中到共享接收器101a上

当太阳处于第二个位置如下午时间段时，可通过控制系统聚光器102a–102m和接收器101a进行重新定位和调整，这样聚光器102a–102m与接收器101a依旧匹配。例如，聚光器102a–102m中有一个或多个聚光器要重新设定第二个方向，不同于第一个方向。此外接收器101a接收窗口的方向可能需要调整。在一个实例中，一个或多个聚光器反射面的形状可能需要调整。例如，一个或多个聚光器反射面的形状可能要从平面变成曲面；或抛物面的焦距发生变化，从第一个焦距变成第二个焦距。

上述太阳能收集方法的优点是：根据太阳的位置，聚光器和接收器都是可控的，且聚光器相对于接收器的位置也可以调整。这些优点极大地提高了太阳能的收集效率。

实施例2：一种太阳能收集系统

图2、图3、图4显示本专利提供的太阳能收集系统。太阳能收集系统包括一组聚光器102a–102m，一组接收器101a-101c和一个控制系统(图中未显示)。控制系统可以控制聚光器102a–102m和接收器101a - 101c。

图2~图4所展示的太阳能收集系统在某些方面与图1中所展示的太阳能收集系统相似。例如, 每个聚光器102a–102m都有一个反射面，可以平展，可以弯曲，或呈抛物面的形式，可将入射光集中成一条有焦距的焦线。聚光器102a–102m反射面的形状由控制系统控制进行改变或调整。聚光器反射面的宽度可以相同也可以不同。聚光器102a–102m反射面相对于水平面的角度可以设定，这个角度可经控制系统进行改变。

与图1中所展示的太阳能收集系统相比，图2~图4中的太阳能收集系统拥有更多的接收器。每个接收器101a - 101c都有一个接收窗口。每个接收窗口所面对的方向是可调节的，如下将更详细的描述。该调整可通过控制系统完成。

本专利提供一种收集太阳能的方法。该方法可通过太阳能收集系统实现。该系统包括三组聚光器（102a-102e，102f-102h，102i-102m），三个接收器（101a、101b、101c）和一个控制系统（图中未显示），其中控制系统可以控制所有的聚光器和接收器。应该指出的是，本专利说明中太阳能收集系统具有聚光器和接收器各三组并不是一个严格限定，其他系统组合的聚光器和接收器不管是大于三组还是小于三组，该收集太阳能的方法都同样适用。权利要求书并不限制聚光器和接收器的数量。

根据特定的实例，第一个时间段假如是中午，如图2所示，第一组聚光器102a-102e与第一个接收器101a相连，第二组聚光器102f-102 h与第二个接收器101b相连，第三组聚光器102i–102m与第三个接收机101c相连。

第二个时间段假如是早晨，如图3所示，第一组聚光器102a-102e中至少有一个聚光器与第二个接收器101b相连，例如，第一时间段与接收器101a相连的聚光器102c、102d、102e此时与第二个接收器101b相连。此外，第二组聚光器102f-102h中至少有一个与第三个接收机101c相连。例如，第一时间段与接收器101b相连的聚光器102g，102h此时与第三个接收机101c相连。

第三个时间段假如是下午，如图4所示，第二组聚光器102f-102h中至少有一个可能会与接收器101a相连，如第一时间段与接收器101 b相连，此时与第一个接收机101a相连。此外，第三组聚光器102i-102m中至少有一个与第二个接收机101b相连。例如，第一时间段与接收器101c相连的聚光器102i、102j、102k此时与接收机101b相连。

因此，聚光器和接收器的组合和连接方式是灵活的。在一个时间段内，一组聚光器可以聚光到同一个接收器上，但一天中随着太阳的运动，一个或多个聚光器可以转换连接到不同的接收器上。这种目标接收器可调节的优点相对于现有的工艺技术能更好地提高太阳能收集效率。

图1所描述的在不同时间段改变目标接收器的一系列方法，即调节一个或多个聚光器相对于一个或多个接收器的方位，或调节一个或多个聚光器反射面形状，或调节一个或多个接收器接受窗口的面对方向，或这几种方式任意组合进行变化。这些变化均由控制系统控制。

例如，如图2所示在第一时期，第一组聚光器102a-102e相对于接收器101a的方向可能各不相同。第二组聚光器102f-102h相对于接收器101b的方向可能各不相同。第三组聚光器102i–102m相对于接收器101c的方向可能各不相同。此外，所有聚光器的反射面可以平展，可以弯曲，可以有不同的焦距；且反射面的宽度也可以各不相同。

