CN108680975A - 曲面聚光反射镜及加工系统、聚光反射镜组和其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种曲面聚光反射镜、曲面聚光反射镜加工系统、曲面聚光反射镜组及其制备方法。在制备曲面聚光反射镜的过程中不依赖传统模具，而根据实际工程项目不同的聚光距离计算使当前曲面聚光反射镜达到用户所需最佳聚光效果时的曲面弧度，利用数控加工机床切削得到具有该曲面弧度的承载结构，最后将具有预设硬度的反射层以该承载结构为类似模具进行固定贴合，从而制备得到曲面聚光反射镜。曲面聚光反射镜组由上述若干子镜拼装而成，各子镜的曲面弧度为曲面聚光反射镜组的整体曲面弧度根据各子镜在镜组的拼接位置分配计算。本申请可应用在塔式太阳能光热发电的定日镜中，有效提高太阳能光热的利用效率，进而提高太阳能光热发电效率。

Description

曲面聚光反射镜及加工系统、聚光反射镜组和其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及太阳能光热发电技术领域，特别是涉及一种曲面聚光反射镜、曲面聚光反射镜加工系统、曲面聚光反射镜组及其制备方法。

背景技术

随着常规能源(例如石油、煤等化石能源)的消耗越来越多，常规能源的消耗带来环境污染问题也越来越严峻，且常规能源的储量是有限的，这就促使了新能源(例如太阳能、风能、海洋能等)的大力研究与开发。而太阳能作为环境友好型、安全性、广泛性与充足性的可再生新能源是最具有发展前景的绿色能源。

太阳能光热发电利用大规模阵列反射镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机工艺实现发电目的，而塔式太阳能光热发电因其规模大、集热温度高、储能能力强而最具发展潜力。太阳能塔式发电应用塔式系统，在大面积场地上设有多台定日镜，每台定日镜配置定日跟踪机构以用于将太阳光准确反射集中到高塔顶部的集热器上。集热器将吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经换热装置提供蒸汽以驱动汽轮机带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、换热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。在塔式太阳能光热发电的聚光子系统(定日镜系统)中，一般均使用微曲率定日聚光反射镜或者是零曲率的平面反射镜。

对于平面反射镜及其组合应用在定日镜系统中，由于平面反射镜及其组合向集热装置反射的太阳光光线存在发散角，距离越远(通常在100-1500m)发散损失越严重，减弱整个定日镜系统聚光效果，降低太阳能光热发电效率。

对于微曲率聚光反射镜，目前通常利用高温热变形制造工艺，将平面反射镜或平面玻璃进行变形来制造曲面反射镜，该工艺需借助模具进行曲面反射镜的加工。高温热变形制造工艺首先将玻璃加热到软化状态，然后在模具中成形并钢化，成形后玻璃胚料再进行反射层镀膜和保护层喷涂，完全依赖模具，一副模具只对应一种曲面弧度的曲面反射镜，由于镜场分布聚焦距离各不相同，其聚焦效果会相应降低，且制造成本较高；另由于热胀冷缩原理或者在内应力作用下该工艺制备的曲面反射镜与预先定制的尺寸相比通常会发生微小形变，制备的曲面反射镜的精度较低，聚光效果不好，不利于提升太阳能光热发电效率。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种曲面聚光反射镜、曲面聚光反射镜加工系统、曲面聚光反射镜组及其制备方法，可应用在塔式太阳能光热发电站的定日镜中，有效提高太阳能光热的利用效率，进而提高太阳能光热发电站的发电效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种曲面聚光反射镜，包括具有预设硬度的反射层和具有目标曲面弧度的凹面承载结构；

所述凹面承载结构的目标曲面弧度为根据工程项目实际的聚光距离计算的切削加工数据制作；所述聚光距离为曲面聚光反射镜与塔式太阳能光热电站的集热器间的距离；所述切削加工数据为用于控制数控加工机床将待承载结构芯材切削加工为具有所述目标曲面弧度的数据；

所述反射层固定紧贴于所述凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同；所述反射层用于将入射的太阳光光线反射至所述集热器。

