[发明专利]碟式太阳能聚光系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种碟式太阳能聚光系统。

背景技术

能源危机与环境危机的进一步加剧迫使各国政府纷纷投入大量资金与人力开发新能源。而太阳能光热发电正是各国科研人员特别关注的一项课题。太阳能光热发电主要有三种聚光形式，槽式系统，塔式系统和碟式系统。碟式系统与其他两种系统相比具有聚光比高、安装方便、环境要求低、聚光效率高等众多优点。三种聚光形式的参数如表1所示。

表1三种太阳能热发电系统比较

然而，现有的碟式聚光系统每个碟面只能有一个聚焦点。只有同一个焦点情况下，要实现布雷顿循环中再热循以及分高低温吸热器同时运行非常困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种多聚焦点的碟式太阳能聚光系统，以实现布雷顿循环中再热循以及分高低温吸热器同时运行。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种碟式太阳能聚光系统。该碟式太阳能聚光系统由内向外包括N个分立的环形碟面区，其中N≥2；该N个环形碟面区具有共同的中心轴线，其分别对应的抛物线方程的焦点位于该中心轴线上不同高度的位置。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明碟式太阳能聚光系统具有以下有益效果：

(1)由于多个焦点在同一直线上，从而避免了吸热器对镜面的重复遮挡；此外，管路串联过程中，管程短且以直管连接，可有效降低管路中的压力损失与热量损失；

(2)将初段吸热器与再热吸热器分开加热，可大大降低吸热器设计难度，从而可应用与低中高温分段加热的碟式-布雷顿循环；

(3)依照对每一个焦点所需的总能量需求、当地太阳能辐射强度以及镜面反射率和个焦点到镜面中心底部的距离即可得到焦点数目、每个焦点的能量密度及总量等镜面参数，灵活方便。

附图说明

图1A为根据本发明实施例碟式太阳能聚光系统的俯视图；

图1B为图1A所示碟式太阳能聚光系统剖面的左视图；

图2为根据本发明实施例碟式太阳能聚光系统中各环形碟面抛物线方程的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明公开了一种碟式太阳能聚光系统。该碟式太阳能聚光系统的碟面包括N个环形碟面区，通过每个圆环形碟面区不同的碟面抛物线方程达到每一圈都有自己的太阳能聚焦点，从而实现了同一直线上的多聚焦点。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种碟式太阳能聚光系统。图1A为根据本发明实施例碟式太阳能聚光系统的俯视图。图1B为图1A所示碟式太阳能聚光系统剖面的左视图。请参照图1A和图1B，本实施例碟式太阳能聚光系统沿半径方向从内到外包括：第一环形碟面区、第二环形碟面区和第三环形碟面区。其中，该第一环形碟面区、第二环形碟面区和第三环形碟面区具有不同的碟面抛物线方程，且三者的焦点分别位于该碟式太阳能聚光系统中心轴线不同高度的不同位置。

本实施例碟式太阳能聚光系统由于多个焦点在同一直线上，从而避免了吸热器对镜面的重复遮挡；此外，管路串联过程中，管程短且以直管连接，可有效降低管路中的压力损失与热量损失。

以下介绍本实施例碟式太阳能聚光系统中各环形碟面区的相关尺寸的设计方法。

本实施例碟式太阳能聚光系统中，该三个焦点自下而上所需能量依次为Q₁、Q₂和Q₃，太阳能流密度为q。此外，为了安装方便，每个环面并不是完整的环面，而是设置30°圆周角的扇形镜面间隙。

(1)各个环半径确定：