CN220038795U - 一种菲涅尔式聚光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种菲涅尔式聚光装置，包括线性聚光器和与所述线性聚光器平行布置的线性接收器，其特征在于，所述线性聚光器包括至少一轴拼接反射镜。该装置通过将至少一轴聚光反射镜设置成为多个平面反射镜条拼接组成的拼接反射镜，不仅可以轻松实现较小的曲率半径，采用平面反射镜条拼接工艺，基底采用一体成型的发泡材料或塑料材料或金属材料，成本低廉，工艺简单；聚光焦线上的光能量分布更加均匀，对太阳能接收器更佳友好，尤其是解决了光伏接收器的热斑现象，适合大规模推广应用。

Description

一种菲涅尔式聚光装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能聚光装置领域，尤其涉及一种菲涅尔式聚光装置。

背景技术

太阳能聚光利用装备主要包括菲涅尔式太阳能聚光装置、槽式太阳能聚光装置、塔式太阳能聚光装置、蝶式太阳能聚光装置。其中菲涅尔式、槽式为线性聚光集热方式，包括多轴反射镜的聚光装置将太阳光进行反射聚集，形成一条具有一定宽度的焦线。菲涅尔式线性聚光装置种的反射镜为了能够将太阳光汇聚形成较窄的焦线，一般采用微曲面反射镜。微曲反射镜的制作方法有冷弯法和热弯法，冷弯法的制作工艺相对简单，耗能少，成本相对较低，但是制作出的微曲面反射镜的曲率半径受限，在实际应用时，当反射镜曲率半径小道一定程度时，由于应力以及反射镜要求比较薄等因素，可能采用冷弯法进行制作不能得到所需的较小的曲率半径，可靠性差，而采用热弯法成本相对较高。

另外，目前还存在太阳能聚光装置汇聚的焦线上分布的太阳光能量由于相互叠加分布不均匀的问题。人们都希望焦线上的光能量分布均匀，这对于太阳能光热接收器或者太阳能聚光光伏接收器来说都会更加友好，一般情况下，太阳能聚光光伏接收器对于焦线上的光能量分布均匀性要求更高，这是因为光伏板上的太阳光分布不均匀会引起某些电池发热，产生所谓“热斑”现象，光能量差异可以达到10倍。如果上述影响不消除而长期存在的话，当热斑效应达到一定程度，组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。显然，遮挡严重影响到接线盒和电池板的使用寿命，同时严重影响发电量，减少业主的收益。

因此开发一种能够低成本且聚光能量分布均匀的菲涅尔式聚光装置，对线性聚光集热行业的发展起到促进作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于寻找一种成本低廉、制作工艺简单的菲涅尔式聚光装置。

本实用新型提供了一种菲涅尔式聚光装置，包括线性聚光器和与所述线性聚光器平行布置的线性接收器，其特征在于，所述线性聚光器包括至少一轴拼接反射镜。一般情况下，当对聚光反射镜曲率半径较小，而曲率半径较小的反射镜制造难度较大，成本较高，采用拼接的工艺制作曲率半径较小的曲面反射镜，制作工艺简单，成本低。实际应用时所述聚光反射镜可以全部为拼接反射镜，也可以部分为拼接反射镜。

优选地，所述线性聚光器由拼接反射镜和曲面反射镜组合而成，例如在设计时，当对聚光反射镜的曲率半径要求较小时，采用拼接反射镜形式，其他情况采用曲面反射镜。例如所述线性聚光器由2轴所述拼接反射镜和1轴所述曲面反射镜组成。

进一步地，所述拼接反射镜包括基底和固定在所述基底上的至少五个平面反射镜条。当聚光反射镜的曲率半径较小时，采用多个平面反射镜条拼接组成聚光反射镜，能够高度拟合成与曲面反射镜近似等效的聚光效果，不需要冷弯或者热弯的工艺，即可实现传统曲面反射的汇聚效果，且制作工艺简单。