可选的，所述凹面承载结构为具有所述目标曲面弧度的蜂窝芯材结构。

可选的，还包括用于将所述反射层和所述凹面承载结构粘合为一体的第一粘合剂层。

可选的，还包括具有平面结构的底板，所述底板与所述凹面承载结构的下表面相紧贴，所述凹面承载结构的下表面为与所述反射层的凹面相对的表面。

可选的，还包括用于将所述底板和所述凹面承载结构粘合为一体的第二粘合剂层。

可选的，所述反射层包括反光膜层和基板，所述反光膜层设置在所述基板上，所述基板为具有预设硬度和预设厚度的板层结构。

可选的，所述反光膜层镀在所述基板背面，还包括用于保护所述反光膜层的第一保护层，所述第一保护层设置在所述反射层的底部下表面。

可选的，所述反射层为由反光材料制备、具有光滑表面的板层结构。

可选的，还包括第二保护层，所述保护层设置在所述反射层上方。

本发明实施例还相应的提供了一种曲面聚光反射镜的加工系统，包括处理器、数控加工机床和一体成型装置；

所述处理器用于根据工程项目实际的聚光距离计算曲面聚光反射镜达到预设聚光效果时的目标曲面弧度，并根据所述目标曲面弧度生成制备具有所述目标曲面弧度结构的切削加工数据；所述聚光距离为曲面聚光反射镜和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

所述数控加工机床根据所述处理器输入的切削加工数据对所述待加工承载结构芯材进行切削加工，以制备具有所述目标曲面弧度的凹面承载结构；

所述一体成型装置将所述反射层固定紧贴在所述凹面承载结构的凹面上，使所述反射层和所述凹面承载结构具有相同曲面弧度，以制备所述曲面聚光反射镜。

本发明实施例另一方面提供了一种曲面聚光反射镜组，由多个子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序组合而成；

子曲面聚光反射镜的子曲面弧度与整体曲面弧度中相对应区域的曲面弧度相同，以使各子曲面聚光反射镜在按照所述预设排列顺序组合时，各自对应的子曲面弧度拼接为所述整体曲面弧度；

所述子曲面弧度由所述整体曲面弧度、所述预设排列顺序和子曲面聚光反射镜的个数计算得到，所述整体曲面弧度为根据工程项目实际的聚光距离计算得到；所述聚光距离为所述曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

子曲面聚光反射镜具有预设硬度的反射层和凹面承载结构，所述凹面承载结构的曲面弧度为所述子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，所述反射层固定紧贴于所述凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同；所述反射层用于将入射的太阳光光线反射至所述集热器。

可选的，还包括安装板，所述安装板的尺寸不小于所述曲面聚光反射镜组的尺寸，各子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序固定在所述安装板上，以拼接组合为所述曲面聚光反射镜组。

本发明实施例相应的还提供了一种曲面聚光反射镜组的制备方法，包括：

根据工程项目实际的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到预设聚光效果时，所述曲面聚光反射镜组的整体曲面弧度；所述聚光距离为所述曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

根据所述整体曲面弧度、预设排列顺序和子曲面聚光反射镜总个数计算各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，以使各子曲面聚光反射镜在按照所述预设排列顺序组合为所述曲面聚光反射镜组时，各自对应的子曲面弧度拼接为所述整体曲面弧度；

根据各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，利用数控加工机床对待加工承载结构芯材进行切削加工，以使待加工承载结构加工完成后得到的每个凹面承载结构的曲面弧度与相对应子曲面聚光反射镜的子曲面弧度相同，凹面承载结构的个数与子曲面聚光反射镜总数相同；

对每个凹面承载结构，将具有预设硬度的反射层固定紧贴于凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同，制备得到各子曲面聚光反射镜；

将各子曲面聚光反射镜按照所述预设排序顺序拼装组合为所述曲面聚光反射镜组。

本发明实施例提供了一种曲面聚光反射镜，在制备曲面聚光反射镜的过程中不依赖传统模具，而根据实际工程项目不同的聚光距离计算使当前曲面聚光反射镜达到用户所需最佳聚光效果时的曲面弧度，利用数控加工机床切割得到具有该曲面弧度的承载结构，最后将具有预设硬度的反射层以该承载结构为类似模具进行固定贴合，从而制备得到曲面聚光反射镜。本申请替代使用模具制造曲面聚光反射镜，曲面聚光反射镜的曲面弧度可根据实际的聚光距离的不同而相应的不同，解决了模具生产过程中，由于压力释放后反射镜材料的回弹量、冷却时的形变量及镜体材料始终存在内应力而导致曲面聚光反射镜加工精度较低的问题，提高了曲面聚光反射镜的曲面加工精度，且消除了使用平面反射镜发散损失严重的问题，大幅提升了曲面聚光反射镜的聚光效果，应用在塔式太阳能光热发电站的定日镜中，可有效提高太阳能光热的利用效率，进而有效提高太阳能光热发电站的发电效率，降低整个太阳能光热发电站的投入成本，具有好的社会经济效益。

