[发明专利]一种太阳能线性透镜变焦跟踪系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用，特别是采用透镜实现太阳能跟踪焦点为直线的线性跟踪以及组成阵列跟踪。

背景技术

太阳能跟踪主要由槽式、塔式和蝶式三种，由于槽式系统为单向跟踪相对技术难度比较低，同时由于太阳能选择涂层以及真空管技术在100-400度的温度区间具备产业化生产能力，因而可以迅速的被批量生产，在国际上被最早的商业化应用的就是槽式系统。

国际上的槽式系统的主要的跟踪方式采用将一个换热管设置在槽式系统的焦线位置，在换热管内充入导热油，由电机驱动导热油流动从而实现热能的采集。在跟踪太阳能的过程中导热油在管道内一起运动，在导热油管道与流出端采用波纹管的方式实现运动的管道与不运动的管之间的连接；由于波纹管需要耐高温、可靠性高等要求，因而成为关键器件，同时该种连接无法保证保温性要求，因而系统的热损非常高。

中国专利200710176966提供了一种组合的跟踪系统，可以用于槽式、塔式结合的跟踪系统，其跟踪的方式采用将焦点不动而太阳能镜系统进行运动的方式，主要是采用在地面上设置两个轨道进行跟踪，而槽式系统线聚焦系统，利用其线性轴与地球自传轴平行放置，因而可以采用一个方向的转动实现跟踪，但是该方案采用在地面上的转动来实现槽式跟踪，显然不能实现单向跟踪，因而发明者在方案中进一步设置了俯仰跟踪，这样的槽式系统就不是单向跟踪，而成为双向的跟踪，因而发明者没有解决槽式单向跟踪时焦线不运动的跟踪问题。

近年，国际上又发展出了多反射镜的槽式系统，这种系统的特征在于变焦跟踪，其焦线被设置在一个圆柱体的区域内，其运动器件为每一个反射镜的转轴运动，而且基本上采用将平面镜进行平行设置，但该跟踪系统中主要反射跟踪技术，而且其主要采用玻璃平面反射跟踪，其采用的光热转化器采用普通的多金属管系统，而且带有二次反射系统，因而其成本高、系统复杂。但是此种跟踪仅限于应用于太阳能热发电的应用，特别是其换热器件为金属管的换热管，这样限制了此种跟踪系统的应用领域和范围。

发明内容

本发明的目的就是提供一种太阳能线性透镜变焦跟踪系统及应用，采用透镜以及热管等光热转化器件，实现太阳能的跟踪与利用；降低了成本，提高了效能。采用焦点成为直线的各种太阳能透镜，在进行跟踪太阳的过程中，保持其焦距始终处于直线区域，同时在太阳能跟踪的过程中，太阳能光学镜以直线焦线为轴进行运动，取代传统的槽式太阳能热发电中以太阳能光学镜的底线为轴的运动，保证焦线在太阳能跟踪过程中始终保持不动即与地面相对静止；将热管或者其他各种太阳能利用设备设置在焦线上，就可以实现太阳能利用。

本发明采用焦线不运动的结构设计，使得热管可以被应用于系统传热，同时由于焦线不动，可以在焦线上设置其他太阳能利用设备，如太阳能光伏发电设备、斯特林发电机等重量比较大的设备，可以采用小的驱动力就可以实现对太阳能跟踪和驱动。

本发明提供了其阵列结构，适合于小规模的系统，同时也适合于大规模的利用太阳能，特别是太阳能的热发电、供暖、烹饪、制冷等；

本发明的技术方法，不仅适用于光学镜和热管，还可以适用于光学镜和其他技术方式的吸热、传热、换热；

具体发明内容如下：

一种太阳能线性透镜变焦跟踪系统及应用，至少有一个设置在一个圆柱区域的太阳能利用设备、一个太阳能透镜、一个跟踪系统，其特征是：太阳能利用设备设置在至少一个透镜的下面的焦线区域，每个透镜上设置有一个转轴，透镜在跟踪系统的驱动下可以沿着转轴运动，使得至少一个或多个透镜共同聚焦于一个焦线区域，太阳能利用设备设置在焦线区域内保持不动。

所述跟踪系统包括用于支撑透镜并可以为透镜的运动提供轨道的透镜支架、用于支撑整个系统的跟踪支架、与驱动装置连接使透镜运动的动力传输装置、以及为系统提供动力驱动装置。

为了减少太阳能聚焦设备的运动空间和距离，对于同一个太阳能利用设备，采用多个不同的太阳能聚焦设备实现对太阳能的跟踪和聚焦；设置有多个弧或环形轨道(3)，对于每一对弧或环形轨道上设置有一个太阳能聚焦装置，多对太阳能聚焦装置共同聚焦于一个太阳能利用设备上，太阳能动力传输装置设置驱动不同的太阳能聚焦装置使其共同聚焦与太阳能利用设备上。多个太阳能采集可以通过设置在动力传送设备中齿轮的不同数量来实现采用一个动力驱动设备如电机实现对不同的太阳能聚焦设备的驱动，也可以采用其他的技术方案实现对聚焦于一个太阳能利用设备上的太阳能跟踪，只要实现对太阳能的跟踪并保持将多个太阳能聚焦设备的焦线聚集于同一个太阳能利用设备上，都是本发明的范围。