[发明专利]一种高倍率线性菲涅尔聚光装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光装置，特别是涉及一种高倍率线性菲涅尔聚光装置。

 

背景技术

太阳能作为一种洁净、环保的能源，长期以来人们一直致力于对其的开发和利用。特别是近年来，由于油价的不断攀升和对环境保护要求的提高，以及大气二氧化碳排放量的限制，各国更加努力地开展了太阳能利用方面的研究，特别是对如何更高效地获得和利用太阳能投入了更多的精力。

太阳能光热发电是实现大功率发电、替代常规能源的最为经济的手段之一，太阳能光热发电的三种方式各自优势缺点非常明显，如：塔式效率高，但一次性投入大；槽式成本低，但相对塔式和碟式效率低；碟式单机可标准化生产，但规模很难做大。

聚光光伏（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，聚光光伏也是实现低成本太阳能发电的一种选择，聚光方式中菲涅尔阵列方案也是其一。

线性菲涅尔太阳能聚光装置主要包括线性菲涅尔反射镜镜条系统及接收装置，该线性菲涅尔反射镜镜条系统包括线性反射镜镜条场，该线性反射镜镜条场由多个并排平行设置的反射镜镜条组成，同时这些反射镜镜条可通过跟踪装置驱动以跟踪太阳的运动，持续保证将入射光反射到接收装置。这些反射镜镜条反射的太阳光被集中射向设置于这些反射镜镜条上方的接收装置内，通过该接收装置将太阳能转化为热能或电能。通常一个接收装置可设置在多个反射镜镜条之间，以便接收该多个反射镜镜条反射的太阳光。

目前的线性菲涅尔太阳能聚光系统中,菲涅尔镜场水平直线地布置，贴近基础面如地面，带来一些不便的因素，例如1、通常而言贴近地面的灰尘污染比较多；2、一定时间后菲涅尔镜场的反射镜镜条面灰尘增厚，严重减少了反射镜镜条的反射能力，需要较短周期的定期清洗，同时因为菲涅尔镜场紧密排列布置于地面之上，操作人员并不方便清洗，只有将反射镜镜条转动到垂直位置，操作人员从反射镜镜条之间的缝隙中进入进行操作，如此反射镜镜条的宽度必须很宽，例如2米，此尺寸较大，所需强度提高，制作成本很难下降；3、反射镜镜条一般为平板反射镜设计，从理论上说，平板反射镜镜条的宽度与接收器的宽度相近，为了提高跟踪角度的容差性，接收装置的接受宽度大于平板反射镜镜条的宽度；为了获得菲涅尔镜场的布置对称和更少的端部损失效应（汇聚的光线偏出接受器的轴向过多），目前的镜场一般采用南北布置，如此需要跟踪的范围较宽，例如正负80度，因此反射镜镜场特别是镜场边缘的反射镜镜条的容差率很小（或所需的接收装置的宽度很宽），为获得更高的聚光倍数和更好的容差率以及降低成本，反射镜镜场宽度很宽，反射镜镜条的转轴数目众多，成本高、可靠性差，且接收装置被布置的超出镜场平面的高度低于本组镜场宽度的一半，一般为本组镜场宽度的1/4左右；4、反射镜镜场水平直线布置，反射镜镜条在跟踪的过程中，特别是每组反射镜镜场的边缘反射镜镜条之间的遮光率很严重（前反射镜镜条的背部遮挡了后反射镜镜条反射来的光线），降低了反射镜镜条的聚光效率；5、反射镜镜场直接布置于地面之上，占地面积较大，土地利用率不高，浪费了土地资源；6、普遍存在聚光倍数较低（镜片总宽度与吸收管宽度或直径之比一般为30-60倍左右）导致的热效率低的问题。

因此如何提高菲涅尔的反射镜场的聚光倍数、聚光效率及可靠性，克服检修和维护不便，降低建设成本和提高场地利用率等问题，成为线性菲涅尔聚光技术的重大课题。

 

发明内容

本发明的目的主要在于解决如下问题：1、聚光倍数较低导致的热效率、热参数低的问题；2、引起聚光装置聚光效率不高的空气粉尘污染、容差率低和遮挡严重的问题；3、聚光装置检修和维护的不便问题；4、聚光装置占地面积大，土地利用率不高的问题；5、其它一些影响成本及可靠性的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种高倍率线性菲涅尔聚光装置，包括反射镜镜场、接收装置，其特征在于：反射镜镜场包括至少4组一维线性汇聚反射镜镜条；线性接收装置平行于反射镜镜条布置，接收装置的高度值超过镜场宽度值的一半（接收装置的高度值定义为接收装置位置与多轴平行布置的反射镜镜条轴线的平均高度差）；接收装置内布置有二次光学聚光装置。

在进一步的实施方式中，所述反射镜镜场的一维线性的汇聚反射镜镜条为柱面汇聚反射镜镜条，反射镜镜条组数为4组~10组，反射镜镜场跟踪过程中各反射镜镜条具有相同转动角度，减少转轴数量，降低成本、提高可靠性和跟踪精度。

在进一步的实施方式中，所述接收装置的高度值为镜场宽度值的0.55~0.85倍。