本发明实施例提供了一种曲面聚光反射镜组，首先由实际工程项目的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到用户所需最佳聚光效果时的整体曲面弧度，利用计算得到的整体曲面弧度，和预先设计的各子曲面聚光反射镜拼装的排列顺序统一为各子曲面聚光反射镜分配相对应区域的曲面弧度，以作为各子镜的子曲面弧度，利用上述曲面聚光反射镜的制备方法制备各子曲面聚光反射镜，最后拼装为整个曲面聚光反射镜组。本申请的技术方案整体计算镜组中每个子镜的曲面弧度，将子镜各自的曲面集成为一个统一的大曲面，这个曲面的弧度为使得整个镜组达到最佳聚光效果的弧度，将子镜各自的反射光束聚合成一束光线集中向受光集热装置反射，解决了各子镜组合面积越大则其光线发散的损失越大的问题，大幅提升了整个曲面聚光反射镜组的聚光效果，应用在塔式太阳能光热发电站的定日镜中，可大批量制造的能够将若干子镜组合成统一整体大曲面从而集中聚光的新的太阳光反射镜装置，提高太阳能光热的利用效率，有效提高太阳能光热发电站的发电效率，还可减少追日控制机构数量，从而进一步降低整个塔式太阳能光热发电站的综合成本，具有好的社会经济效益。

此外，本发明实施例还针对曲面聚光反射镜及其组合提供了相应的加工系统和制备方法，进一步使得所述曲面聚光反射镜及其组合更具有实用性和可行性，所述曲面聚光反射镜组制备方法和所述曲面聚光反射镜加工系统具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的曲面聚光反射镜的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的待加工承载结构芯材加工的加工过程示意图；

图3为本发明实施例提供的蜂窝芯材的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的曲面聚光反射镜的加工系统的一种具体实施方式结构图；

图5为本发明实施例提供的曲面聚光反射镜组的一种具体实施方式结构图；

图6为本发明实施例提供的示意性例子的计算过程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种曲面聚光反射镜组的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种曲面聚光反射镜的一种具体实施方式下的结构示意图，本发明实施例可包括以下内容：

曲面聚光反射镜可包括反射层1和凹面承载结构2，例如可应用与太阳能光热发电站(如塔式太阳能光热发电站)的定日镜系统中。

反射层1为具有预设硬度，且可将入射的太阳光光线反射至目标点(焦点)，例如应用在塔式太阳能热电站时，反射层1可将太阳光反射至塔式顶部的集热器。

反射层1可由反光膜层和基板构成，反光膜层设置在基板上，基板为具有预设硬度和预设厚度的板层结构，例如传统的反射镜，在光学玻璃(基板)的背面，镀一层金属银或铝的薄膜(反射膜层)。反射膜层的反光材料可为任何一种可起到将入射的光线进行反射的材料均可，本申请对此不作任何限定。基板可为任何一种具有一定硬度和厚度的结构，其厚度和硬度参数可根据实际情况进行选取，本申请对具体制备材料也不作任何限定，例如基板可为光学玻璃、金属板等硬质薄板。

具体的，反射膜层设置在基板位置，可根据反射膜层的反光特性和基板的材料确定，可参见现有技术。当反光膜层镀在基板背面时，例如传统的反射镜，为了保护反射镜的镜背的反射膜层被刮落、腐蚀，还可包括用于保护反光膜层的第一保护层，第一保护层设置在反射层的底部下表面，即将第一保护层设置在反射膜层的上方，从而起到保护作用，第一保护层的材料、结构可由本领域技术人员根据实际情况进行选取，这均不影响本申请的实现。举例来说，可在反射镜的镜背上涂覆铜层+3层保护漆作为第一保护层，来保护反射镜的反射膜层。

此外，在另一种实施方式中，反射层1可为由反光材料制备、具有光滑表面的板层结构。也就是说，反射层1可直接由反光材料制备成具有一定硬度和一定厚度的结构，然后将该结构表面打磨为与镜面光滑程度相似(或者是与镜面粗糙度值相同或相差不大，可利用表面粗糙度检测仪测量表面粗糙度值)的光滑平面，可使入射至该表面的光线反射，并具有好的反射效率。例如，可将铝板表面抛光得像镜子表面一样光洁，来用作反射层1。

为了进一步的保护反射层1免受外力的摩擦、腐蚀、异物(例如灰尘等)附着，在其上方还可设置第二保护层，例如在其上方设置玻璃盖板。第二保护层的材料、结构可由本领域技术人员根据实际情况进行选取，这均不影响本申请的实现。

凹面承载结构2为具有目标曲面弧度的结构，与反射层1构成受力结构。可选的，凹面承载结构2可为具有目标曲面弧度的上表面和没有曲率的下表面(水平面)构成，当然，在某些特殊场景中，下表面也可为具有微曲率的表面，这均不影响本申请的实现。

