[发明专利]一种太阳能分布式点聚焦光学镜跟踪系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用，特别是太阳能聚焦跟踪焦点的跟踪以及其分布式利用。

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点位置，在换热管内充入导热油或者直接将水加热为蒸汽，由电机驱动导热油或蒸汽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。同时，槽式太阳能热发电系统主要是大规模的太阳能热发电系统，其规模发电量为30-100WM，其1WM发电站就需要占地60亩，通常每组的槽式系统长100米，镜宽5-8米，要求土地平整度误差小于1-3度，因而对于土地有比较严格的要求。这种技术主要适合于大规模的发电，不适合于小规模的区域应用，特别是不适合于在城市进行太阳能的发电以及热电、冷联产发电，因而限制了其应用。

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线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，而槽式系统点聚焦系统，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，显然不能实现跟踪，因而发明者在方案中进一步设置了俯仰跟踪，这样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点不运动的跟踪问题。

现有的聚焦太阳能利用技术，主要是应用于大规模的发电，通常1WM的发电站，就需要60亩的占地，这样的占地要求很难在城市进行推广，因而需要根据城镇的土地要求，提供一种适合于城镇土地要求的太阳能聚焦利用系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种太阳能分布式点聚焦太阳能镜跟踪系统及应用，可以根据城镇区域的土地情况进行分布的布置，为此将至少一个太阳能利用设备设置、太阳能跟踪系统、点聚焦太阳能镜、跟踪支架组成一组太阳能点聚焦利用系统，多组太阳能点聚焦利用系统分布在不同的区域，多组的太阳能利用设备可以相互连接共同构成太阳能点聚焦利用系统。通过将现有的槽式太阳能系统的阵列模式改变为分布模式，从而可以将太阳能槽式太阳能利用技术适合于不同的区域和城市应用，减少了其对场地的要求和限制，可以方便的在不同的区域和建筑一体化的进行应用，同时拓宽了太阳能利用的种类和方式，使其可以进行多种的太阳能的利用。

本发明将现有的槽式跟踪技术由太阳能镜和太阳能利用设备同时跟踪太阳能运动的单一模式改变为太阳能镜和太阳能利用设备至少有一个不运动的跟踪模式，这样解决了分布式系统需要根据不同的场地采用不同的跟踪技术的要求，从而可以将槽式系统进行分布采集；同时在太阳能利用设备上，采用多种的利用设备，如将太阳能转换为热能的热管、换热管应用，以及在其外部增加真空管的技术，从而可以跟踪分布槽式系统的要求，采用多种太阳能利用器件，从而实现分布式的太阳能利用的布局；采用焦点不运动的结构设计，使得热管可以被应用于系统传热，同时由于焦点不动，可以在焦点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。

本发明提供了的分布式结构，适合于不同规模的多种太阳能的综合利用，同时也适合于大规模的利用太阳能，特别是太阳能的光伏发电、热发电、高温蒸汽、供暖、烹饪、制冷等，可以在一个系统中同时提供不同功能的太阳能利用。

具体发明内容如下：

一种太阳能分布式点聚焦光学镜跟踪系统及应用，包括至少有一个设置在一个圆柱区域的太阳能利用设备(1)、至少一个点聚焦太阳能镜(2)和至少一个跟踪系统(4)，其特征是：至少一个太阳能利用设备、太阳能跟踪系统、点聚焦太阳能镜、跟踪支架组成一组太阳能点聚焦利用系统，太阳能利用设备设置在点聚焦太阳能镜的焦点区域内，多组太阳能点聚焦利用系统分布在不同的区域，并通过每组太阳能点聚焦利用系统中的太阳能利用设备相互连接，多组太阳能点聚焦利用系统的太阳能利用设备(1)通过热管系统(9)和/或强制循环流动的流体进行换热或者直接利用。