CN1847646A - 多次汇聚能量的太阳能发电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规模太阳能发电的方法和系统，系统中的阳光采集装置以阵列的形式排布，每个装置上有反光镜。反光镜反射的阳光经过凹透镜折射之后，会聚到光束导管中。所有光束导管汇集到发电厂房内，连接到各个吸热管周围的呈放射状排布的各个管头上。固定管头的反辐射管和吸热管之间抽真空。经过光束导管内反光膜的不断反射，传输到光束导管的末端的所有高能光束，一齐把吸热管加热。所有吸热管的热能汇聚到大容器内形成高温高压气体，驱动气轮机发电机发电，多个发电机的电能通过电网会聚到一起，实现了大规模太阳能发电。系统的采光面积可达到几十、几百甚至几千平方公里，能使沙漠、荒漠变成电厂。

Description

多次汇聚能量的太阳能发电方法及系统

一、涉及领域

本发明涉及一种太阳能发电方法，及其太阳能发电系统。

二、技术背景

由于太阳照射到地球上的能量非常巨大，人类一直都在梦想着利用太阳能发电。太阳能电池目前已经取得了很大的进展，得到了广泛的应用，但是太阳能电池发电的功率比较小，效率比较低，成本很高，不能建成大的发电系统。而且太阳能电池等发电系统，只能把电池表面或者其他方式的采光面那么大面积的太阳能，直接加以转换利用。由于它们的采光面积不可能做得很大，这样的太阳能利用方式，利用的太阳能非常有限，更不可能把大面积的太阳能汇集起来发电。

三、发明的内容

本发明的目的在于提供一种能够把大面积的太阳能分片汇聚起来，传输、集中到发电厂房内，再汇聚起来发电的方法，及其发电系统。

本发明是这样实现的，太阳能发电系统可大可小，小的仅由一个小太阳能发电系统构成，小太阳能发电系统的采光面积，也可以达到1或者几平方公里。各个小发电系统发出的电能，通过电网实现能量的第四次汇聚，最终构成大规模的太阳能发电系统。每个小太阳能发电系统，大致可以分为五个部分：1、阳光采集和能量的第一次汇聚部分。2、太阳能向发电厂房的传输汇集部分。3、能量在厂房内的两次会聚部分。4、能量的转换发电部分。

1、阳光采集和能量的第一次汇聚部分，由很多个太阳能采集装置，横向成行、竖向成排、以阵列的形式，排布在小的太阳能发电系统的采光区域内构成。

每个太阳能采集装置上，有一个抛物面形的反光镜。在反光镜焦点上汇聚的光斑的面积，应该尽可能小，也就是说反光镜要尽量做成一个纯抛物面。在反光镜的上方和装置的边缘之间，固定着一根像问号的弯曲金属管，金属管的外表面有一层反光膜或者油漆。金属管从装置的边缘开始，逐渐弯曲伸向反光镜后上方，然后又逐渐弯回来，管口在反光镜的上方正对着反光镜。管口部位有连接到反光镜边缘的比较细的圆钢杆或者扁钢带，把管口牢牢地固定在反光镜上方的正中。管口部位的金属管的中心线与反光镜的光轴重合，无论温度怎么变化都不会分开。圆钢杆或者扁钢带的表面同样有反光膜或者油漆。管口还固定着一个圆锥筒连着直管形状的采光器。圆锥筒和直管之间的连接部位可以是一段过度曲面。采光器的里、外表面都有一层反光膜。采光器的前面固定着一片中心薄周边厚的凹透镜。凹透镜的光轴与反光镜的光轴，以及采光器圆锥筒、直筒的中心线三者重合在一起。凹透镜的外表面还可以有光线的增透膜。采光器顶端的直管插入光束导管的顶端，光束导管穿在金属管的内部。凹透镜、采光器以及光束导管之间是密封的。圆锥顶端的面积，或者光束导管内部的横截面，略微大于反光镜和凹透镜共同汇聚的光斑的面积。只要反光镜的精度能够制作得符合要求，反光镜与光束导管内部横截面之间的面积之比，可以做到几千倍甚至1万多倍。例如一个1平方米的反光面，配一根内部直径1厘米左右的光束导管。反光镜的焦点，定位在圆锥筒的中心线上。直射的阳光经过反光镜的反射，全部会聚指向凹透镜后面的反光镜的焦点。经过凹透镜的折射，从反光镜边缘区域反射到凹透镜边缘的光线，大大地减小了与光束导管内壁之间的角度，所有光线全部会聚到光束导管的内部，实现了太阳能的第一次会聚。光束导管从金属管在反光镜后面的出口出来，绕一个圈之后，又通到太阳能采集装置下面的地下管道中。绕一个圈的作用是减缓由于反光镜的运动，对光束导管的来回扭曲。光束导管在两个管道之间，还可以套在保护软管之中，以避免光束导管的塑料过早老化。

