專利名稱：一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能聚光裝置，特別是涉及一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置。
背景技術：
太陽能作為一種潔凈、環(huán)保的能源，長期以來人們一直致力于對其的開發(fā)和利用。特別是近年來，由于油價的不斷攀升和對環(huán)境保護要求的提高，以及大氣二氧化碳排放量的限制，各國更加努力地開展了太陽能利用方面的研究，特別是對如何更高效地獲得和利用太陽能投入了更多的精力。太陽能光熱發(fā)電是實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的最為經(jīng)濟的手段之一，太陽能光熱發(fā)電的三種方式各自優(yōu)勢缺點非常明顯，如塔式效率高，但一次性投入大；槽式成本低，但相對塔式和碟式效率低；碟式單機可標準化生產(chǎn)，但規(guī)模很難做大。聚光光伏(CPV)是指將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術，聚光光伏也是實現(xiàn)低成本太陽能發(fā)電的一種選擇，聚光方式中菲涅爾陣列方案也是其一。線性菲涅爾太陽能聚光裝置主要包括線性菲涅爾反射鏡鏡條系統(tǒng)及接收裝置，該線性菲涅爾反射鏡鏡條系統(tǒng)包括線性反射鏡鏡條場，該線性反射鏡鏡條場由多個并排平行設置的反射鏡鏡條組成，同時這些反射鏡鏡條可通過跟蹤裝置驅(qū)動以跟蹤太陽的運動，持續(xù)保證將入射光反射到接收裝置。這些反射鏡鏡條反射的太陽光被集中射向設置于這些反射鏡鏡條上方的接收裝置內(nèi)，通過該接收裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能或電能。通常一個接收裝置可設置在多個反射鏡鏡條之間，以便接收該多個反射鏡鏡條反射的太陽光。目前的線性菲涅爾太陽能聚光系統(tǒng)中，菲涅爾鏡場水平直線地布置，貼近基礎面如地面，帶來一些不便的因素，例如I、通常而言貼近地面的灰塵污染比較多；2、一定時間后菲涅爾鏡場的反射鏡鏡條面灰塵增厚，嚴重減少了反射鏡鏡條的反射能力，需要較短周期的定期清洗，同時因為菲涅爾鏡場緊密排列布置于地面之上，操作人員并不方便清洗，只有將反射鏡鏡條轉(zhuǎn)動到垂直位置，操作人員從反射鏡鏡條之間的縫隙中進入進行操作，如此反射鏡鏡條的寬度必須很寬，例如2米，此尺寸較大，所需強度提高，制作成本很難下降；3、反射鏡鏡條一般為平板反射鏡設計，從理論上說，平板反射鏡鏡條的寬度與接收器的寬度相近，為了提高跟蹤角度的容差性，接收裝置的接受寬度大于平板反射鏡鏡條的寬度；為了獲得菲涅爾鏡場的布置對稱和更少的端部損失效應(匯聚的光線偏出接受器的軸向過多)，目前的鏡場一般采用南北布置，如此需要跟蹤的范圍較寬，例如正負80度，因此反射鏡鏡場特別是鏡場邊緣的反射鏡鏡條的容差率很小(或所需的接收裝置的寬度很寬)，為獲得更高的聚光倍數(shù)和更好的容差率以及降低成本，反射鏡鏡場寬度很寬，反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸數(shù)目眾多，成本高、可靠性差，且接收裝置被布置的超出鏡場平面的高度低于本組鏡場寬度的一半，一般為本組鏡場寬度的1/4左右；4、反射鏡鏡場水平直線布置，反射鏡鏡條在跟蹤的過程中，特別是每組反射鏡鏡場的邊緣反射鏡鏡條之間的遮光率很嚴重(前反射鏡鏡條的背部遮擋了后反射鏡鏡條反射來的光線)，降低了反射鏡鏡條的聚光效率；5、反射鏡鏡場直接布置于地面之上，占地面積較大，土地利用率不高，浪費了土地資源；6、普遍存在聚光倍數(shù)較低(太陽光垂直入射時反射鏡鏡條受光總寬度與吸收管寬度或直徑之比一般為30-60倍左右)導致的熱效率低的問題。