[发明专利]一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，属于光热发电技术 领域。

背景技术

塔式太阳能热发电技术已经在全球范围内引起能源领域的广泛兴趣，以熔盐作为 传热介质的塔式光热发电系统具有功率大，效率高，储热能力强，运行稳定等优点。典型的 塔式熔盐光热发电系统的吸热器安装于聚光塔塔顶，吸热器由吸热管密集排布而成，管径 较细，管壁较薄，在运行过程中吸热管容易出现冻堵及过热工况，影响系统的正常运行，且 需要高功率的熔盐泵将工质泵送至聚光塔顶，系统自耗电较高。

为了避免典型塔式熔盐光热系统的各种技术风险，通过二次反射塔改变光路，将 吸热器置于地面的二次反射光热技术应运而生。二次反射聚光系统包括定日境场、二次反 射塔和吸热器，太阳光线经定日镜场汇聚至二次反射塔，二次反射塔将定日镜场聚焦的太 阳光线进行二次聚焦，二次反射塔将太阳光线二次聚焦至吸热器。该系统的定日镜场多采 用360°全周镜场，二次反射镜多采用旋转双曲面，光学系统光轴为该曲面的旋转轴，光轴沿 竖直方向。地面吸热器开口朝上，吸热器所使用的传热工质以熔盐、超临界二氧化碳、气体、 固体颗粒等。

一个采用二次反射技术的电站，通常采用多个二次反射塔，每个塔正下方有一个 吸热器，产生的热工质通过互联管道汇集到常规岛中的大容量蓄热罐中供电站调配发电。

但对于中高纬度地区，南镜场的光学效率比北镜场低很多，同样的能量输出需要 更多的定日镜。现有的二次反射镜场多采用环状布局，镜场的南北跨度和东西跨度相差不 大，且单塔单模块规模较大，在电站模块化布局时会浪费大量的土地；现有的二次反射镜光 轴都是沿竖直方向的，且每座塔下设置一台吸热器，加热后的工质需要通过较长的管道汇 聚到常规岛中的大容量蓄热罐，热工运行模式较复杂，长距离管道散热较大。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种多二次反射塔 共焦点的太阳能光热镜场系统，该系统只选用北镜场余弦效率最高的区域，最大限度地提 高了光学效率，同等规模下节省了定日镜数量，电站单位成本大幅降低，采用狭长的椭圆形 或菱形单侧镜场，进行镜场模块化组合的策略更加灵活，大大降低了土地的浪费。

本发明所采用的技术方案是：一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统， 由若干镜场组合模块和一个吸热器组成，所述的每个镜场组合模块均由镜场和二次反射塔 构成，镜场通过二次反射塔中的二次反射镜将二次反射光线汇聚到近地面的吸热器内，其 中，镜场由若干定日镜组成的呈椭圆形镜场或菱形镜场，镜场组合模块之间紧密排布在一 起。

在本发明中：所述的镜场为二次反射塔下余弦效率最高区域的北镜场。

在本发明中：所述的二次反射镜为不同焦距的双曲面或椭球面的反射境，各镜场 的光线都聚焦到各自二次反射镜的上焦点，并共同汇聚到近地面处的公共下焦点即吸热器 内。

本发明的有益效果：

1．只选用北镜场余弦效率最高的区域，最大限度地提高了光学效率，同等规模下节省 了定日镜数量，电站单位成本大幅降低；

2.采用狭长的椭圆形或菱形单侧镜场，进行镜场模块化组合的策略更加灵活，大大降 低了土地的浪费；

3.为每块镜场定制了不同焦距的二次反射镜（双曲面或椭球面），各镜场的光线都聚焦 到各自二次反射镜的上焦点，并共同汇聚到近地面处的吸热器内（公共下焦点），实际操作 中可以达到任意高的聚光比。

附图说明

图1是本发明的系统示意图；

图2是本发明中的椭圆镜场的系统示意图；

图3是本发明中的菱形镜场的系统示意图；

图4是本发明中北半球春分日余弦效率分布图。

其中：1.镜场；2.二次反射塔；3.二次反射光线；4.吸热器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1