如图3所示，在第二个时间段，三组聚光器中的一个或多个的方向可能会发生改变而不同于第一个时间段；任意一个或多个聚光器反射面的形状也可以变化，即变成平展或变曲面，或改变抛物面焦距。三个接收器中的一个或多个接收窗口角度也可以调整。

同样的，在第三个时间段，如图3所示任意一个或多个聚光器的方向、形状及接收器接收窗口的面对方向也可以调整。

接收器和聚光器的数量可以在一或两个方向上扩展。例如，沿着光接收器的长轴，可以选择将多个接收器和聚光器串联来扩展，也可以选择有针对性的只增加接收器或聚光器的数量。

接收器101a-101c和三组聚光器102a-102e，102f-102h，102i–102m可以沿着接收器101a-101c的光长轴以从南到北或任何其他的方向进行排列。方向的确定受系统的安装地面、特定的应用程序以及实际问题的影响，但不受平均风向的限制。

图 1~图4中未显示的控制系统控制太阳能收集系统，其操作可包括提供聚光器的定位、调整聚光器反射面的形状及接收器的接收窗口的面对方向并调控接收器的能量提取负荷和速度等。

控制系统可能包括一个处理器，如数字信号处理器、现场可编程门阵列、中央处理单元或微处理器等。控制系统通过软件程序或算法如伺服回路控制算法实和关于太阳能收集系统的其他操作程序来实现调控。聚光器可对控制系统的调控作出相应响应，该控制可以是自动的，也可以是按照计划或用户通过电脑控制界面输入的程序来完成。聚光器和接收器都可配备不同的反馈传感器或设备以提供聚光器和接收器的状态以及周围的环境信息。控制系统可以接收来自传感器反馈的信号，并及时生成调整或重新定位聚光器和接收器的命令。

在实例中，控制系统可以捕捉到太阳的仰角、方位角、光强度、接收器的GPS定位、形状、温度，聚光器的GPS定位、反射面形状及角度、和环境信息，如风向、风速、温度、湿度、雨、雪和尘埃等。根据得到的信息，控制系统会启动预定义系统或用户通过电脑控制界面输入的程序对整个收集系统进行操控。例如，控制系统可以控制接收器能源采集的负载和速度及接收器形状，定位相对于聚光器和太阳的位置，调整聚光器反射面的形状和角度。

实施例3：一种太阳能聚光器

现在进一步的讲述本专利的另一种太阳能聚光器，如图5~图7所示。由图可见，太阳能聚光器可能包括反射器204，安装结构210、定位装置(图6)和形状调整装置。安装结构210的作用是在平地或建筑物屋顶安装时对反射器204起到一个支持作用；定位装置的作用是定位反射器204相对于水平面的方向；形状调整装置用于弯曲反射面调整反射器204的形状。

反射器204的功能是捕获阳光并将其反射到接收器(图5~图7并未显示)。在一些实例中，反射器204可能包括反射面202和用于支撑反射面202的背板212。举个例子，反射器204可为包括背面反射膜的镜体。反射面202的形状可能是平的。另外，形状的反射面202也可能是弯曲的，如抛物面。下面更详细地描述，本专利所展示的实物中，反射面202的形状可以通过形状调整装置进行调整。例如，反射面202的形状可以由平面变成曲面，此外，曲面的焦距也可进行调整。

定位装置(图6)负责定位反射器204及其反射面202，使其在某个时间段或当太阳处于某个特定方位时处于一个合适的位置。例如，定位装置可以通过一个长轴旋转反射器204。如图所示，定位装置可能包括一个旋转轴207，一个齿轮箱208和一个发动机210。发动机用于驱动旋转轴和齿轮箱。旋转轴207可以与反射器204的背面或背板或安装支架204连接。驱动旋转轴208可以是反射器204的长轴以顺时针或逆时针的方向旋转使反射面202设定在相对于水平面方向适当的位置。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，还可以对定位体系进行改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

形状调整装置(图6)可用来改变或调整反射面202的形状，可使其从平面变曲面，或改变曲面的焦距。形状调整装置可以使反射器204，或支撑反射面202的背板的弯曲或伸缩，这样能够使反射器的两个对边变近或变远，从而改变反射面202的形状。

图5~图7显示的是典型形状调整装置。它包括一根或多根无弹性的绳子222，每根绳子与反射器204的两个对立边相连。这些绳子中的一根或多根对两个对立边施加或释放拉力。图5~图7展示了两根不可伸缩的绳子。在实际工艺设计中多于或少于两根都是可以的。反射器204的两边有一或多对小孔，每对小孔左右相对。绳子环形穿过成对的小孔并穿过反射面的一侧和反射器的背面。每个反射器上的绳子可以有一根或多根。

