[发明专利]一种联动小型定日镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电领域的一种联动小型定日镜系统。

背景技术

目前太阳能热发电方式主要有三种，分别是塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电和碟式太阳能热发电，其中塔式太阳能热发电方式比槽式太阳能热发电具有聚光比高，发电效率高的优点，而其发电成本又比碟式太阳能热发电低。塔式太阳能热发电方式的原理是由布置在定日镜场的多台定日镜对太阳进行跟踪，将太阳光反射并聚焦到高塔上的吸热器上，以产生高温，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。在塔式太阳能热发电中，定日镜的建设成本占电站建设成本的50％左右。大幅度降低定日镜的建设成本是降低塔式太阳能热发电成本，以及使塔式太阳能热发电在经济上与常规火力发电相竞争的关键。

在目前已建成的塔式电站中，西班牙的PSA和PS10采用的是100M²定日镜，美国eSolar公司的5MW塔式热发电站和以色列内格夫沙漠的塔式热发电站采用的是10M²以下的小型定日镜。小型定日镜与大型定日镜相比，由于小型定日镜反射面面积小，小型定日镜本身高度低，风载荷较小，小型定日镜结构的强度和刚度以及小型定日镜的地基强度都可以设计得相对低一些，这样分摊到小型定日镜单位反射面积上的用钢量和地基造价都可降低。由于小型定日镜安装高度低，而不必像大型定日镜一样在安装时采用大型的起重设备，小型定日镜易于安装调试，安装费用低；小型定日镜的后期维护也不必借助于升降设备，容易更换维护，对于日后使用来说会节约更多的维护成本。小型定日镜虽然具有以上优势，但跟踪驱动系统分摊到小型定日镜单位面积上的成本会进一步增加。

为了降低跟踪驱动系统成本在太阳能利用追日装置的成本中所占的比重，进一步降低追日装置的成本，一般在多个追日装置的跟踪驱动系统中采用联动的方式。美国专利US7000608 B2介绍了一种太阳能系统，这种太阳能系统是由至少两个太阳能单元组成，太阳能单元带动太阳能光伏组件或太阳能集热器在太阳方位角方向和高度角方向对太阳进行双轴跟踪的。多个太阳能单元对太阳方位角的跟踪实现联动。太阳能单元对太阳方位角跟踪的联动是通过相邻的两个太阳能单元的支撑框架之间的传动来实现。相邻的两个太阳能单元的支撑框架之间的传动是通过索或链或带或链型杆这些连接元件来实现的。支撑框架和连接元件构成太阳能单元的驱动装置。支撑框架由四个相同的支架构成，相邻的两个支架成90°角。这就决定了支撑框架不是等半径的圆柱形结构，连接元件在支撑框架上的旋转半径随着支撑框架的旋转而不断发生变化。太阳能系统在工作时，要使多个联动的太阳能单元在太阳方位角方向上准确跟踪太阳，太阳能单元的支撑框架之间的传动比要恒定，这就要求在每一时刻连接元件在每个联动的太阳能单元的支撑框架上的旋转半径应严格一致。这就要求在太阳能单元安装调整完后，连接元件在每个联动的太阳能单元的支撑框架上的旋转半径应严格一致，这大大增加了太阳能单元传动装置的初始安装调整难度。

所述的美国专利中的联动太阳能单元呈东西向或南北向直线布置，或者呈东西及南北向直角布置。当联动的太阳能单元阵列由三个或三个以上太阳能单元组成时，如果某一个太阳能单元偏离了联动的太阳能单元直线布置或直角布置的队形，太阳能单元的支撑框架之间的传动比要发生变化，太阳能单元之间将产生传动误差。因此，为了保证太阳能单元之间传动的准确性，就要求太阳能单元的安装定位必须准确，这也增加了太阳能单元安装时的定位难度。

太阳能单元支撑框架的结构形式决定了，在这种太阳能系统中多个联动的太阳能单元不能呈圆弧布置，否则连接元件在每个联动太阳能单元的支撑框架上的旋转半径将产生不同，联动的太阳能单元之间将产生传动误差，太阳能单元在太阳方位角方向上不能准确跟踪太阳。如果联动的小型定日镜采用这种支撑框架结构作为传动部件，小型定日镜则不能满足定日镜呈圆弧布置的定日镜镜场布置形式的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提出一种适用于塔式太阳能热发电的在太阳方位角方向上跟踪太阳实现联动的联动小型定日镜系统。