[发明专利]一种用于聚光系统的非成像二次反射镜

说明书

技术领域

本发明属于聚光太阳能发电技术领域，具体涉及一种用于一次镜为抛物面的二次聚光系统中的非成像二次反射镜，适用于聚光光伏、光电系统等。

背景技术

二次光学元件广泛应用于光学系统中，它们可以改变入射到初级反射镜上的光线的路径而达到获得更高聚光比的热流分布的效果，二次光学元件同时也是光学系统设计中主要的部件之一。

在聚光太阳能发电系统中，二次反射镜是非常常见的元件。聚光太阳能发电系统是采用反射镜把太阳光反射并聚集到接收器，该接收器能够聚集太阳能并将其转换为热能，利用这种热能产生的热蒸汽，推动涡轮发动机，丛而驱动发电机发电，满足电力需求。太阳能到电能的高效率转换特性，使得聚光太阳能发电技术成为具有吸引力的可再生能源项目。该系统主要有抛物面槽式系统、线性菲涅尔反射器系统等形式。一般的系统主要由接收器，反射镜等组成，一般设计中一次抛物面主要设计成抛物面形式。传统的聚光太阳能发电系统如图1所示，有凸型和凹型之分。图1(a)和1(b)分别展示的是传统凹型和凸型的二次反射镜，图中可以看到，由于成像二次反射镜的作用，光伏电池板上产生了一个环形像，中间会有部分电池没有接收到光照。

其中，二次反射镜是一般聚光太阳能发电系统中设计的重点，其作用是把来自于一次反射镜的光线反射到接收器上，以达到光线汇聚的效果。现在的二次反射镜设计主要存在两大问题，一是二次反射镜上存在暗区问题，这个暗区使得接收器的性能大打折扣；二是虽然暗区问题解决了，但接收器上得到的辐射强度非常不均匀，这对光伏电池非常不利，甚至会对其造成损害，严重降低电池寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进要求，本发明提供了一种非成像二次反射镜及其设计方法，旨在解决聚光系统中由于二次反射镜而导致的接收器的阴影区域以及其辐射强度不均匀问题。

按照本发明的一个方面，提供一种用于聚光系统的非成像二次反射镜，其通过确定二次反射镜的母线参数，使得其能够将入射到一次抛物面的平行于轴线的光反射后汇聚到接收器上并形成均匀分布的圆斑，从而实现聚光系统接收器的暗区消除并使接收器获得均匀的热流分布，其特征在于，该非成像二次反射镜为凸型的非成像二次反射镜或凹型的非成像二次反射镜，其中，

所述凸型的非成像二次反射镜设置在聚光系统的初级抛物面聚光器的焦点的上方，其曲面母线方程为：

y′=-x-(y-L)ΓxΓ+y-L+(x-(y-L)ΓxΓ+y-L)2+1]]>