因此如何提高菲涅爾的反射鏡場的聚光倍數(shù)、聚光效率及可靠性，克服檢修和維護不便，降低建設成本和提高場地利用率等問題，成為線性菲涅爾聚光技術的重大課題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的主要在于解決如下問題1、聚光倍數(shù)較低導致的熱效率、熱參數(shù)低的問題；2、引起聚光裝置聚光效率不高的空氣粉塵污染、容差率低和遮擋嚴重的問題；3、聚光裝置檢修和維護的不便問題；4、聚光裝置占地面積大，土地利用率不高的問題；5、其它一些影響成本及可靠性的問題。為解決上述問題，本實用新型提供了一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于反射鏡鏡場包括至少4組一維線性匯聚反射鏡鏡條；線性接收裝置平行于反射鏡鏡條布置，接收裝置的高度值超過鏡場寬度值的一半(接收裝置的高度值定義為接收裝置位置與多軸平行布置的反射鏡鏡條軸線的平均高度差)；接收裝置內(nèi)布置有二次光學聚光裝置。在進一步的實施方式中，所述反射鏡鏡場的一維線性的匯聚反射鏡鏡條為柱面匯聚反射鏡鏡條，反射鏡鏡條組數(shù)為4組 10組，反射鏡鏡場跟蹤過程中各反射鏡鏡條具有相同轉(zhuǎn)動角度，減少轉(zhuǎn)軸數(shù)量，降低成本、提高可靠性和跟蹤精度。在進一步的實施方式中，所述接收裝置的高度值為鏡場寬度值的O. 55 O. 85倍。優(yōu)選地，所述反射鏡鏡場的垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)反射鏡鏡條轉(zhuǎn)軸軸心位置呈曲線布置，以獲得較少的遮光率。優(yōu)選地，每個單元的反射鏡鏡場中，所述反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線布置。在進一步的實施方式中，所述反射鏡鏡條的寬度不一致，所述反射鏡鏡條所處位置越接近接收裝置正下方的中心位置，其對應的反射鏡鏡條的寬度越寬，以使各反射鏡鏡條獲得相近的容差率，并減少反射鏡鏡條數(shù)量。優(yōu)選地，所述反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線擬合為兩段直線；兩段直線為所形成的夾角小于180°的內(nèi)凹對稱分布的直線布置，左右分別使用連桿式多組聯(lián)動，減化結(jié)構(gòu)，降低成本。進一步地的實施方式中，在反射鏡鏡場的下底部設置維護檢修空間，人員及裝備通過此空間接近反射鏡組等裝置機構(gòu)，進行安裝調(diào)試、清潔維修等工作。在進一步的實施方式中，所述菲涅爾聚光裝置可以應用于光伏領域，所述接收裝置包括線性布置的太陽能電池組。在此應用方式中，線性布置的太陽能電池組沿線性焦線平行的方向上設置的二次光學聚光裝置為復合拋物聚光器裝置(CPC)，對焦線方向的光線進行一定的匯聚，形成沿焦線方向排布的間斷準二維聚光接收。在進一步的實施方式中，所述菲涅爾聚光裝置可以應用于光熱領域時，所述接收裝置包括線性布置的集熱器。在進一步的實施方式中，所述接收裝置為U型集熱器，實現(xiàn)從同一端方向輸入和輸出，減少反射鏡鏡場內(nèi)的干管長度，減少聚光裝置的整體成本；且每個U型集熱器出口處安裝溫控閥，通過檢測出口介質(zhì)的溫度，控制流量的大小，保持穩(wěn)定溫度的傳熱介質(zhì)輸出和運行安全。優(yōu)選地，所述線性集熱器包括玻璃套管、內(nèi)層吸收管和二次光學聚光裝置，其中二次光學聚光裝置具體實施為復合拋物聚光器裝置(CPC)。在進一步的實施方式中，所述玻璃套管和內(nèi)層吸收管形成的空間保持真空狀態(tài)，以減少集熱器內(nèi)部的對流熱損失且保護內(nèi)層吸收管的吸收涂層，延長使用壽命。優(yōu)選地，所述玻璃套管和內(nèi)層吸收管形成的空間內(nèi)通過連續(xù)或間歇抽氣，保持動態(tài)真空狀態(tài)。 在進一步的實施方式中，所述內(nèi)層吸熱管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)輸出端的溫度高于320°C，低于 5500C ο優(yōu)選地，所述內(nèi)層吸熱管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)輸出端的溫度高于350°C，低于450°C;獲得高倍的菲涅爾的聚光倍率的同時，獲得高效的集熱器接收效率，降低因追求高溫度帶來的高輻射損失問題。在進一步的實施方式中，在反射鏡鏡場的下底部設置維護檢修空間，至少部分所述維護檢修空間距離地面高度大于等于I. 5米。在進一步的實施方式中，所述維護檢修空間可以綜合利用，例如，可作為停車場或糧食、蔬菜、花卉基地或建筑屋頂?shù)鹊取?br>
