[发明专利]一种免跟踪二维太阳能聚光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种免跟踪二维太阳能聚光装置，特别是一种免跟踪聚光集热装置机构，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能利用是可再生能源技术领域商业化程度较高、推广应用最普遍的技术之一。作为新能源，太阳能具有绿色环保可持续利用等优点，在解决传统能源危机中，太阳能利用是各国竞相开发和研究的热点。我国太阳能年辐照总量每平方米超过5000兆焦耳，年日照时数超过2200小时以上的地区约占国土面积的2/3以上。这是太阳能产业发展最为有利的外在客观条件，国内已有数千家企业涉足太阳能行业。然而，太阳能又是一种能流密度低、辐射具有间歇性、空间分布又不断变化的能源，白昼东出西落，夜晚没有，随纬度不同、且季节不同太阳仰角也不相同，与常规能源有很大区别，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。现在太阳能热利用存在单位体积介质容量大、温度升高慢、热源品位低，不能快速得到高温度等问题。

常规太阳能真空管集热器集热效率低，不同于太阳能热水器，在正常条件下，系统很难快速提供100℃水介质热源，即使夏天日照好的条件下单管集热有时也需三个小时以上，如果集热水箱较大，提供100℃的热源更加困难。如果将太阳能集热系统用于太阳能海水淡化，其根本不能在常压下使水蒸发，也很难快速提供高温热空气，这样直接限制了在海水淡化等方面的应用。开发中高温太阳能集热系统非常必要。

跟踪聚光系统效率比无跟踪系统高，瞬时槽式聚光效果比CPC效果好，因为理论上它可以将聚焦面集中到一个点或一条线上。可以为太阳能海水淡化、太阳能锅炉、太阳能空气集热等系统快速提供中温热源。

聚光太阳能可以解决温度上升慢和提供高品位热源的问题，由于比吸热面面积大很多的聚光面能提供很大范围入射光源，故能将能量集中在较小区域。这种聚光面的典型例子就是抛物线聚光，而抛物线聚光获得高聚光比的前提条件是入射光线要与抛物线的轴平行，如果偏离一定角度聚光面就会发散，体现在实际中就是聚光光斑可能不能落在吸热面上。为了解决这个问题，通常采用一维或二维同步跟踪太阳方位，这会增加聚光装置复杂性和投资成本。而公知的CPC聚光主要存在聚光比较低问题，如果大面积聚光采用CPC方式，根据受光管半径，需要很多CPC反射面并联或串联运行。高聚光比免跟踪聚光装置非常必要。

发明内容

本发明目的是解决现有太阳能聚光装置结构复杂、投资成本高且聚光比较低的问题，提供一种免跟踪式改性抛物面聚光器，实现免跟踪高聚光比的太阳能光线收集。

本发明提供的免跟踪二维太阳能聚光装置，包括支架，支架上安装的改性抛物面反射镜和真空吸热管，所述的改性抛物面反射镜是以函数为母线，沿z轴方向移动得到的反射面，其中，p为常数，取值范围在250～500之间，此时抛物面的焦点范围在250mm～500mm之间，z轴方向的距离一般在1000mm～2000mm，kx为线性函数，k值在(0，1]之间取值。

当入射光线与y轴构成的入射角从0～50°变化时，聚光范围在3～4倍p的圆形区域。

本发明的优点和积极效果：

(1)通过对面型的改变，使整个集热装置的光线接收角度变大，实现了收集太阳能的全天免跟踪。配合标准可调式支架，根据纬度位置一次安装，可实现全年免跟踪。

(2)与CPC等聚光器相比，本发明所提出的聚光面在增大聚光角的同时拥有较高的聚光比，而且制造相对简单，成本较低。

(3)整个集热装置在东西方向可实现单元串联、并联使用，实现系统集成。可用于太阳能海水(苦咸水)淡化太阳能热水器、太阳能开水器、太阳能空气加热器等。

附图说明

图1是免跟踪二维太阳能聚光装置示意图，

图中1是改性抛物面反射镜，2是真空吸热管，3是支架，4是调整支腿，5是固定可旋转连接螺栓，6是可移动连接螺栓。

图2是不同函数表达式的曲线图，图中7的函数表达式为8的函数表达式为10的函数表达式为9的函数表达式为y=12000x2+1100x.]]>

图3是改性抛物面三维示意图。