[发明专利]太阳能反射器元件与支撑结构的铰接式连接系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能反射器元件与支撑结构的铰接式连接系统。一方面该系统在反射器元件的寿命期间抵抗作用在系统上的力时保证空间和时间的不动性（连续性和永久性），同时在将反射器元件固定及锚定到支撑结构的处理过程中保证时间弹性的平衡，其最小化反射器元件保持其在放松的平衡位置上时获得的应力，并因此保留了其光学集中特性。

该铰接式连接系统可应用到通过太阳辐射集中的发电领域内的反射器元件与支撑结构的连接。

背景技术

包括本发明在内的技术被称为太阳能热集中技术，由于集中太阳辐射时获得的高温，其允许获得的热蒸汽或空气用于按照常规方法的发电中。

从由太阳辐射集中发电的不同变型中，本发明的固定元件对象的使用对抛物线型槽（PTC）技术是相当有利的。

在本发明的上下文中，槽型几何形状是用来表示由平行线形成的表面和在表面的任何点与垂直于其的平面交叉确定的连贯曲线。在特定情况下，其中所提到的截面定义了一个大致抛物曲线，可以说它有一个抛物线型槽几何形状。

抛物线型槽技术使用收集器，该收集器通过一系列具有抛物线型槽截面的反射器捕获太阳辐射，所述抛物线型槽截面将太阳光线集中到位于反射器焦线内的接收管上。工作流体流过此管被加热时，直到最后它的热量转移到锅炉或蓄电系统。反射器和接收管（也称为吸收器管）都组装到金属结构上，该金属结构为系统提供刚度并允许执行围绕旋转轴跟踪太阳的运动以优化入射辐射。由反射器、吸收器管、支撑结构和跟踪系统形成的组件被称为太阳能集热器。

用于捕捉辐射的反射器在其制造中必须具有高几何精度的集中，这由被称为截距系数的反射器固有特性定义。截距系数被定义为存在于反射器在吸收器管上反射的能量和照射反射器的总能量之间的比率，以百分比表示。

太阳能集中站的收集器是一个精确的系统，在其中组装捕获系统的结构必须具有足够的定位精度使得当组装反射器和吸收器管时，其彼此相对的位置能尽可能接近理论位置，并因此保持已制造的反射器具有的截距系数。

然而，反射器在支撑结构上的设置和固定并不保证由反射器的截距系数定义的吸收器管上反射的太阳辐射的百分比，而是假设一旦组装过程结束会有不可避免的截距损失。所述的截距损失或多或少是重要的，这取决于金属结构的制造和组装精度、反射器的表面质量以及反射器和结构之间的连接质量。

这使得有必要使用昂贵的工艺来制造和组装金属结构，保证最小的精度即使如此截距损失仍旧是不可避免的。同样地，反射器和结构之间的连接成为反射器制造工艺中一个关键的参数，其需要很高的组装精度，这使得它们接近合理技术的限度并且需要非常昂贵的质量控制。

捕获太阳辐射以生成太阳热能的功能部件是收集器。由于近年来这一产业经历了巨大的发展，出现了各种各样的收集器设计，其中一些例子可参见文件ES2274710A1和ES2326303A1。

目前在生产厂中建造和操作的以抛物线型槽技术为基础的所用的收集器类型虽然具有不同的变体，但具有相同的基本特征。每个收集器的通用使用长度在100米和150米的范围内。反过来，每个收集器细分成一般是12米长的模块，其在组装过程中形成建设性单元。每个模块都由以下基本元件组成：

-抛物线型槽反射器：太阳辐射直接照射反射器，反射器将其反射和集中在挤出的抛物线的焦线上。多种变化的反射器具有不同的材料，如塑料、玻璃、金属……然而，到现在为止，已证明其有效性并在太阳能领域商业使用的反射器使用的是玻璃基板。抛物线型的太阳能反射器的一个典型配置是一个单片或层状玻璃，热处理可有可无，4或5毫米厚，并具有大概1700毫米乘以1600毫米的展开尺寸。一般来说，每个模块有28个在其上布置并沿7个抛物线型槽截面组装的反射器，这样每个截面由四个独立的反射器组成。

-吸收器管：它接收来自反射器的集中辐射，它将以热能形式传递给在其中循环的流体。

-机械支撑结构：它用于支撑剩余部件以确保相对于彼此的相对位置，并为系统提供刚性。

-跟踪系统：机械装置围绕单个轴线来转动组件以优化在反射器的孔径区域上的入射太阳辐射。