每个太阳能采集装置上，都固定有阳光传感器和机械驱动装置。太阳能采集装置可以做成自动控制的，也可以把阳光传感器的信号电线，和机械装置的驱动电线，都通过相应的传输控制电路，连接到中央控制计算机上。阳光传感器可以由一根横截面是十字形的杆和4个光电二极管构成。杆的一端固定在太阳能采集装置上，另外一端指向太阳。杆的纵向中心线与反光镜的光轴平行。在杆的装置一端的十字的4个角上，各安装1个光电二极管。阳光传感器上也可以有多个光电二极管，例如在装置一端的十字的8条边的中心各安装1个光电二极管。阳光传感器上的光电二极管采集的阳光角度的信号，可以传送到自动控制装置中，由自动控制装置控制太阳能采集装置，独立跟踪太阳运动。阳光角度信号也可以随时传送到中央控制计算机中，由计算机集中控制各个太阳能采集装置，独立跟踪太阳运动，保证所有反光镜的光轴时时刻刻准确对准太阳。任何一个太阳能采集装置上，反光镜的光轴一旦偏离太阳，并且自动修正没有成功，两种控制方式都能够及时反映在计算机或者报警装置上。计算机或者报警装置会立刻发出信号，提示维修人员及时维修。

2、太阳能向发电厂房的传输汇集部分，由很多根光束导管组成。在一个小太阳能发电系统所占区域内的，每个太阳能采集装置的光束导管，都通过保护管道，汇集到发电厂房内。经过各个太阳能采集装置第一次会聚之后的阳光的光能，都通过各自的光束导管传输并且汇集到发电厂房内。

光束导管可以通过在塑料软管的内壁上，镀上一层非常致密光亮的反光薄膜来制作。镀上的反光薄膜如果不致密，高能光束就容易穿过，光束导管很快就会老化损坏。也可以像拉制有加固线的塑料软管或者多芯电缆那样，在挤塑拉制塑料管的设备上，把事先选好的致密光亮的金属反光薄膜或者薄片，自动包裹或者缠绕在像镜面一样光滑的圆柱上，薄膜的外面还可以再缠绕上加固线。随着包裹或者缠绕好的反光膜和加固线，连续通过热熔化的塑料，不断地拉出冷却，盘卷起来，光束导管就连续不断地做好了。利用反光薄片缠绕拉制的光束导管，在使用中要注意光线的射入方向问题，要让缠绕的搭接边，背对着传输的光线。缠绕拉制的光束导管在弯曲时，由于光束导管的外壁是柔软的，反光薄片的搭接边之间略微有一点错动，不影响光线的传输。在太阳能发电系统中，光束导管的两端是封闭的，内部非常干净。因为任何污物或者颗粒都能够使高能光束的能量释放出来，最终损坏光束导管。为避免被污染和损伤反光膜，光束导管的内部还充有纯净的保护性气体。气体的种类是任意的，但最好不用氧气等能伤害反光膜的气体，以避免在高能光束的环境下，反光膜被损坏，最好是选择吸收和散射光线最少的，并且对反光膜能够有所保护的。