凹面承载结构2的目标曲面弧度为使该曲面聚光反射镜达到最佳聚光效果时的弧度参数值，可根据工程项目实际的聚光距离计算得到。具体的计算过程可参见现有技术，例如可参见现有模具曲面弧度的计算过程。举例来说，当应用太阳能光热发电站中，聚光距离为曲面聚光反射镜与塔式太阳能光热电站的集热器间的距离。

凹面承载结构2的制备过程可为：

制备凹面承载结构2的材料为待加工承载结构芯材，在计算得到目标曲面弧度后，根据目标曲面弧度和待加工承载结构芯材的结构参数(待加工承载结构芯材的长度、宽度、高度等)计算切削加工数据，切削加工数据为用于控制数控加工机床将承载结构切削加工为具有目标曲面弧度的数据，即将待加工承载结构芯材加工为具有目标曲面弧度的凹面承载结构时需要切割的位置、切割的深度等等数据。可将切削加工数据输入数控加工机床，数控加工机床(例如刨床、磨床)根据输入的切削加工数据将待加工承载结构芯材加工为凹面承载结构2，刨的深度无论行或列呈现先浅后深再浅，整个凹面承载结构2的高度呈弧线变化，请参阅图2所示，由于切割数据为连续数据，所以加工出来的曲面也一定是连续、光滑的曲面，经过数控加工机床加工形成的曲面不会变形，也没有内应力，从而可有效提升曲面的加工精度。

聚光距离为反射镜至聚光集热装置的直线距离。曲面弧度的计算可利用几何光学知识推导的曲线曲面方程，计算的最终结果为一个数组，其内容是平面各点的刨切深度，各点可用其平面坐标X、Y表征。举例来说，设曲面聚光反射镜的长*宽为140cm*100cm，刨刀刃宽度为1cm，每个1cm*1cm的小面积作为一个点(相当于摄影的像素)，则要求计算出140*100个深度数值称为“数组”。将此数组输入数控刨床，设定纵向刨切，每次横移1cm，则需要刨刀按140cm长度走50个来回。“像素”越细精度越高。“像素”与刨床精度有关，与生产效率要求有关。

在制备得到凹面承载结构2后，将反射层1固定紧贴于所述凹面承载结构的凹面上，即可将凹面承载结构2作为类似模具，使得反射层1改变形状，紧贴凹面承载结构2的曲面而形成与凹面承载结构2相同的曲面弧度，二者形成整体作为曲面聚光反射镜。

在一种具体的实施方式中，凹面承载结构2和反射层1可通过粘结复合工艺使其成为一体，即在凹面承载结构2和反射层1之间还包括第一粘合剂层，当然，还可使用其他工艺将反射层1固定在凹面承载结构2上并形成与凹面承载结构2相同的曲面弧度，这均不影响本申请的实现。

制备凹面承载结构2的芯材可为任何一种材料，例如瓦楞型芯材，可选的，由于蜂窝芯材具有最高的受力-重量比(重量轻、强度高)、刨切加工量最小、有利于抵抗风载荷等优势，制备凹面承载结构2的芯材可采用蜂窝芯材，请参阅图3所示，也就是说待加工承载结构芯材可为蜂窝芯材。由于蜂窝芯材的硬度较低，为了形成抗压抗弯性能好的受力结构，可采用“三明治”受力结构，由三个部分组成。蜂窝芯材作为夹层结构，上、下各复合一层薄板便可成为抗压抗弯性能很高的平面板材，凹面承载结构2可为具有目标曲面弧度的蜂窝芯材和设置在其下方的下层薄板，下层薄板可为任何一种具有一定硬度和厚度的板，本申请对此不作任何限定。反射层1可作为上层薄板，在蜂窝芯材自身形成曲面后，作为粘接复合工艺过程中的模具，在外部空气压力和粘胶剂粘力的双重作用下迫使反射层1改变形状并与蜂窝芯材的曲面一致，复合工艺完成后三层结构合为一体，形成稳定的“三明治”受力结构。

在另外一种实施方式中，还可包括底板，底板可为一种材料制备的硬质板材，也可为多种材料制备的硬质板材，例如可只为一层金属铝合金板，也可为玻璃板+铝合金板的组合，本申请对此不作任何限定。

底板可作为安装板使用，底板的厚度和硬度满足实际使用需求即可，例如底板厚度可设置为0.6-1.0mm。为了便于现场安装调试，底板可为平面结构，当然，也可根据具体实际情况进行确定底板的形状，本申请对此不作任何限定。

底板与凹面承载结构2的下表面相紧贴，凹面承载结构2的下表面为与反射层1的凹面相对的表面。可选的，底板和凹面承载结构2可利用粘胶剂进行粘贴固定，即还包括用于将底板和凹面承载结构2粘合为一体的第二粘合剂层。

