[发明专利]一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能集热发电技术领域，特别涉及一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统。

背景技术

一方面人类能源消费水平不断提高，另一方面常规化石能源日益枯竭，而且常规化石能源伴随的污染物排放问题日益不能满足人们对于未来能源的需求。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型清洁能源，正越来越得到人们的重视，针对太阳能的开发工作正在日益取得进展。其中太阳能发电是对太阳能的一种高级开发应用，它通过一定的手段将太阳能最终转化成电能，以满足现代社会的电力需求。目前比较流行的太阳能发电主要分为光伏发电和太阳能热发电两种形式。其中光伏发电采用太阳能电池板或电池薄膜接收太阳光，并直接将光能转化成电能，但是在发电效率和电池寿命方面存在很大不足。太阳能热发电可分为槽式太阳能热发电、塔式太阳能集热发电和蝶式太阳能发电。槽式太阳能热发电由于聚光度不高，产生的蒸汽温度较低，因此发电效率受到制约。蝶式太阳能发电则由多个分散的小型聚光发电装置组成，单机功率小，同样不利于整体发电效率的提高。而塔式太阳能集热发电则是采用众多的反射器，将大面积的太阳光线聚集在一个吸热器上，因此可以得到很高的温度，使发电系统蒸汽初温提高，得到较高的发电效率。

太阳能集热发电厂通常建设在人烟稀少的沙漠地区，主要原因在于太阳能集热场需要一片平坦而且没有遮挡的开阔地，便于布置大量的反射镜并在中心位置建立一个具有一定高度的集热塔，吸热器就布置在中心高塔上接受从四周地面反射镜反射过来的太阳光并将光转化成热量来加热工质。目前限制集热发电效率提高的一个重要因素是集热塔效率问题。为了获得更大功率和更高的温度场，这就需要采用更多的聚光镜将更多的太阳光聚集在集热塔顶的吸热器上，与此同时，为了接收更多反射镜的反射光线，就需要将集热塔建设的很高，这对于工程建设和设备运行都是极其不利的。并且，由于余弦效应的影响，塔式集热不能完全有效的利用集热场内的太阳能。开发新型集热系统，降低吸热器高度并提高太阳能利用率对于降低集热发电造价和提高电厂可靠性具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，用以实现将大面积的太阳光线收集并集中在吸热器内部，实现光热的高效转化；吸热器产生的热量主要用来加热生产高温蒸汽，用于推动汽轮机发电，本发明也可以在海水淡化等其它需要热能的领域进行应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，包括：

吸热器25；

设置在吸热器25上的若干承光头8；

由多个相互独立的弧面聚光镜21组成的弧面聚光镜阵列；

设置在每个弧面聚光镜21焦点位置的导光头22；

以及连接导光头22和承光头8将传输光线汇集在吸热器25腔室内的若干导光缆23。

所述每个承光头8对应一个或者多个导光头22，每个导光头22只对应一个承光头8。

所述每个弧面聚光镜21有一个焦点，并有自动逐日系统，控制弧面聚光镜21对准太阳方向，使弧面聚光镜21投影截面始终与太阳光线垂直，最大程度接收太阳光线并将光线汇集于焦点。

所述导光缆23利用全反射原理，光线在导光缆23介质内经过不断全反射向前传播，导光头22作为导光缆23的光线入口。

所有的导光缆23末端均连接在承光头8上，承光头8接收沿导光缆23传输而来的光束并将之引入吸热器25的腔室内部，入射光斑在吸热器25内部叠加，形成高温温度场。

所述吸热器25布置于场地中央地面而非高塔之上，各个弧面聚光镜21布置于吸热器25的周围。

所述导光缆23的缆芯由两层折射率不同的导光介质组成，分别为中心介质和包层介质，在中心介质与包层介质的分界面光线会发生全反射，从而使在中心介质内传播的太阳光不会因为折射而造成损耗。

所述吸热器25为由吸热器外壳2和吸热器内壳6组成的双层结构，吸热器外壳2内壁与吸热器内壳6外壁之间形成外腔室10，吸热器内壳6中形成内腔室11，吸热器内壳6的底端通过入口导流管13向下伸出吸热器外壳2外，作为冷工质入口9，吸热器内壳6的顶端通过出口导流管5向上伸出至吸热器外壳2外，作为热工质出口4，承光头8安装在吸热器外壳2外部，通过承光头8将导光缆23传输而来的汇聚太阳光接引至外腔室10，并由吸热器内壳6外壁面主要吸收太阳光转化高温热能并加热工质。