[发明专利]太阳能收集装置

说明书

背景技术

本发明涉及太阳能收集装置，尤其涉及使用透镜来聚集太阳光线的聚集型收集器。

太阳能收集装置已被广泛接受，其可分为两种类型。非聚集式收集器直接接收太阳辐射，例如平行光线的辐射。这样的装置通常包括太阳能电池板或光伏电池阵列，太阳能电池板或光伏电池阵列可被加热且传递及存储太阳辐射。

另一类型的太阳能收集器被称为聚集型太阳能收集器，其使用透镜或反射镜组件将辐射反射或折射，从而将光线汇聚在更加集中的太阳能所覆盖的目标体上。

WO2009/134208公开了一种太阳能收集器，其利用透镜来聚焦太阳辐射并通过支架安装有多个太阳能电池，这些太阳能电池固定至支架基座以接收来自透镜的光。

WO 2009/125334公开了一种太阳能生成设备，其具有固定方向的聚集器，该聚集器采用具有新焦点的Fresnel(菲涅尔)透镜和平行于透镜焦点安装的线性太阳能收集器的形式，并配置为在与该线性焦点垂直的任何方向中移动以试图避免对透镜的附加定向机构的需要。

WO 2005/057092公开了一种太阳能收集系统，其中透镜用来将太阳辐射聚焦至接收体上以将辐射转换为电能和/或热能。提供枢转结构以使目标在东/西方向中旋转，从而跟踪通过透镜传送的聚集辐射。

US 2009/0272425公开了一种聚集太阳能的接收器，其利用Fresnel透镜以将太阳辐射反射并折射至热循环引擎，热循环引擎将太阳能转换为机械能，机械能进而被转换为电能。太阳能接收器的移动由太阳跟踪传感器控制并且由垂直和水平驱动电机致动。

WO 2009/002168公开了可旋转安装的透镜阵列，该透镜阵列用于将太阳辐射聚集至收集器上，收集器联接至热传递流体。当被太阳辐射加热时，该流体可被引导通过热交换器以生成用于发电的蒸汽。透镜阵列被配置为绕两个垂直轴旋转以在整天中跟踪太阳的位置。

然而，仍然需要一种装置，该装置将在整天和整年中有效地利用太阳辐射，同时具有足够稳定的设计以通过元件经受天气变化，同时使入射辐射的使用率最大化。

因此，发明人提供了太阳能聚集和支撑装置，其配置为利用和聚集太阳能，适用于频繁经历充足日光且作为暴露环境的区域中。该装置还被配置为通过元件经受天气变化而不存在能量转换效率的损失。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种太阳能聚集装置，其包括：透镜阵列，用于接收并朝多个目标聚集太阳辐射；至少一个透镜支撑结构，用于可动地安装阵列的各透镜以接收太阳辐射；第一侧向移动机构，用于使透镜相对于目标在第一侧向方向中移动；第二侧向移动机构，用于使透镜相对于目标在第二侧向方向中移动；第三侧向移动机构，用于使透镜相对于目标在上下方向中移动；第一旋转移动机构，用于使透镜绕基本在第二侧向方向中延伸的第一轴线旋转；以及至少一个驱动装置，用于驱动透镜移动机构。

优选地，该装置还包括第二旋转移动机构，用于使各透镜绕在第一侧向方向中延伸的第二轴线旋转。第二旋转方向中的透镜的旋转轴线基本垂直于第一旋转方向中的透镜的旋转轴线。

可选地，透镜支撑结构包括主支撑件，主支撑件具有安装至透镜的圆周环、中心地穿过透镜延伸的支撑轴以及从中心轴延伸至圆周环的支撑线缆。此外，透镜支撑结构还可包括安装至主支撑件的次支撑件，次支撑件包括在主支撑件周围延伸的线缆。优选地，主支撑件和次支撑件的线缆被预张紧，使得当处于拉伸情况时，线缆抵抗因所受机械力而出现的扭曲、伸长和变形。

优选地，透镜阵列被设置为多排透镜以形成透镜的网格网络，网格网络具有在第一侧向方向中的排以及在第二侧向方向中的排。

优选地，阵列的各透镜包括多个Fresnel透镜，该多个Fresnel透镜在至少两个基本平行的平面上延伸，其中一个平面位于另一个平面之上，以在透镜的平面之间提供空气流动间隙。此外，这些透镜可根据错列或多平面配置由Fresnel透镜的各个部分构成，以提供穿过组装的透镜的空气排出口或管道以使当安装和使用时所受到的风的垂直力分量最小化。翅片或其它空气流动引导元件也可附接至透镜，以有助于偏转或引导空气。这种翅片还可附接至装置的其它部件。