在本发明实施例提供的技术方案中，在制备曲面聚光反射镜的过程中不依赖传统模具，而根据实际工程项目不同的聚光距离计算使当前曲面聚光反射镜达到用户所需最佳聚光效果时的曲面弧度，利用数控加工机床切割得到具有该曲面弧度的承载结构，最后将具有预设硬度的反射层以该承载结构为类似模具进行固定贴合，从而制备得到曲面聚光反射镜。本申请替代使用模具制造曲面聚光反射镜，曲面聚光反射镜的曲面弧度可根据实际的聚光距离的不同而相应的不同，解决了模具生产过程中，由于压力释放后反射镜材料的回弹量、冷却时的形变量及镜体材料始终存在内应力而导致曲面聚光反射镜加工精度较低的问题，提高了曲面聚光反射镜的曲面加工精度，且消除了使用平面反射镜发散损失严重的问题，大幅提升了曲面聚光反射镜的聚光效果，应用在塔式太阳能光热发电站的定日镜中可有效提高太阳能光热的利用效率，进而有效提高太阳能光热发电站的发电效率，降低整个太阳能光热发电站的投入成本，具有好的社会经济效益。

本发明实施例还针对曲面聚光反射镜提供了相应的加工系统，进一步使得所述曲面聚光反射镜更具有可行性。下面对本发明实施例提供的曲面聚光反射镜加工系统进行介绍，下文描述的曲面聚光反射镜加工系统与上文描述的曲面聚光反射镜可相互对应参照。

一种曲面聚光反射镜的加工系统，请参阅图4，具体的可包括：

处理器41、数控加工机床42和一体成型装置43。

处理器41与数控加工机床42相连，用于根据工程项目实际的聚光距离计算曲面聚光反射镜达到预设聚光效果时的目标曲面弧度，并根据目标曲面弧度生成制备具有目标曲面弧度结构的切削加工数据；聚光距离为曲面聚光反射镜和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离。

数控加工机床42根据处理器输入的切削加工数据对待加工承载结构芯材进行切削加工，以制备具有目标曲面弧度的凹面承载结构。

数控加工机床42可为任何一种加工机床，例如刨床等，这均不影响本申请的实现。

在一种具体的实施方式中，当无处理器41时，也可之间人工输入数据，使得数控加工机床42输入的数据完成切削加工过程。

一体成型装置43可将反射层1固定紧贴在凹面承载结构2的凹面上，使反射层和凹面承载结构具有相同曲面弧度，以制备曲面聚光反射镜。

一体成型装置43与使得将反射层1改变形状，紧贴凹面承载结构2的曲面而形成与凹面承载结构2相同的曲面弧度的工艺相对应，即实施该工艺时用到的工具或者是任何一种装置。

由上可知，本发明实施例制备的曲面聚光反射镜，曲面加工精度高，可提高太阳能光热的利用效率，从而有效提高太阳能光热发电站的发电效率。

太阳光热发电站一般需要十几万平米的反射镜，每个反射镜下面设置有追日控制机构，构成定日镜系统。由于曲面聚焦反射镜的制造工艺、使用材料、运输条件的限制，往往需要将多个曲面聚焦反射镜(子镜)现场拼装为一个大的曲面聚光反射镜组，例如小长方形的子镜拼装成大长方形镜组，例如5*7块。对于每个子镜为平面聚焦反射镜，只需将一块块子镜拼皆可。但是，对于具有微曲率的反射镜而言，简单拼装组合反射出的若干平行光轴的子光束而相对分散，如采用调节各子镜角度的方法则对制造安装带来极大困难，也就是说每一块子曲面聚光反射镜各自聚光，5*7块就反射出35束平行的光束，聚焦不够集中，且各子镜组合面积越大则其光线发散的损失越大。

鉴于此，本申请还提供了一种曲面聚光反射镜组，例如可应用与太阳能光热发电站(塔式太阳能光热发电站)的定日镜系统中，请参阅图5，具体的可包括：

曲面聚光反射镜组可由多个子曲面聚光反射镜，各子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序组合而成整体连续曲面的镜组。曲面聚光反射镜组中各子镜的位置、个数、排序顺序可根据具体的应用场景进行确定，本申请对此不作任何限定。

每个子曲面聚光反射镜的子曲面弧度为按其排列位置从整体镜组的曲面弧度分配而来，也即是说，各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度与整体曲面弧度中相对应区域的曲面弧度相同，使得各子曲面聚光反射镜在按照预设排列顺序组合时，各自对应的子曲面弧度可拼接为整体曲面弧度。整体曲面弧度为根据工程项目实际的聚光距离计算得到，以使入射在曲面聚光反射镜组的平行的太阳光线可聚光反射出一个集中聚焦的光束。聚光距离为曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离。整体曲面弧度的计算过程可利用几何光学知识结合现有技术进行计算，具体的计算过程，此处就不再赘述。

