[发明专利]一种新型碟式太阳能集热装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热装置及系统，特别涉及一种受热点固定的新型碟式太阳能集热装置及其构成的集热系统。

背景技术

太阳能是一种极为丰富的清洁能源，取之不尽，用之不竭，地球每年接受的太阳能总量是世界年耗总能量的一万多倍。太阳能光热发电技术通过汇聚的太阳光来加热液体或气体的传热工作介质，该部分热量转换为机械能后，进一步转化为电能。因而，该太阳能光热发电技术是具有广阔应用前景的太阳能利用技术之一。

目前主流的太阳能光热发电技术有塔式、槽式、菲涅尔式和碟式四种。

其中，塔式光热发电系统包含在空旷地面上建立的一个集热塔，以及围绕集热塔设置的一定数量的定日镜；定日镜将太阳光聚集到集热塔，使其中传热的工作介质被加热到极高的温度进而产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。虽然其可获得较高的工作介质温度，但大规模应用则需要占用大片土地；且定日镜距离集热塔动辄数百米甚至上千米，对定日镜的定位精度要求极高。

槽式光热发电系统，利用长条形的圆柱抛面镜，将太阳光反射到镜面焦线位置的集热管；菲涅尔式光热发电系统与之类似，以菲涅尔结构的凹面反射镜来替代所述圆柱抛面镜。槽式和菲涅尔式系统中，均是通过太阳能来加热集热管中工作介质，再将介质热量汇聚在一起后进行发电。然而，由于在追踪太阳的过程中无法让阳光垂直入射至反射面，造成能量的损失；而且，由于以线聚焦代替了点聚焦，需要加热整条集热管，造成受热点分散，难以获得很高的工作介质温度；另外，由于需要在高温高压下长期旋转，所述集热管的布置及连接往往需要精心设计，否则很容易发生接口开裂、管路破损等情况，而使其中的工作介质泄露，对整个装置的使用寿命和工作可靠性有很大影响。

蝶式光热发电系统，利用旋转抛物面反射镜独立进行定日跟踪，并将入射的太阳光聚焦到焦点上设置的小型的斯特林发电机直接进行发电。然而，由于收集的太阳能难以存储和集中，若每个系统收集的太阳能不够又难以使功率固定的斯特林发电机工作，因而集热效率不高；且众多小型的分散式电源的产生，给并网发电带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型碟式太阳能集热装置及系统，通过自动跟踪太阳的凹面反射镜，使阳光垂直入射，实现有效接收面积的最大化；由凹面反射镜将阳光汇聚到焦点附近，对焦点附近的集热管受热点进行集中加热，以获取较高温度的工作介质；使追踪过程中受热点位于焦点的空间位置不变，来简化集热管的设计安装。在集热系统中，将若干集热装置的集热管输送的高热工作介质收集汇总后，向外集中供热或集中发电。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供的一种新型碟式太阳能集热装置，包含反射镜，设置在所述反射镜焦点上的受热点，以及与所述受热点连接的集热管；

所述反射镜对太阳光进行随转追踪，并汇聚光热能量至所述受热点上；所述受热点的该空间位置在反射镜进行太阳随转追踪时固定不变；

所述集热管内部设置有传热的工作介质；该工作介质通过聚焦在所述受热点上的太阳能来加热，再经由所述集热管向外输送。

所述的新型碟式太阳能集热装置，还包含一机械支撑及传动机构，其支撑并控制所述反射镜对太阳光进行随转追踪，使阳光垂直入射到所述反射镜上；所述机械支撑及传动机构设置有一支撑轴，以及与所述支撑轴、反射镜分别连接的一俯仰轴。

所述支撑轴竖直设置；所述反射镜上开设有一个条形缺口，其由反射镜的中心径向延伸至边缘位置，使所述支撑轴经由该缺口穿过所述反射镜后，固定设置在地面上。

所述的新型碟式太阳能集热装置，还包含与所述支撑轴连接的圆柱减速器；在所述圆柱减速器推动下，所述反射镜可围绕所述支撑轴旋转。

所述俯仰轴一端与所述支撑轴顶端固定连接，另一端固定设置在所述反射镜的中心。

俯仰轴还通过一液压杆与支撑轴连接；通过上述液压杆的推动来调整所述俯仰轴与支撑轴之间的夹角，进而带动反射镜的倾斜角度改变。

所述集热管穿设固定在所述机械支撑及传动机构的支撑轴中；所述集热管顶部位于所述反射镜焦点，并在该集热管顶部固定设置所述空间位置不变的受热点。

一种太阳能集热系统，包含若干所述碟式太阳能集热装置；

每个所述碟式太阳能集热装置包含对太阳随转追踪的反射镜，以及设置在所述反射镜焦点位置的受热点；所述受热点的该空间位置，在所述反射镜进行太阳随转追踪时固定不变；

每个所述两镜式太阳能集热装置，还包含与所述受热点连接的集热管；通过聚焦在所述受热点的太阳能来加热所述集热管内流经的工作介质；