这些绳子可与反射器204背面的旋转杆206连接。旋转杆206朝一个方向转动可以收紧绳子，朝相反的方向转动则可释放收紧的绳子。绳子的收紧和释放可以缩短或加长绳子绕过反射面和反射器背面的部分，从而增加或减轻反射器204对立两边的张力。旋转杆有独立的电机驱动和控制系统（图中未显示）。在实例中，旋转杆206可以加上旋转轴并由电动机209驱动。

聚光器还可配备各种传感器或反馈设备(图中未显示)来提供聚光器及环境信息如聚光器的位置、形状、操作参数、太阳的位置、风的方向和速度、温度、湿度、雨、雪、沙尘等。传感器或反馈设备的信号可通过有线或无线通信传送给控制系统。

反射面202方向的调整可以改变焦线的位置。反射面202形状的调整会改变反射面202的焦距。因此，结合这两个调整方式，聚光器可以使太阳光聚焦到目标接收器上。

举个例子，在一个特定实例中，反射面202呈抛物面槽的形式，如果入射光平行于抛物槽的焦平面 (平面过焦线和槽的顶点)，即入射角为零，那么反射太阳光可以被聚焦在抛物槽的焦线上，焦线处安装有接收器。如果入射光的入射角与抛物槽的焦平面呈60度夹角，如果槽的方向不转移60度，被反射太阳光的聚焦长度稍短于到槽顶点的距离，则反射的阳光不会被聚焦到槽的焦线上。本专利中，抛物反射面202可以调整，例如调大焦距。调整后，入射角为60度的入射光可以聚集在一个目标接收器所在的位置。

因此，通过反射面202抛物槽的变形或调整其焦距从第一个焦距变到第二个焦距，相对于抛物槽焦面呈60度即入射角为60度的阳光仍然可以集中到同一位置。

反射面的聚光率是关于阳光入射角和反射面宽度及目标焦距的函数。例如，聚焦宽度是0.04m，太阳光的入射角是60度，反射面的焦距是8m，宽度2m，聚光率为50(2m/0.04m)；再比如，聚焦宽度0.01m，太阳光的入射角是60度，反射面的焦距8m，宽度1m，则聚光率为100（1m/0.01m），再如，聚焦宽度是0.003m，太阳光的入射角是60度，反射面的焦距是8m，宽度0.5m，聚光率为166(0.5m/0.003m)。

实施例4：一种太阳能收集系统

图8示意图显示了一个典型的太阳能收集系统。应该注意的是，接收器的出现和描述仅仅是为了满足说明需求，其他能够接收太阳能并将其转化为热能、电力、化工或其他可用的能量形式的接收器都可应用于本专利的太阳能收集系统。如图3所示，典型接收器包括一个透明的接收窗口301、一个空心墙302和一个光吸收器303。

接收窗口301可以将来自一个或多个聚光器反射的光传入接收器中。接收窗口301可以变形，既可以是平面也可以是曲面。接收器的方向即其接收窗口301面对的方向可按双箭头标志左右调整。因此，可根据太阳和聚光器的方向对接收窗口的方向进行调整。

各种吸收剂在技术工艺方面被大家所熟知，为突出本专利内容，此处省略对其的详细描述。一般来说,吸收剂303可包括对不同波段阳光吸收特性，适合作用于不同的波长范围的入射光。

太阳能聚光器、太阳能收集系统和方法都已描述。感激所属领域的技术人员在本发明精神和范围内的修改。其他发明家在本发明范围内的变化和修改意见都会被重视。

Claims (40)

1.一个太阳能收集系统，其特征在于该系统包括：

一个或多个太阳能聚光器，每个聚光器均设有一个反射面以反射入射太阳光，聚光器设置有形状调整装置，形状调整装置调控反射面的形状；

一个或多个太阳能接收器，每个接收器均设置有接收窗口用以接收聚光器反射的太阳光；和

控制系统，控制系统控制形状调整装置，以调控反射面的形状使聚光器反射的太阳光由一个太阳能接收器接收。

2.根据权利要求1所述的太阳能收集系统，其特征在于，该系统包括一组聚光器和一个接收器，一组聚光器反射的阳光由一个接收器接收，且聚光器和接收器均与控制系统相连接，由控制系统控制整个收集系统。