子曲面聚光反射镜具有预设硬度的反射层和凹面承载结构，凹面承载结构的曲面弧度为子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，反射层固定紧贴于凹面承载结构的凹面上，以使反射层的曲面弧度与凹面承载结构的曲面弧度相同；反射层用于将入射的太阳光光线反射至集热器。

子曲面弧度可由整体曲面弧度、预设排列顺序和子曲面聚光反射镜的个数计算得到，每块子曲面聚光反射镜的曲面是整体曲面的一部分，位置不同则曲面弧度不同，具体的计算过程可参见基础数学知识(例如高等数学中的曲面及其方程)，为了使本领域技术人员更加清楚明白本申请技术方案，下述以一种具体的计算过程进行描述该过程：

曲面聚光反射镜组由15块子曲面聚光反射镜拼装而成，请参阅图6，每个子曲面聚光反射镜的尺寸1.4米*2.5米，5行3列，总宽2.5*3＝7.5米，总高1.4*5＝7米。将3*5＝15块子曲面聚光反射镜从左到右、从上到下编好号(1#到15#)，其中8号子镜为中心位置。

当聚光距离确定后，刨切深度为各点坐标的函数，将7.5*7m的曲面聚光反射镜组作为整体，当像素为1cm*1cm时，则计算得到750*700＝525000个数据，根据数学基本知识可知，对于整个连续光滑的曲面而言，相邻的数据是渐变的，这525000个数据对应于7.5*7m中的525000个点。为了方便计算，建立二维坐标系，在X＝-1.25至+1.25m，Y＝-0.7至+0.7m的250*140＝35000个数据列为8号数组，也即为编号为8的子曲面聚光反射镜的子曲面弧度的曲面数据，按此数组数据加工出来的芯材为8号子曲面聚光反射镜的承载结构芯材，复合好成为8号子曲面聚光反射镜，该8号子镜为中心对称且中间凹、四周略高的弧面。然后将X＝-3.75至-1.25m，Y＝+2.10至+3.50m的数据列为1号数组，按照上述方法制备得到编号为1号的子曲面聚光反射镜，编号为1号的子镜为左上高右下低的弧面。按照上述方法依次得到15个子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，根据上述曲面聚光反射镜的实施例的方法制备得到15个子曲面聚光反射镜，最后按照图6所示的顺序拼装为连续、光滑的整体曲面，制备得到曲面聚光反射镜组。

需要说明的是，对于每个子曲面聚光反射镜，其子曲面弧度即为上述曲面聚光反射镜实施例中的目标曲面弧度，也即凹面承载结构的目标曲面弧度为相对应的子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，除了曲面聚焦反射镜的曲面弧度不按照上述实施例中描述计算之外，子曲面聚光反射镜的结构可如前任意一项所述曲面聚光反射镜；每个子曲面聚光反射镜的结构、加工方法可参照上述曲面聚光反射镜及其加工系统实施例的描述，此处不再赘述。

可选的，在一种具体的实施方式中，还可包括安装板，安装板的尺寸不小于曲面聚光反射镜组的尺寸，各子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序固定在安装板上，以拼接组合为曲面聚光反射镜组。

各子曲面聚光反射镜可通过粘合剂(例如胶水)按照顺序紧挨着一块块固定在固定板上，也可利用紧固件固定在固定板上，具体的固定方式本申请不作任何限定，但是需要提醒的是，避免各子曲面聚光反射镜的变形，不可应用焊接的方式进行固定。

由上可知，本发明实施例首先由实际工程项目的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到用户所需最佳聚光效果时的整体曲面弧度，利用计算得到的整体曲面弧度，和预先设计的各子曲面聚光反射镜拼装的排列顺序统一为各子曲面聚光反射镜分配相对应区域的曲面弧度，以作为各子镜的子曲面弧度，利用上述曲面聚光反射镜的制备方法制备各子曲面聚光反射镜，最后拼装为整个曲面聚光反射镜组。本申请的技术方案整体计算镜组中每个子镜的曲面弧度，将子镜各自的曲面集成为一个统一的大曲面，这个曲面的弧度为使得整个镜组达到最佳聚光效果的弧度，将子镜各自的反射光束聚合成一束光线集中向受光集热装置反射，解决了各子镜组合面积越大则其光线发散的损失越大的问题，大幅提升了整个曲面聚光反射镜组的聚光效果，应用在塔式太阳能光热发电站的定日镜中，可大批量制造的能够将若干子镜组合成统一整体大曲面从而集中聚光的新的太阳光反射镜装置，提高太阳能光热的利用效率，有效提高太阳能光热发电站的发电效率，还可减少追日控制机构数量，从而进一步降低整个塔式太阳能光热发电站的综合成本，具有好的社会经济效益。