有这样一个现象，穿过凸透镜的面积缩小1000倍的直射阳光，能够把木头等很多物体烧坏，甚至能够把已经有一层非常光亮的反光膜的塑料片烧坏，但是当它直接汇聚在有一定厚度的铝箔等非常致密光亮的反光膜上时，反光膜就能够把汇聚的阳光反射出去，反光薄膜及后面的物体，不会受到伤害。由于光束导管的反光膜或者反光薄片是事先选好的，已经具有一定的抗高能阳光光束的能力。经过凹透镜折射之后，汇聚到光束导管内的阳光，尽管是阳光万倍左右的高能光束，但是它们被均匀地散布在光束导管内壁的很长一段距离的比较大的面积上。反光膜表面的能量密度并不高，因此不会损伤反光膜。经过内部管壁上的反光膜的反射，高能阳光的能量不能释放出来。所以光束导管能够把汇聚在焦点附近的高能阳光，转变成一束高能光束，在光束导管中传输。由于光束导管的内径比较细，当光束导管的转弯时，只要弯曲半径足够大，高能光束就会沿着光束导管一直向前传输。由于光束导管内壁的反光膜非常致密光亮，光线的反射率很高。由于光束导管中的气体很纯净的，减少了大气中的细微颗粒对光线的散射和吸收，高能光束在光束导管中的损耗将会很小，因此光束导管传导高能光束的效率很高，从而使得高能光束能够沿着光束导管，向前传输很远的距离，直至光束导管在发电厂房内的另外一端。由于光束导管内部有保护性气体，加上反光膜是事先选好的，已经具有了一定的抗高能阳光光束的能力，所以光束导管能够在高能阳光光束的环境下长期使用。由于光束导管始终隐藏在保护管道中，光束导管的塑料层也不易老化，能够长期使用。

3、能量在厂房内的两次会聚部分主要包括，光能转换成热能并且实现能量的第二次汇聚部分，以及能量以热能的形式第三次汇聚部分。

光能转换成热能，能量的第二次汇聚部分。在发电厂房内，各个光束导管的顶端，被分成很多小组。每一组内各个光束导管的顶端，通过与光束导管连接的管头，呈放射状，排布在一根表面涂有黑色吸热材料的吸热管的周围。吸热管的内部有可流动的工作介质。光束导管顶端部位和管头的中心线，垂直于吸热管的外表面。管头靠近吸热管的一端，通过逐个顶在一根反辐射管上的圆筒形的槽内定位，管头的前面顶着密封胶圈，和一片透光效果非常好又耐高温的圆形薄片，例如石英的薄片，为了更多的光线能够透过透明薄片，在透明薄片的表面，还可以有光线的增透膜。反辐射管和吸热管之间抽真空。来自各个光束导管的高能光束，穿过管头前面的透明薄片，照射到吸热管的表面。高能光束的能量被吸热管吸收，转变成为热能，并且全部聚集到吸热管内，实现了能量的第二次汇聚。这一部分的具体装置是任意的，可以采用不同的方法制作。例如管头尾部的定位方法就有多种，可以通过一个支架来固定，或者通过凝固的发泡塑料等固定。

下面介绍两个具体的能量转换汇聚装置。

首先介绍由金属管制作的支架，固定每一组内的各个管头的能量转换汇聚装置。金属管制作的支架上，按照管头的个数，均匀的布满了孔，孔的内壁有螺纹。支架的中心，固定有一根表面涂有黑色吸热材料的，由导热比较好的钢管或者铜管等制作的吸热管。吸热管内部装有水或者热传导液等。在吸热管和支架之间，管头前端的位置，还固定着一个内壁有反光膜的反辐射管。反辐射管上对应每一个管头，都开有一个中心有圆孔的圆筒形的槽。圆筒形的槽的直径略微大于管头的直径，圆孔的直径大于光束导管的内径。管头可以是金属的，也可以是塑料的。管头的前段是直管，前顶端面的外环倒了的斜角，形成一个圆锥形的斜面。管头中后部的外表面有阳螺纹，阳螺纹的后面连着一个六棱台。六棱台之后的尾部，连接着一个内经与光束导管的外经接近的套管。管头内部，与光束导管的顶端顶在一起的环形台的中心是一个通孔，圆孔的直径略微大于光束导管的内经。圆孔的内壁上，有一层致密光滑的反光膜。管头的外形和内部的传导光线的孔，也可以做成角度比较小的圆锥形的，管头的顶端比较细，以便在吸热管的周围排布更多的管头，使照射到吸热管上的能量密度更大。