3.根据权利要求1所述的太阳能收集系统，其特征在于，该系统包括多组聚光器和多个接收器时，所述的控制系统能选择性的使一组聚光器反射的部分或全部阳光由一个接收器或多个接收器接收。

4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能收集系统，其特征在于，聚光器还包括定位装置，定位装置由控制系统控制，控制反射器能够操控反射面相对于水平面的方向。

5.根据权利要求1或2或3所述的太阳能收集系统，其特征在于，其中至少有一个聚光器反射面的宽度不同于其他聚光器。

6.根据权利要求5所述的太阳能收集系统，其特征在于，其中至少有一个聚光器与接收器之间的距离比其他聚光器远，至少一个较远聚光器反射面的宽度要比其余的大。

7.根据权利要求1或2或3所述的太阳能收集系统，其特征在于，一个或多个接收器接收窗口的方向能由控制系统进行调控。

8.根据权利要求7所述的太阳能收集系统，其特征在于，接收器包括透明的接收窗口、空心墙和光吸收器；接收窗口的形状为平面或者曲面，接收窗口能随接收器一起旋转，光吸收器设置在接收窗口和空心墙构成的空间内。

9.根据权利要求8所述的太阳能收集系统，其特征在于，接收窗口和空心墙构成圆形或椭圆形腔体。

10.根据权利要求1或2或3所述的太阳能收集系统，其特征在于，其中反射表面的形状是平面或者是抛物面；若为抛物面则其焦距可从第一个变为第二个。

11.根据权利要求1或2或3所述的太阳能收集系统，其特征在于，聚光器包括反射器、支架结构、定位装置和形状调整装置，所述的反射器包括一个或多个能够反射太阳光的反射面，反射器固定设置在定位装置上，定位装置设置在支架上，定位装置连接控制反射器能够操控反射面相对于水平面的方向，所述的形状调整装置连接控制反射器能够操控反射面的弯曲程度来调整反射面形状。

12.根据权利要求11所述的太阳能收集系统，其特征在于：定位装置包括长轴，长轴设置在反射器上，长轴旋转操作反射器能够操控反射面相对于水平面的方向。

13.根据权利要求11所述的太阳能收集系统，其特征在于：定位装置包括旋转轴、安装座和驱动装置，所述的旋转轴固定设置在反射器的两端，旋转轴架设在安装座上，安装座设置在支架结构上，所述的驱动装置控制旋转轴旋转。

14.根据权利要求11~13任意一项权利要求所述的太阳能收集系统，其特征在于：反射器两个对边之间存在一定的宽度，并在两个对边上分别设置有支点，所述的形状调整装置控制两个支点的位置，从而使反射器弯曲以适应反射面形状的变化。

15.根据权利要求14所述的太阳能收集系统，其特征在于：形状调整装置为一根或多根无弹性的绳子，一条或多条绳子连接到反射器相邻的两个对边的支点上，一条或多条绳子在对边之间施加或释放张力。

16.根据权利要求15所述的太阳能收集系统，其特征在于：形状调整装置还包括一个旋转杆与一根或多根无弹力的绳子连接，旋转杆朝一个方向旋转可将一根或多根绳子缠绕起来，向相反的方向转动又可将绳子放开。

17.根据权利要求16所述的太阳能收集系统，其特征在于：反射器上有一对或多对小孔，每对小孔都处于相邻的两条对边上，每根绳子穿过一对小孔并绕过反射器的反射面。

18.根据权利要求16所述的太阳能收集系统，其特征在于：形状调整装置还包括一个驱动器来转动旋转杆使其从第一个方向转向第二个方向。

19.根据权利要求11~13任意一项权利要求所述的太阳能收集系统，其特征在于：形状调整装置能够控制反射面的形状使其从平面变成曲面；或者，若反射面是曲面，形状调整装置能调整反射面的形状，改变曲面的焦距。

20.根据权利要求11~13任意一项权利要求所述的太阳能收集系统，其特征在于：反射器包括背板和镜体，镜体由一块或多块反射镜构成，镜体与背板相连接，背板与所述的定位装置相连接。

21.一种太阳能收集方法，其特征在于该方法采用权利要求3所述的系统，包括两组聚光器和两个接收器，该方法包括以下的步骤：

第一个时间段，使第一组聚光器反射的阳光由第一个接收器接收，第二组聚光器反射的阳光由第二个接收器接收；

第二个时间段，使第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光改为由第二个接收器接收，或第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光改为由第一个接收器接收。