下面將參照附圖對本實用新型的具體實施方案進行更詳細的說明，在附圖中圖1-1是本實用新型的高倍率線性菲涅爾聚光裝置的陣列布置示意圖；圖1-2是本實用新型的高倍率線性菲涅爾聚光裝置的入射光線夾角示意圖；圖2是本實用新型的一種實施例的高倍率線性菲涅爾聚光裝置整體結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖3是本實用新型的一種實施例的反射鏡鏡場結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖4是本實用新型的單個反射鏡鏡條的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型的接收裝置為光伏太陽能電池組的結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖6是本實用新型的實施例的接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型的實施例的接收裝置橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖1-1是本實用新型的高倍率線性菲涅爾聚光裝置的陣列布置示意圖；常規(guī)的菲涅爾反射鏡鏡場2設置貼近基礎面沿水平方向直線布置，為了獲得更優(yōu)的一些性能，本聚光裝置布置如圖I所示，高倍率線性菲涅爾聚光裝置的陣列由多個菲涅爾聚光裝置單元陣列布置，例如101、102和103，每個菲涅爾聚光裝置單元的整體結(jié)構(gòu)I，主要包括架高布置的反射鏡鏡場2和接收裝置3 ;其中反射鏡鏡場2包括至少4組一維線性的匯聚反射鏡鏡條，接收裝置3平行反射鏡鏡條布置，接收裝置3的高度值超過鏡場寬度值的一半(接收裝置的高度值定義為接收裝置位置與多軸平行布置的反射鏡鏡條軸線的平均高度之差)；接收裝置3內(nèi)布置有二次光學聚光裝置。目前常見的常規(guī)線性菲涅爾聚光系統(tǒng)接收裝置高度一般在鏡場寬度的一半以下，常見為1/4左右，其匯聚至接收裝置的光線夾角較大，一般為95°至125°，本實用新型裝置的接收裝置3較常規(guī)菲涅爾聚光系統(tǒng)的接收裝置位置要高，例如接收裝置的高度值為鏡場寬度值的O. 55 O. 85倍，優(yōu)選為二者比值O. 6 O. 8倍，因此匯聚入射至接收裝置的入射光線夾角較小(見圖1-2)，例如60° 80° ;又因為構(gòu)成太陽能鏡場的各反射鏡鏡條為具有一維匯聚能力的柱面匯聚反射鏡鏡條，且其到達接收裝置位置的匯聚光像隨入射光線角度的變化從過聚焦到欠聚焦周期逐漸變化，但接收裝置高度處于O. 55 O. 85倍寬度時，相同寬度的匯聚反射鏡條具有相對較小的平均光像寬度，能獲得相對較高的一次匯聚聚光倍率(各條柱面匯聚反射鏡的寬度之和與匯聚于接收裝置接收口的光線寬度之比)；與此同時，接收裝置3內(nèi)布置的二次光學聚光裝置所形成的光線匯聚能力也與射入光線的夾角有很大關系，入射光線夾角越小，二次光學聚光裝置的匯聚聚光倍率越高，特別是夾角小于90度后，其匯聚能力上升更多；整體線性菲涅爾聚光裝置的總匯聚聚光倍率為一次聚光倍率與二次光學聚光裝置的二次聚光倍率的乘積，因此本實用新型可以實現(xiàn)在使用較少的反射鏡鏡條組數(shù)的同時實現(xiàn)較高的匯聚倍數(shù)。