进一步地，所述基底的上表面为多个长条平面拼接的结构，所述长条的宽度与所述平面反射镜条的宽度相同，每个所述长条平面上面对应一个所述平面反射镜条。

进一步地，所述拼接反射镜还包括夹胶层，所述平面反射镜条通过夹胶层固定在所述基底的长条平面上，所述平面反射镜条通过夹胶层粘贴在所对应基底的所述长条平面上。

进一步地，所述基底为塑料材质或发泡材质或金属材质，所述塑料和发泡材料一体化成型，成本低、制作工艺简单。采用金属材质时，可利用金属薄板进行折边获得所述基底。

进一步地，所述线性接收器为光伏接收器或光热接收器或光伏光热一体化接收器，可以根据用户使用需求具体选择线性接收器。

优选地，所述线性聚光器呈东西轴倾斜向阳布置，在中高纬度地区(例如纬度大于35°地区)可以更多收集冬季的太阳光进行利用，一般用户冬季的用热需求会更大；夏季收集的太阳能能量虽然会有所减少，但是正好减少夏季的弃热量。

优选地，所述性聚光器呈南北轴水平布置，在低纬度地区(例如纬度小于35°地区)，全年可以收集更多的太阳光能量。

由以上技术方案可知，本申请中的菲涅尔式聚光装置，通过将至少一轴聚光反射镜设置成为多个平面反射镜条拼接组成的拼接反射镜，不仅可以轻松实现较小的曲率半径，采用平面反射镜条拼接工艺，基底采用一体成型的发泡或塑料材料，成本低廉，工艺简单；另外聚光焦线上的光能量分布更加均匀，对太阳能接收器更佳友好，尤其是解决了光伏接收器的热斑现象，可以将10倍的光能量差异缩小到3倍，适合大规模推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为菲涅尔式聚光装置的结构简图；

图2为拼接为曲面反射镜的结构简图；

图3为另一种菲涅尔式聚光装置的结构简图。

图中，1为拼接反射镜、2为冷弯/热弯曲面反射镜、3为线性接收器、11为基底、12为平面反射镜条、13为夹胶层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种菲涅尔式聚光装置，包括线性聚光器和与所述线性聚光器平行布置的线性接收器3，其特征在于，所述线性聚光器包括至少三轴聚光反射镜，至少一轴所述聚光反射镜采用拼接反射镜1。一般情况下，当对所述线性接收器的聚光反射镜曲率半径要求较小时，曲面反射镜制造难度较大，成本较高，采用拼接的工艺制作曲率半径较小的曲面反射镜，制作工艺简单，成本低。实际应用时，所述聚光反射镜可以全部为拼接反射镜，也可以部分为拼接反射镜。优选地，所述线性聚光器由拼接反射镜和曲面反射镜组合而成，例如在设计时，当对聚光反射镜的曲率半径要求较小时，采用拼接反射镜形式，其他情况采用曲面反射镜，所述曲面反射镜可以采用冷弯或者热弯的制作工艺进行制作。例如所述线性聚光器由2轴所述拼接反射镜和1轴所述曲面反射镜组成。

所述线性接收器3为光伏接收器或光热接收器或光伏光热一体化接收器，可以根据用户使用需求具体选择线性接收器3。例如，当用户同时具有用电和用热需求时，则选择采用光伏光热一体化接收器。

当所述线性接收器3中包括光伏发电装置时，传统的线性聚光器汇聚的焦线光能量分布不均匀，能量差异至少有10倍，而当采用本实用新型的线性聚光器，所述聚光反射镜均为拼接反射镜1时，聚光焦线上的能量差异可以缩小到3倍，并且通过调整所述聚光反射镜中采用拼接反射镜1的比例，在3倍到10倍可调节，具体可以根据使用需求进行调节。