22.根据权利要求21所述的太阳能收集方法，其特征在于：

第二个时间段，第一组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于第二个接收器的方向会发生改变，使该聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收；或者

第二个时间段，第二组中至少有一个聚光器反射的阳光相对于第一个接收器的方向会发生改变，使该聚光器反射的阳光转换成由第一个接收器接收。

23.根据权利要求21或22所述的收集方法，其特征在于：

第二个时间段，第一组中至少有一个聚光器的反射面形状会发生变化，使该聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收；或者

第二个时间段，第二组中至少有一个聚光器的反射面形状会发生变化，使该聚光器反射的阳光转换成由第一个接收器接收。

24.根据权利要求23所述的收集方法，其特征在于：

第一组聚光器的形状至少有一个反射面会从平面变成曲面；或

第二组聚光器的形状至少有一个反射面会从平面变成曲面。

25.根据权利要求23所述的收集方法，其特征在于：

聚光器的反射面形状为抛物面时，第一组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会从第一个焦距变成第二个焦距；或

第二组中至少有一个聚光器的抛物面焦距会从第一个焦距变成第二个焦距。

26.根据权利要求21所述的太阳能收集方法，其特征在于：太阳能收集系统进一步扩展到包括第三组聚光器和第三个接收器或者三组以上聚光器和三个以上接收器，该方法包括以下步骤：

在第一个时间段，第三组聚光器与第三个接收机接收；三组以上聚光器和接收器则依次类推；

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第二个接收器接收，第二组聚光器至少有一个聚光器反射的阳光转换成由第三个接收器接收；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

27.根据权利要求26所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光相对第二接收器的方向会发生改变；第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光相对第三接收器的方向会发生改变；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

28.根据权利要求26或27所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第二个时间段，第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第二组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；三组以上聚光器则依次类推。

29.根据权利要求28所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第二个时间段，第一接收器的面对方向能发生改变；第二接收器的面对方向能发生改变；第三接收器的面对方向能发生改变；三组以上聚光器，接收器则依次类推。

30.根据权利要求26所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第三个时间段，第三组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光由第二接收器接收；第二组聚光器中至少有一个聚光器反射的阳光由第一接收器接收；三组以上聚光器和三个以上接收器则由最后一组聚光器和最后一个接收器开始依次类推。

31.根据权利要求30所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第三个时间段，第三组中至少一个聚光器反射的阳光相对第二个接收器的方向会发生改变；第二组中至少一个聚光器反射的阳光相对第一个接收器的方向会发生改变；三组以上聚光器和接收器则由最后一组聚光器和最后一个接收器开始依次类推。

32.根据权利要求30所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第三个时间段，第三组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变即其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第二组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；第一组聚光器中至少有一个聚光器的反射面形状会发生改变，其抛物面焦距会从一个长度变为另一个长度；三组以上聚光器和三个以上接收器则依次类推。

33.一个收集太阳能的方法，该方法采用权利要求2所述的系统，该方法包括：

第一个时间段，通过分别定位聚光器反射面相对于接收器的第一个方向将多个聚光器与接收器相连，通过调整聚光器的反射面来分别确定每一个聚光器的第一个形状；

第二个时间段，调整一个或多个聚光器中的反射面到第二个方向，该方向不同于第一个方向，以保持一个或多个聚光器的反射面反射的阳光与第一个接收器的接收。

34.根据权利要求33所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第二个时间段，分别重新定位每一个聚光器反射面的方向使其不同于第一个方向，以保持聚光器在第二个时间段依然与接收器相连。

35.根据权利要求33所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第二个时间段，至少一个聚光器反射面的形状要重新调整使其不同于其相应的第一个形状；或者每一个聚光器反射面的形状被分别进行调整，使其不同于其相应的第一个形状。

36.根据权利要求34所述的太阳能收集方法，其特征在于：

第一个形状是平面的，第二个形状是曲面的。

37.根据权利要求34所述的太阳能收集方法，其特征在于：

第一个形状是抛物面，其焦距为第一个，第二个形状也是抛物面，但其焦距不同，改为第二个焦距。

38.根据权利要求33所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第一个时间段，每个聚光器的反射面都能被设定，第一时间段内每个聚光器的反射面的首次方向定位能各不相同。

39.根据权利要求38所述的太阳能收集方法，其特征在于：

在第一个时间段，每个聚光器的反射面的形状都呈抛物面状，但其焦距可以各不相同。

40.根据权利要求33所述的太阳能收集方法，其特征在于：

其中每个聚光器反射面的宽度各不相同。