例如采用非常經(jīng)濟的反射鏡鏡條組數(shù)，例如4組 6組，完成至少100以上的聚光倍率的太陽光匯聚，當軸數(shù)為6 ·10組時，最高匯聚倍數(shù)可至180 200倍以上，并還能保持較高的跟蹤角度容差值，可靠而實用；目前較為流行的Compact Linear Fresnel Ref lector (CLFR)技術中,普遍采用具有多于12組的反射鏡組數(shù)，每組反射鏡鏡條對應具有單獨的反射鏡鏡條旋轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動，昂貴而且復雜，跟蹤精度不易控制，另外還造成相鄰反射鏡鏡條之間的遮光率增大，或為獲得較少遮光率帶來土地面積使用率的下降；且多軸模式下帶來過多的安裝、維護、維修、運行成本的增大，盡管如此該技術的常見光線聚光倍率仍不算高(一般在30 60倍)，整體經(jīng)濟性明顯不足；本實用新型將維護檢修空間設置在反射鏡鏡場的下底部，人員及裝備通過此空間接近反射鏡組等裝置機構(gòu)，方便進行安裝調(diào)試、清潔維修等工作(文中描述的總聚光倍率的定義為光線垂直入射時每個菲涅爾聚光裝置單元的反射鏡鏡條受光總寬度與集熱器內(nèi)部布置的吸收管直徑或光伏電池軸向上的寬度之比)。—般線性菲涅爾反射鏡場的反射鏡鏡條整體水平布置于地面之上，為了相互反射鏡鏡條之間的小遮擋率，相鄰反射鏡之間的距離較大，太陽能鏡場的土地面積使用率較低。本實用新型的反射鏡鏡場2包括多條平行布置的反射鏡鏡條4組成，每個單元的反射鏡鏡場2中，所述反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線布置，在實現(xiàn)鏡條緊密排列的同時可以減少或完全避免反射鏡鏡場2內(nèi)部陣列布置的多個反射鏡鏡條4之間的相互遮擋損失以獲得較少的遮光率；為了簡化跟蹤驅(qū)動模式，反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線擬合為兩段直線；兩段直線為所形成的夾角小于180°的內(nèi)凹對稱分布的直線布置，左右分別使用連桿式多組聯(lián)動，減化結(jié)構(gòu)，降低成本。如圖1-1所示，將原布置于凹形的曲線同側(cè)上的反射鏡鏡條4,例如反射鏡鏡條4-1、反射鏡鏡條4-3和反射鏡鏡條4-5,擬合布置于同一條直線上，且每片反射鏡鏡條4之下布置有聯(lián)動連桿11，以實現(xiàn)連桿方式的多反射鏡鏡條4聯(lián)動，減化結(jié)構(gòu)，降低成本。為提高反射鏡鏡場2的機械強度，在反射鏡鏡場2下部設置拱形支撐結(jié)構(gòu)12，用于支撐反射鏡鏡場2。多個反射鏡鏡條4的寬度不一致，其中反射鏡鏡場2中間位置布置的反射鏡鏡條4-5較兩邊布置的反射鏡鏡條4-1和反射鏡鏡條4-3的寬度要寬，即每組反射鏡鏡場2內(nèi)部布置的反射鏡鏡條4的寬度與其布置在鏡場內(nèi)的位置有關，所處位置越接近接收裝置3正下方的中心位置，其對應的反射鏡鏡條4的寬度越寬，在使各反射鏡鏡條4獲得相近的光學容差能力的同時，減少反射鏡鏡條數(shù)量；反射鏡鏡條4的寬度不宜制作過大，在節(jié)省材料和空間的同時，也能提高反射鏡鏡條4的反射鏡精度；因本設計的反射鏡鏡條4的面型為柱面，具有一定的匯聚能力，同時反射鏡鏡場2的一定布置，例如南北布置，所需跟蹤角度的范圍較寬，且能在繞自身的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的過程中，存在欠焦和過焦現(xiàn)象，在保證一定的高容差角度后，反射鏡鏡條4的寬度與接收裝置3的開口相當，或者更寬，也能將不同時刻的太陽光反射至相同的空間內(nèi)，并且還有足夠的容差角度，如此可以可靠地獲得更高的聚光倍數(shù)，獲得更好的傳熱介質(zhì)溫度，降低裝置的所需強度，減少建設成本；實際操作中反射鏡鏡場2設置為平板反射鏡鏡條和特殊柱面的反射鏡鏡條，在獲得較好的反射鏡鏡條聚光的同時，可以有效地控制降低成本；在反射鏡鏡場2的焦線位置布置接收裝置3。該菲涅爾聚光裝置可以應用于光熱領域，接收裝置3為線性集熱器，如圖1-1所 示，接收裝置3包括單個平行布置于反射鏡鏡場的集熱器；為獲得較高聚光倍率，反射鏡鏡場2包括至少6組反射鏡陣列；優(yōu)選地，接收裝置的高度值為鏡場寬度值的O. 