[发明专利]一种倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能聚光集热技术领域，具体涉及一种倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置及方法。

背景技术

由于太阳辐照不连续不稳定，使太阳能热发电系统经常在偏离设计工况运行，引起变辐照时太阳能净发电效率远远偏离峰值效率，从而导致太阳能热发电全年效率低。因此，如何提高变辐照时的聚光集热效率是太阳能热发电技术研究的核心。

传统的线性跟踪太阳能聚光集热系统采用单轴水平跟踪，如槽式太阳能聚光集热器和线性菲涅尔式太阳能聚光集热器，其跟踪轴水平布置，对于中高纬度地区会造成变辐照光学损失大的问题，因此全年聚光集热效率低。

为实现槽式太阳能集热系统双轴跟踪，美国Sandia国家实验室将一块槽式太阳能聚光镜固定于一个可移动的台架上，台架通过跟踪装置实时跟踪太阳光。实验结果表明，跟踪精度存在较大误差，而且台架规模小，无法实现规模化。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置及方法，以实现线性跟踪太阳能聚光集热场变辐照高效聚光集热。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置，包括高度可调底座2以及固定于高度可调底座2上的线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1；所述线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1包括多组线性跟踪太阳能聚光集热单元，每组线性跟踪太阳能聚光集热单元包括多个串联连接的线性跟踪太阳能聚光集热单元；所述线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1在高度可调底座2的带动下能够改变任意一端的高度。

所述高度可调底座2包括油箱2-1，通过吸油管2-7与油箱2-1连接的大活塞2-2和小活塞2-3，在小活塞2-3与油箱2-1连接的吸油管2-7上设置有第一单向阀2-4，在大活塞2-2与油箱2-1连接的吸油管2-7上设置有截止阀2-5，在大活塞2-2与和小活塞2-3连接的管路上设置有第二单向阀2-6；所述线性跟踪太阳能聚光集热单元固定在大活塞2-2上方。

所述线性跟踪太阳能聚光集热单元包括线性跟踪聚光镜1-1、集热管1-2和支架1-3，所述线性跟踪聚光镜1-1通过支架1-3固定于高度可调底座2上，所述集热管1-2固定于抛物槽式线性跟踪聚光镜1-1的聚光轴线上；各线性跟踪太阳能聚光集热单元的集热管1-2被无缝串联连接构成集热管回路。

所述线性跟踪聚光镜1-1为抛物槽式线性跟踪聚光镜或线性菲涅尔式线性跟踪聚光镜。

上述所述倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置的聚光集热方法，开启高度可调底座2，根据所在地理位置和太阳高度角的变化调节线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1两端高度，线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1根据太阳入射角的变化围绕倾斜轴旋转跟踪；抛物槽式线性跟踪聚光镜1-1反射汇聚太阳光，将太阳光反射到位于抛物槽式线性跟踪聚光镜1-1焦线处的集热管1-2上，加热集热管1-2中的传热流体，从而将传热流体的热能进行利用；

所述高度可调底座2调节线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1两端高度的方法为：采用电驱动或者手动提起小活塞2-3，小活塞2-3下端油腔容积增大，形成局部真空，这时第一单向阀2-4打开，通过吸油管2-7从油箱2-1中吸油；用力压下小活塞2-3，小活塞2-3下腔压力升高，第一单向阀2-4关闭，第二单向阀2-6打开，油液经管道输入大活塞2-2的下腔，迫使大活塞2-2向上移动，大活塞2-2与线性跟踪太阳能聚光集热单元固连，从而顶起线性跟踪太阳能聚光集热单元的支架1-3；再次提起小活塞2-3吸油时，第二单向阀2-6自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了线性跟踪太阳能聚光集热单元的支架1-3不会自行下落；不断地往复提起压下小活塞2-3，就能不断地把油液压入大活塞2-2的下腔，使线性跟踪太阳能聚光集热单元逐渐地升起；如果打开截止阀2-5，大活塞2-2下腔的油液通过管道、截止阀2-5流回油箱2-1，线性跟踪太阳能聚光集热单元的支架1-3就向下移动；从而能够改变线性跟踪太阳能聚光集热单元阵列1两端的高度。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明提供的倾斜轴线性跟踪太阳能聚光集热装置及方法，能在每天不同时段实现南北向高度可调功能，改变聚光镜采光口法平面方向，从而减小太阳光入射方向与聚光镜采光口法线方向不平行引起的余弦损失，使年均聚光集热效率提高约7个百分点。