组装时，先用后面连着一个橡胶气囊的吸管，或者镊子等，吸住或者夹住透明薄片慢慢穿过支架上的孔，放到反辐射管上的圆筒形的槽内。再用镊子等把一个密封胶圈，贴在透明薄片的周边。然后把管头插入支架上相应的孔内，先用手把管头的螺丝扣拧上，管头的前端，顶在密封胶圈上。再把套管扳手套在六棱台上，旋转套管扳手，通过螺纹把管头固定到支架上。管头拧紧之后，管头前端的圆锥形的斜面，把密封胶圈挤紧在圆筒形的槽和透明薄片之间形成的环形直角上。密封胶圈把管头、透明薄片和圆筒形的槽的侧壁，三者之间完全密封。既实现了反辐射管的密封，也实现了管头前端的密封。并且管头的前端面几乎顶在透明薄片上，有利于光线顺利全部穿过透明薄片。把透明薄片、密封胶圈、管头，逐个固定在支架和反辐射管之间。把光束导管的顶端，逐个插入到各个管头尾部的套管内部，并且与套管之间密封、粘接牢固。套管的尾部还可以通过卡子，把光束导管固定牢固。反辐射管全部密封好之后，把反辐射管与吸热管之间抽真空。

还可以通过凝固的发泡树脂或者玻璃钢等，把管头固定在反辐射管的周围。这一固定过程大致如下：

制作反辐射管时要选用热变形非常小的钢管等材料，或者使反辐射管与发泡树脂或者玻璃钢等的热膨胀系数接近。管头的前面一段仍然是内径略微大于光束导管内径的管，管的外表面有几道凸出的环形台，管的后面连接着光束导管的套管，两种管的连接部位有一个大于套管的凸出的环形台。管头通过拼装的模具，逐个固定在反辐射管的表面，四周密封，才能够注入发泡树脂或者不饱和树脂等固定。

拼装模具的大致结构是：在反辐射管的两端，靠近管头的部位，分别套上一块圆环形的钢板，钢板中心的孔，箍在反辐射管的表面。钢板的外边，有一圈等间距的长条形的槽。槽的数量等于管头的纵向排的数量。两块钢板互相对应的槽之间，都有一根丁字形的长条钢。丁字钢的两端去掉了丁字的一横，背面保留的竖筋，插在两块钢板互相对应的长条形槽内。通过各个长条形槽定位的丁字钢的一横构成的平面，在两端的两块钢板之间，围成一个多棱柱面或者圆柱面。每两块丁字钢之间的对接部位，按照每个管头所在的位置，都做有一个圆锥形的孔。圆锥形的孔靠近吸热管一侧的直径，等于或者略微大于管头上套管的外部直径。圆锥形的孔背离吸热管一侧直径逐渐增大。

拼装模具和安装固定管头是同时进行的。把钢板和反辐射管之间准确定位，在两块钢板之间，间隔约120度，先安装上三根丁字钢，并把装上丁字钢的钢板的长条形槽口，利用缠绕上铁丝等方法固定住。把一根丁字钢调整到与反辐射管的中心线平行的位置，从一端开始，把管头逐个安放在反辐射管的圆筒形的槽内，和丁字钢的半个圆锥形的孔之间。反辐射管的圆筒形的槽的底面贴着透明薄片，透明薄片和管头之间，放着一个柔软的密封胶圈。一排管头放置好之后，在管头的上面，顺着两块钢板的槽，再插入另一根丁字钢，把丁字钢固定。把这根丁字钢再调整到与反辐射管的中心线平行的位置，再从一端开始逐个放置好透明薄片、硅橡胶密封胶圈和管头。照此逐个把丁字钢固定在两块钢板之间，遇到先前固定的丁字钢时，先把它拿下来，逐个放置好管头之后，再把它放上去。管头之间还可以放入冷却水管。所有管头和丁字钢等都放置好之后，在多个部位，用钢丝和拉紧装置等，把所有丁字钢勒紧，使所有丁字钢之间的对接部位都靠实。并且使各个硅橡胶密封胶圈，与管头、反辐射管的圆筒形的槽以及透明薄片之间挤紧，把反辐射管和管头的前端密封。由于丁字钢一横背面的竖筋，高于管头的套管，紧固模具时不会伤及管头的套管。

在紧固好的模具内注入调和好的发泡的树脂，树脂发泡凝固之后，松开勒紧的钢丝等，逐块取下丁字钢和两端的钢板。在各个管头的套管之间的发泡树脂的表面，再缠绕上玻璃纤维，在玻璃纤维上再涂上一层调好的环氧树脂等，做上一层玻璃钢外壳。在反辐射管的中心固定好吸热管，反辐射管和吸热管之间抽真空。安装时，吸热管与其他管道连接好之后，在各个管头的套管上，接上光束导管。