本发明实施例还针对曲面聚光反射镜组提供了相应的制备工艺流程方法，进一步使得所述曲面聚光反射镜组更具有可行性。下面对本发明实施例提供的曲面聚光反射镜组制备方法进行介绍，下文描述的曲面聚光反射镜制备方法与上文描述的曲面聚光反射镜和曲面反射镜组、曲面聚光反射镜的加工系统可相互对应参照。

请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种曲面聚光反射镜组的制备方法的流程示意图，本发明实施例例如可应用于塔式太阳能光热发电站，具体的可包括以下内容：

S701：根据工程项目实际的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到预设聚光效果时，曲面聚光反射镜组的整体曲面弧度。

聚光距离为曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离。

S702：根据整体曲面弧度、预设排列顺序和子曲面聚光反射镜总个数计算各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，以使各子曲面聚光反射镜在按照预设排列顺序组合为曲面聚光反射镜组时，各自对应的子曲面弧度拼接为整体曲面弧度。

S703：根据各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，利用数控加工机床对待加工承载结构芯材进行切削加工，以使待加工承载结构加工完成后得到的每个凹面承载结构的曲面弧度与相对应子曲面聚光反射镜的子曲面弧度相同。

凹面承载结构的个数与子曲面聚光反射镜总数相同。

待加工承载结构芯材的个数可为与子曲面聚光反射镜总数相同，也可为一个整块的芯材，在其上进行切割，切割出与子曲面聚光反射镜总数相同个数的凹面承载结构，或者是几个较大的芯材，一个芯材上切割预设个数个凹面承载结构，这均不影响本申请的实现。

S704：对每个凹面承载结构，将具有预设硬度的反射层固定紧贴于凹面承载结构的凹面上，以使反射层的曲面弧度与凹面承载结构的曲面弧度相同，制备得到各子曲面聚光反射镜。

S705：将各子曲面聚光反射镜按照预设排序顺序拼装组合为曲面聚光反射镜组。

由上可知，本发明实施例在各子镜呈曲面(凹面)聚光的基础上可以将全部子镜的曲面集成为统一整体的大曲面，由此可以将若干子镜的反射光集成为一束统一聚焦的光束集中反射到受光集热装置，进一步提高太阳光能的利用率，进一步提高太阳能热光热发电的效率，降低投入成本。

本发明实施例还针对曲面聚光反射镜组的制备方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，曲面聚光反射镜组的制备装置可包括：

弧度计算模块，用于根据工程项目实际的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到预设聚光效果时，曲面聚光反射镜组的整体曲面弧度。聚光距离为曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离。

弧度分配模块，用于根据整体曲面弧度、预设排列顺序和子曲面聚光反射镜总个数计算各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，以使各子曲面聚光反射镜在按照预设排列顺序组合为曲面聚光反射镜组时，各自对应的子曲面弧度拼接为整体曲面弧度。

子镜加工模块，用于根据各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，利用数控加工机床对待加工承载结构芯材进行切削加工，以使待加工承载结构加工完成后得到的每个凹面承载结构的曲面弧度与相对应子曲面聚光反射镜的子曲面弧度相同，凹面承载结构的个数与子曲面聚光反射镜总数相同。对每个凹面承载结构，将具有预设硬度的反射层固定紧贴于凹面承载结构的凹面上，以使反射层的曲面弧度与凹面承载结构的曲面弧度相同，制备得到各子曲面聚光反射镜。

子镜拼装模块，用于将各子曲面聚光反射镜按照预设排序顺序拼装组合为曲面聚光反射镜组。

本发明实施例所述曲面聚光反射镜组的装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例提高了太阳光能的利用率，进一步提高了太阳能热光热发电的效率，降低了投入成本。

本发明实施例还提供了一种曲面聚光反射镜组的制备设备，具体可包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现如上任意一实施例所述曲面聚光反射镜组的制备方法的步骤。

本发明实施例所述曲面聚光反射镜组的制备设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例提高了太阳光能的利用率，进一步提高了太阳能热光热发电的效率，降低了投入成本。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有曲面聚光反射镜组的制备程序，所述曲面聚光反射镜组的制备程序被处理器执行时如上任意一实施例所述曲面聚光反射镜组的制备方法的步骤。

本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例提高了太阳光能的利用率，进一步提高了太阳能热光热发电的效率，降低了投入成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种曲面聚光反射镜、曲面聚光反射镜加工系统、曲面聚光反射镜组及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种曲面聚光反射镜，其特征在于，包括具有预设硬度的反射层和具有目标曲面弧度的凹面承载结构；