如图2所示，所述拼接反射镜1包括基底11和固定在所述基底上的至少五个平面反射镜条12。在行业中也存在采用少于五个反射镜条(例如3个)拼接的情况，但是一般采用的反射镜条也是曲面反射镜条；因为采用较少的平面反射镜条(例如3个)拼接后，聚光宽度会比较宽，不能达到理想的聚光比，聚光效果与曲面反射镜的聚光效果差异很大，因此，需要采用至少五个平面反射镜条进行拼接以获取与曲面反射镜相当的聚光效果。当聚光反射镜的曲率半径较小时，采用多个平面反射镜条12(图2中所示的所述拼接反射镜1采用8个平面反射镜条12组成)拼接组成聚光反射镜，能够高度拟合成与曲面反射镜近似的聚光效果，不需要冷弯或者热弯的工艺，即可实现传统曲面反射的聚光效果，且制作工艺简单。所述基底11为塑料材质或发泡材质或金属材质，所述塑料和发泡材料一体化成型，成本低、制作工艺简单。采用金属材质时，可利用金属薄板进行折边获得所述基底11。所述基底11的上表面为多个长条平面拼接的结构，所述长条的宽度与所述平面反射镜条的宽度相同，每个所述长条平面上面对应一个所述平面反射镜条。所述拼接反射镜由多个平面反射镜条拼接组成，一般为几个到几十个，不需要冷弯或者热弯的工艺，仅需要将所述每个平面反射镜条12固定在对应的所述基底11的长条平面上即可，固定方式有多种，优选为粘接，制作工艺简单。优选地，所述拼接反射镜还包括夹胶层13，所述平面反射镜条通过夹胶层13固定在所述基底11的长条平面上，最终拼接组成一个完整的拼接反射镜1，该制作工艺对曲率半径没有限制。需要说明的是，该制作工艺也同样可以应用于槽式线性聚光反射镜的生产过程中。

在中高纬度地区(例如纬度大于35°地区)，所述线性聚光器呈东西轴倾斜向阳布置(如图1所示)，可以更多收集冬季的太阳光进行利用，一般用户冬季的用热需求会更大；夏季收集的太阳能能量虽然会有所减少，但是正好减少夏季的弃热量。在低纬度地区(例如纬度小于35°地区)，所述性聚光器呈南北轴水平布置(如图3所示)，全年可以收集更多的太阳光能量。根据使用地和用户的需求，可以针对性的选择所述线性聚光器，例如用户在中高纬度地区，但是只有夏季有用热需求，则优先选择南北轴水平的布置方式。

由以上技术方案可知，本实用新型中的线性聚光集热器采用具有双流道的接收器，集热部件布置在外玻璃管中，由于玻璃管表面光滑，太阳光的接收口径位于下部，不易积灰，清洁便利；在集热过程中收集吸热管散失的热量以及吸热器背部接收的太阳光热量，对太阳光进行分级管理利用，集热效率高。本申请中的蒸汽发生系统不仅可以输出高温热水，还可以输出高温高压蒸汽，两个流道中承压不同，管道设置要求不同，通过散热接收结构储罐能够轻松实现流体从低压到高压的转换，最终实现高温高压蒸汽的输出。综上，本申请中的线性聚光集热器和蒸汽发生系统对太阳光的利用效率高，能够实现高温高压蒸汽的直接输出，成本低廉，维护便捷。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种菲涅尔式聚光装置，包括线性聚光器和与所述线性聚光器平行布置的线性接收器，其特征在于，所述线性聚光器包括至少一轴拼接反射镜，所述线性聚光器由拼接反射镜和曲面反射镜组合而成。

2.根据权利要求1所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述拼接反射镜包括基底和固定在所述基底上的至少五个平面反射镜条。

3.根据权利要求2所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述基底的上表面为多个长条平面拼接的结构，所述长条的宽度与所述平面反射镜条的宽度相同。

4.根据权利要求2所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述拼接反射镜还包括夹胶层，所述平面反射镜条通过夹胶层固定在所述基底的长条平面上。

5.根据权利要求3所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述基底为塑料材质或发泡材质或金属材质。

6.根据权利要求1所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述线性接收器为光伏接收器或光热接收器或光伏光热一体化接收器。

7.根据权利要求1所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述线性聚光器呈东西轴倾斜向阳布置。

8.根据权利要求1所述的一种菲涅尔式聚光装置，其特征在于，所述线性聚光器呈南北轴水平布置。