也可以在固定各个管头时，在各个管头之间，横竖放置上玻璃纤维，以及冷却水管等，在紧固好的模具内注入调和好的树脂，直接把反辐射管的外面做成玻璃钢的。

由于反辐射管和吸热管之间已经抽真空，没有热交换，只有很少的热辐射。这些热辐射大部分又被反辐射管反射了回去。因此整个光热转换和能量汇聚过程，热能的损失很少，吸热管的温度能够达到几百度，支架或者发泡树脂的温度可以控制在几十度。这同灯泡灯丝温度2000℃度以上，灯泡表面最热的部位不过200℃度的情况，以及保温瓶保温的原理差不多。一旦温度过高，还可以采用使支架上的水冷管道内通水，或者发泡树脂内部的水冷管道通水等方法降温。接到管头尾部的光束导管，不会过热。这种光热转换和能量汇聚方法，即能够顺利地实现光能和热能的能量的转换，和能量的大量汇聚，又在转换过程中，达到了保温、使能量散失的最少的目的。

假设在一根内径为30厘米，长2米的金属管制作的支架上，排布3000根光束导管，每一根光束导管对应的反光镜的反光面积，是1平方米时。就相当于3000平方米面积上的直射阳光，全部汇聚到支架内的直径16厘米长2米的吸热钢管上。与有真空吸热管的家用太阳能热水器相对比，热水器采集阳光的面积，通常都小于2.5平方米，由于它不能跟踪太阳，阳光直射的有效面积更小。本系统中，汇聚到一根吸热管表面的光能，将是家用太阳能热水器的吸收光能的1200倍以上。因此每一根钢管能够吸收到的能量是很大。

能量以热能的形式第三次汇聚部分。各个反辐射管内的吸热钢管，通过外面有保温层的管道，像普通的锅炉一样，连接到一个有保温层的大容器上，管道内的工作介质循环流动，热能在大容器内汇聚到一起，形成高温高压，实现了能量的第三次汇聚。也可以把所有的管道通到一个大容器的内部，大容器内有另外一种介质，在大容器内通过热交换，实现能量的第三次汇聚。实现能量第三次汇聚的具体装置同样是任意的。

以1平方公里的采光面积，建造一个小太阳能发电系统为例，假设每个太阳能采集装置上反光镜的采光面积是1平方米，每根吸热管周围排布3000根光束导管，那么整个小发电系统，就需要340根吸热钢管。由于汇聚到吸热钢管上的能量很高，这些能量在汇聚到一个大容器内，就相当于一个大型锅炉。它们吸收的太阳能，比40万个家用太阳能热水器吸收的太阳能还要多。这么多太阳能，完全能够使锅炉产生持续发电用的高温高压蒸汽。

4、能量转换发电部分。能量变成热能实现三次汇聚之后，选用什么工作介质来发电，怎样发电是任意的。例如管道内被加热的工作介质是水，水变成高温高压的水蒸汽。高温高压的水蒸气驱动气轮机，气轮机带动发电机，实现了从热能到机械能到电能的转换，实现了太阳能发电。

太阳能采集装置，和光束导管，能量转换汇聚装置，以及发电装置等，对于现代的工业制造技术来说，是轻而易举的事情，几乎没有任何难题。例如关键的反光镜可以用大模具，一次注塑成型，反光镜的面积可以达到1平方米，精度很高，非常适合于大批量生产。由于作为阵列单元的每个太阳能采集装置，都是一样的，并且非常简单，完全能够实现大批量的工业化生产，成本能够做得很低。由于每一个太阳能采集装置，都是单独控制的，其施工又变得非常简单，甚至可以把阳光采集装置分布在山坡、沟壑之中。只要把每个装置固定到地面，每一组装置的附近开一条沟，沟内铺设顶端可以开盖的塑料管道，管道内放置电线和光束导管，铺设一平方公里的太阳能采集装置，对现代施工技术来讲，也是一件非常容易的事情。因此这种发电系统，可以比较容易地把太阳能采集装置，以及相应的小的太阳能发电系统，建设在很大的面积上。把分布在几十平方公里、或者几百平方公里、甚至几千平方公里内的，各个小太阳能发电系统，通过电网连接在一起，各个小太阳能发电系统发出的电能，通过电网再次汇聚在一起，实现能量的第四次汇聚，就能够实现大规模的太阳能发电。