所述凹面承载结构的目标曲面弧度为根据工程项目实际的聚光距离计算的切削加工数据制作；所述聚光距离为曲面聚光反射镜与塔式太阳能光热电站的集热器间的距离；所述切削加工数据为用于控制数控加工机床将待承载结构芯材切削加工为具有所述目标曲面弧度的数据；

所述反射层固定紧贴于所述凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同；所述反射层用于将入射的太阳光光线反射至所述集热器。

2.根据权利要求1所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，所述凹面承载结构为具有所述目标曲面弧度的蜂窝芯材结构。

3.根据权利要求2所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，还包括用于将所述反射层和所述凹面承载结构粘合为一体的第一粘合剂层。

4.根据权利要求3所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，还包括具有平面结构的底板，所述底板与所述凹面承载结构的下表面相紧贴，所述凹面承载结构的下表面为与所述反射层的凹面相对的表面。

5.根据权利要求4所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，还包括用于将所述底板和所述凹面承载结构粘合为一体的第二粘合剂层。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，所述反射层包括反光膜层和基板，所述反光膜层设置在所述基板上，所述基板为具有预设硬度和预设厚度的板层结构。

7.根据权利要求6所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，所述反光膜层镀在所述基板背面，还包括用于保护所述反光膜层的第一保护层，所述第一保护层设置在所述反射层的底部下表面。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，所述反射层为由反光材料制备、具有光滑表面的板层结构。

9.根据权利要求8所述的曲面聚光反射镜，其特征在于，还包括第二保护层，所述保护层设置在所述反射层上方。

10.一种曲面聚光反射镜的加工系统，其特征在于，包括处理器、数控加工机床和一体成型装置；

所述处理器用于根据工程项目实际的聚光距离计算曲面聚光反射镜达到预设聚光效果时的目标曲面弧度，并根据所述目标曲面弧度生成制备具有所述目标曲面弧度结构的切削加工数据；所述聚光距离为曲面聚光反射镜和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

所述数控加工机床根据所述处理器输入的切削加工数据对待加工承载结构芯材进行切削加工，以制备具有所述目标曲面弧度的凹面承载结构；

所述一体成型装置将具有预设硬度的反射层固定紧贴在所述凹面承载结构的凹面上，使所述反射层和所述凹面承载结构具有相同曲面弧度，以制备所述曲面聚光反射镜。

11.一种曲面聚光反射镜组，其特征在于，由多个子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序组合而成；

子曲面聚光反射镜的子曲面弧度与整体曲面弧度中相对应区域的曲面弧度相同，以使各子曲面聚光反射镜在按照所述预设排列顺序组合时，各自对应的子曲面弧度拼接为所述整体曲面弧度；

所述子曲面弧度由所述整体曲面弧度、所述预设排列顺序和子曲面聚光反射镜的个数计算得到，所述整体曲面弧度为根据工程项目实际的聚光距离计算得到；所述聚光距离为所述曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

子曲面聚光反射镜具有预设硬度的反射层和凹面承载结构，所述凹面承载结构的曲面弧度为所述子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，所述反射层固定紧贴于所述凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同；所述反射层用于将入射的太阳光光线反射至所述集热器。

12.根据权利要求11所述的曲面聚光反射镜组，其特征在于，还包括安装板，所述安装板的尺寸不小于所述曲面聚光反射镜组的尺寸，各子曲面聚光反射镜按照预设排列顺序固定在所述安装板上，以拼接组合为所述曲面聚光反射镜组。

13.一种制备曲面聚光反射镜组的方法，其特征在于，包括：

根据工程项目实际的聚光距离计算使曲面聚光反射镜组达到预设聚光效果时，所述曲面聚光反射镜组的整体曲面弧度；所述聚光距离为所述曲面聚光反射镜组和塔式太阳能光热电站的集热器之间的距离；

根据所述整体曲面弧度、预设排列顺序和子曲面聚光反射镜总个数计算各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，以使各子曲面聚光反射镜在按照所述预设排列顺序组合为所述曲面聚光反射镜组时，各自对应的子曲面弧度拼接为所述整体曲面弧度；

根据各子曲面聚光反射镜的子曲面弧度，利用数控加工机床对待加工承载结构芯材进行切削加工，以使待加工承载结构加工完成后得到的每个凹面承载结构的曲面弧度与相对应子曲面聚光反射镜的子曲面弧度相同，凹面承载结构的个数与子曲面聚光反射镜总数相同；

对每个凹面承载结构，将具有预设硬度的反射层固定紧贴于凹面承载结构的凹面上，以使所述反射层的曲面弧度与所述凹面承载结构的曲面弧度相同，制备得到各子曲面聚光反射镜；

将各子曲面聚光反射镜按照所述预设排序顺序拼装组合为所述曲面聚光反射镜组。