[实用新型]太阳能聚光跟踪阵列水平定向汇集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种对太阳能进行阵列跟踪聚光，以固定方式进行水平定向汇集的装置。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。

在众多的太阳能利用技术中，利用太阳能产生的光热进行发电是比较有发展前景的利用方式之一。太阳能光热发电(Concentrated Solar Power，简称“CSP”)是一种太阳能聚光热发电技术，依靠各种聚光镜面将太阳的直接辐射聚集，通过加热导热介质，再经过热交换产生高温蒸气，推动汽轮机发电。光热发电的最大优势，是可以通过热量储存实现持续发电，可以实现24小时发电，因为热的储存已经比较容易实现，因此其电力是可调度的，更符合电网的需求。

CSP目前主流的几种技术路线都是按照太阳能采集方式来划分的，主要有槽式、塔式和碟式三类。

槽式光热发电技术，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，收集热量，烧水产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。由于其聚热方式是线聚焦，因而存在效率问题，还有温度的控制、保温效率以及集热管太长的问题。集热管过长和需要介质传送热量，是这种技术路线的不足。

塔式光热发电技术的聚光镜阵与塔顶的距离太远，有的镜子相距塔顶达到几公里远，且镜子既要跟踪太阳还要把聚光投射到塔顶，因此跟踪的命中率和准确度不太好解决，加上受自然气候的影响，跟踪的一致性和持续性也是个难题；每一组镜面与塔顶之间的位置不同，因此每一组镜面都需要一套跟踪控制系统，使跟踪成本与维护成本非常高。同时还需要将接收塔建得足够高，才能接受到足够的聚光光线。

碟式光热发电系统，是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动斯特林发动机进行发电。而斯特林发动机通常是安装在抛物面反射镜的前端，在跟踪过程中，抛物面反射镜和斯特林发动机都处在运动状态，使机构的复杂性提高，检修和维护成本加大；一组抛物面反射镜只能安装一台斯特林发动机，斯特林发动机的功率受到抛物面反射镜的面积限制。

在公开号为CN101329112A，名称为“光漏斗聚光定向传光中央接收式高温太阳能集热系统”的对比文件中，采用了定向偏光器将聚焦型光漏斗的光线反射后，其出光方向指向中央接收器进行热能利用。其不足在于：在高度角较低或纬度较高的地区使用时，聚焦型光漏斗和定向偏光器的边沿发生遮挡干涉，造成出光方向无法指向中央接收器，从而使太阳能利用效能严重下降。

在公开号为CN1447058A，名称为“利用阳光进行室内照明的装置”的对比文件中，所述装置由两维跟踪器、安装在两维跟踪器上的聚光器、安装在聚光器上的二次反射器、安装在聚光器上的两维调节三次反射器、两维调节四次反射器、反射镜等组成。其特征在于：聚光器将太阳直射光汇聚后，由二次反射器校正为平行光，两维调节反射器将光反射到固定地点。其不足在于：每个聚光器形成的聚光光线至少需要4维的跟踪控制才可实现将光反射到固定地点，跟踪控制电机的数量过多，跟踪成本必然居高不下。

发明内容

为了克服上述技术中的缺点和不足，本实用新型提供一种太阳能聚光跟踪阵列水平定向汇集装置，在二维跟踪控制方式下，利用具有一定倾角的定向反射抛物镜，将点聚光器形成的聚光光线反射为固定传播方向的一次反射平行光线，再通过第一固定反射镜、第二固定反射镜和水平汇集反射镜的反射，将每个聚光跟踪定向反射单元形成的聚光平等汇集到光热利用装置上；定向反射抛物镜的边沿不会对点聚光光线产生遮挡干涉，不会对聚光跟踪效果产生负面影响；每个聚光跟踪定向反射单元的方位角跟踪电机和高度角跟踪电机的执行动作一致，可利用二维跟踪控制技术，实现对大面积太阳能进行聚光跟踪，并在水平方向进行定向汇集并加以利用，得到的聚光功率更大；光热利用装置可以固定设置在地面上，建造和维护成本更低；适用的纬度范围大。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型提供一种太阳能聚光跟踪阵列水平定向汇集装置，包括：聚光跟踪定向反射单元、水平汇集反射镜、光热利用装置；聚光跟踪定向反射单元的数量最少为一组。

所述聚光跟踪定向反射单元包括：固定框架机构、方位角运动机构、聚光定向反射运动机构、高度角跟踪聚光运动机构。