由于每个太阳能采集装置的地基可以埋入地下，地表只占用一根柱子的面积，对地表环境破坏很小，也不会破坏湿地的环境。尽管太阳能采集装置把直射的阳光采集走了，太阳能采集装置之间的空隙和空间中的杂散光，仍然能够使太阳能采集装置周围的地面，生长绿草或者某些低矮的农作物。由于太阳能采集装置可以做得比较坚固，又能够实现自动控制，它不怕沙尘、风霜雨雪。反光镜上有了沙尘、雨雪，可以随时自动倒掉。因此太阳能发电系统的采光区域，可以建在荒漠、湿地、沙漠以及农田等很多地方。

与传统的太阳能电池发电等发电方式比较，本发明解决了人类始终梦想却一直不能实现的，直接长距离传输太阳能的重大技术难题。本发明把大面积的阳光分片汇聚起来，传输集中到厂房内，再把所有太阳能汇聚在一起，转变成巨大的电能，开拓性地创造出了多次汇聚能量的太阳能发电方法，为人类最终实现大规模太阳能发电奠定了基础。

本发明不但能够为人类提供没有污染、没有噪音、没有任何资源消耗的大规模发电系统。由于本发明能够把很多太阳能采集装置，比较容易地铺满很大的区域范围。这就为把大面积的沙漠、高原、荒漠，改变成没有任何能源消耗的绿色能源基地，提供了可能。随着大片、大片的沙漠、高原、荒漠都变成了电站。整片的沙漠都铺满了太阳能采集装置，也能够阻止风沙和沙尘暴的形成。随着使沙漠变成热锅的巨大能量，或者高原、荒漠中白白浪费的巨大能量，都转变成电力，沙漠、荒漠中将会不再有高温、沙尘，沙漠、荒漠的环境将会发生根本的变化。大规模的太阳能发电，将会使地球资源的消耗大量减少，特别是地球植被资源的消耗，也将会随之大量减少，污染大量减少，人类居住的环境也将会随之发生改变。因此本发明的实施将会成为人类历史上，征服自然、变害为利、改造地球的最大工程，意义非常重大。

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

四、附图说明

图1是本发明太阳能发电系统中的太阳能采集装置的示意图。

图2是本发明太阳能发电系统中，截取能量转换汇聚装置的中间一段，纵向切开的立体结构示意图。

五、具体实施方式

小太阳能发电系统把近百万个图1所示的太阳能采集装置，以阵列的形式，排布在1平方公里的采光面积上。图1中反光镜(1)是抛物面形的，金属管(3)的顶端(4)连接着4根圆钢杆(5)。圆钢杆(5)的另一端固定在反光镜(1)的边缘。顶端(4)上还固定着采光器(2)，采光器(2)的前面固定着一片凹透镜。光束导管(6)穿在金属管(3)的内部，采光器(2)上的直管插在光束导管(6)的顶端。凹透镜、采光器(2)、光束导管(6)之间是密封的。光束导管(6)的内壁上反光膜，是由非常致密光亮的反光薄片缠绕在内壁上形成的，光束导管(6)的内部有保护性气体。从金属管(3)在反光镜(1)后面的开口出来的光束导管(6)，通过地下的管道通到发电厂房内。反光镜(1)的南北方向的定位运动装置(8)，与基座的立柱(9)连接在一起，反光镜(1)的东西定位运动装置(7)，固定在南北方向运动的半圆形支架(11)的一端。阳光传感器(10)固定在反光镜(1)的一角。通过计算机或者自动控制装置控制，反光镜(1)紧紧跟踪太阳，能够转到任意角度。反光镜(1)的光轴，采光器(2)上的凹透镜的光轴，采光器(2)上圆锥筒的中心线，以及位于顶端(4)的光束导管(6)顶端的中心线四者重合在一起。反光镜(1)反射的阳光，汇聚指向凹透镜后面的焦点。反光镜(1)的边缘区域反射的光线，经过凹透镜的折射，与顶端(4)附近的光束导管(6)内壁之间的角度变小。经过凹透镜的折射后的所有光线，从位于顶端(4)的光束导管(6)的顶端，全部汇聚到光束导管(6)的内部。实现了能量的第一次汇聚。经过光束导管(6)内壁上的反光膜的不断反射，传输到光束导管(6)的位于发电厂房的另外一端。

在图2中管头通过六棱台(13)和螺纹部分(14)，与支架(18)上的螺纹紧固之后，把管头的顶端(12)，顶在反辐射管(17)上的圆筒形的槽内定位，每个管头的顶端(12)顶着一个密封胶圈，和一片透明薄片(16)，实现了管头顶端(12)的密封和反辐射管(17)的密封。反辐射管(17)和吸热管(19)之间抽真空。吸热管(19)的内部充满了水(20)。图1中的光束导管(6)的另外一端，插到管头尾部的套管部分(15)的内部，并密封。从所有管头顶端(12)和透明薄片(16)射出的，来自光束导管(6)的高能光束，把吸热管(19)及其内部的水(20)加热，实现了从光能到热能的转换，和能量的第二次汇聚。

很多根外面包有保温层的管道与每一根吸热管(19)连接之后，再连接到一个大容器上，在大容器内实现了能量的第三次汇聚。大容器内的高温高压气体驱动气轮机，气轮机带动发电机，实现了太阳能发电。多个发电机发出的电能，通过电网连接在一起，实现了能量的第四次汇聚，最终实现了大规模太阳能发电。

Claims (8)

1、一种利用太阳能发电的方法，本发明的特征在于太阳能发电系统可大可小，小的可以仅有一个小太阳能发电系统，分布在不同区域的各个小太阳能发电系统，通过电网连接在一起，就能够实现大规模的太阳能发电，太阳能采集装置以阵列的形式，排布在小太阳能发电系统的采光区域内，每个太阳能采集装置上有一个反光镜，在反光镜的上方和装置的边缘之间，固定着一根像问号的弯曲金属管，金属管的管口面对着反光镜，管口部位有连接到反光镜边缘的圆钢杆或者扁钢带，把管口固定在反光镜上方的正中，管口部位的金属管的中心线与反光镜的光轴重合，管口还固定着一个圆锥筒连着直管形状的采光器，采光器的前面固定着一片凹透镜，采光器顶端的直管插入光束导管的顶端，凹透镜、采光器以及光束导管之间是密封的，光束导管穿在金属管的内部，凹透镜的光轴与反光镜的光轴，以及采光器圆锥筒、直筒的中心线三者重合在一起，反光镜的焦点，定位在采光器圆锥筒的中心线上，光束导管从金属管在反光镜后面的出口出来之后，又通到太阳能采集装置下面的管道中，每个太阳能采集装置上，都固定有一个阳光传感器和机械驱动装置，阳光传感器的信号电线，和机械装置的驱动电线，连接到自动控制装置上，或者通过传输控制电路连接到计算机上，光束导管的内壁上有一层致密光亮的反光薄膜，光束导管两端封闭，内部有纯净的保护性气体，小太阳能发电系统采光区域内的每一根光束导管，都通过保护管道，汇聚到发电厂房内，在发电厂房内，各个光束导管的顶端，被分成很多小组，每一组内各个光束导管的顶端，通过与光束导管连接的管头，呈放射状，排布在一根吸热管的周围，吸热管的内部有可流动的工作介质，光束导管的管头靠近吸热管的一端，通过逐个顶在一根反辐射管上的圆筒形的槽内定位，管头的前面顶着密封胶圈和透明薄片，反辐射管的内表面有反光膜，反辐射管和吸热管之间抽真空，各个吸热管通过外面有保温层的管道，连接到一个大的容器上，或者通到一个大容器的内部，大容器内有另外一种介质，利用会聚到大容器内的能量驱动气轮机，气轮机带动发电机，实现了小太阳能发电系统的发电。

2、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于太阳能发电系统中的各个太阳能采集装置，通过反光镜、凹透镜共同把阳光汇聚到光束导管内，实现太阳能的第一次会聚。

3、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于太阳能发电系统中的各个太阳能采集装置，通过计算机或者自动控制装置控制，独立跟踪太阳运动。

4、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于太阳能发电系统中，各个太阳能采集装置第一次会聚的阳光的光能，通过所有光束导管传输并且汇集到发电厂房内。

5、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于在发电厂房内，各个光束导管传输来的光能，通过吸热管转换成热能，并实现能量的第二次会聚。

6、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于太阳能发电系统中各个吸热管中会聚的能量，通过大容器实现能量的第三次会聚。

7、根据权利要求1规定的太阳能发电方法，其特征在于大规模太阳能发电系统中，各个小太阳能发电系统发出的电能，通过电网实现能量的第四次会聚。

8、一种太阳能发电系统，本发明的特征在于太阳能发电系统是按照权利要求1到7限定的太阳能发电方法发电的。

Images