6 O. 8倍，對應反射鏡兩個端邊反射光線與接收器位置形成的夾角為64° 80°。一個實際例子為，單列聚光裝置單元開口為15m，集熱器布置于10. 5m高，按照上述布置方式并行布置的多列反射鏡鏡條將太陽光匯聚于包含二次光學的集熱器內(nèi)部布置的吸收管表面，在保證反射鏡鏡條具備較寬的的跟蹤角度容差率的同時，吸收管還可以獲得100 200倍的聚光倍率，優(yōu)選為，聚光倍率120 150倍；實際例子中，聚光裝置單元中吸收管外徑為100mm，聚光倍率為120倍，內(nèi)部的傳熱介質(zhì)的輸出端溫度可以控制在350°C 550°C之間，優(yōu)選地，所述內(nèi)層吸熱管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)輸出端的溫度高于350°C，低于450°C ;獲得高倍的菲涅爾聚光倍率的同時，獲得高效的集熱器接收效率，降低因追求高溫度帶來的高輻射損失問題。在反射鏡鏡場的下底部設置維護檢修空間，至少部分所述維護檢修空間10距離地面高度大于等于I. 5米；以方便工作人員在鏡場下方或后下方對反射鏡鏡場2檢查和維修，當從下方對鏡面進行清潔維護時，鏡條角度調(diào)整為豎立或偏向下方。另外如此的設計還可以將反射鏡鏡場2相對遠離地面，起到防潮濕和防灰塵的效果；一定程度減少塵埃層對太陽光線的消光效應；維護檢修空間10之下還可以設計成停車場或糧食、花卉種植基地，而且該菲涅爾聚光裝置還可以布置于建筑屋頂?shù)鹊龋浞掷萌找婢o張的寶貴土地資源。該菲涅爾聚光裝置也可以應用于光伏領域，此時接收裝置3包括線性布置的太陽能電池組，將反射匯聚的光轉(zhuǎn)化成電能輸出，線性布置的太陽能電池組沿線性焦線平行的方向上可進一步設置復合拋物聚光器裝置(CPC)，不需要在此維度內(nèi)進行主動跟蹤，即可對焦線方向的光線進行一定的匯聚，形成沿焦線方向排布的間斷準二維聚光接收。本菲涅爾聚光裝置的離地一定高度的維護檢修空間10的設計、反射鏡鏡場2各軸心的凹型曲線布置設計、反射鏡鏡條4的柱面設計，較之傳統(tǒng)的菲涅爾鏡場水平直線地布置于地面上，具有很多優(yōu)點例如，減少了貼近地面的灰塵擾動比較多，且潮氣較重的弊端，太陽光線避開塵埃層直接入射菲涅爾鏡場和接收裝置，減少消光效應，提高聚光效率；避開塵埃層，具有更長的清洗周期，操作人員在定期清洗時輕松方便，且操作環(huán)境優(yōu)越，在反射鏡鏡場2底下的陰涼區(qū)進行輕松的巡檢及維護清洗；反射鏡鏡條4寬度不為了清洗人員進入反射鏡鏡條之間而設計的很寬，因此所需制作成本下降；反射鏡鏡條4設置成柱面匯聚結(jié)構(gòu)，較之平板反射鏡鏡條，具有一定的匯聚能力，在所需大范圍跟蹤角度時，只需反射鏡鏡條完成欠焦和過焦即可，反射鏡鏡條4的寬度可以與接收裝置3的寬度相近，甚至寬很多，尺寸范圍較寬，具有更高的聚光倍數(shù)和更好的容差率。圖1-2是本實用新型的高倍率線性菲涅爾聚光裝置的入射光線夾角示意圖；如圖1-2所示，反射鏡鏡條的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線布置，各反射鏡條軸心位置的平均高度為反射鏡鏡條高度，如線D ;接收裝置的高度值為接收裝置位置與多軸平行布置的反射鏡鏡條軸線的平均高度之差，如線E ;鏡場寬度為該反射鏡鏡場單元的最外兩端部反射鏡條4-1和反射鏡鏡條4-10的外邊緣之間的距離，如線F ;入射光線夾角為該反射鏡鏡場單元的最外兩端部反射鏡鏡條4-1和反射鏡鏡條4-10的外
邊緣入射至接收裝置的反射光線與接收裝置所形成，如角度α，優(yōu)選為60° 80° ;本實用新型線性菲涅爾聚光光裝置的接收裝置的高度值為鏡場寬度值的O. 55 O. 85倍，優(yōu)選二者比值為O. 6 O. 8倍；總聚光倍率的定義為光線垂直入射時每個菲涅爾聚光裝置單元的反射鏡鏡條受光總寬度與集熱器內(nèi)部布置的吸收管直徑或光伏電池軸向上的寬度之比。圖2是本實用新型的一種實施例的高倍率線性菲涅爾聚光裝置整體結(jié)構(gòu)布置示意圖。如圖2所示，菲涅爾聚光裝置整體結(jié)構(gòu)1，主要包括反射鏡鏡場2和接收裝置3 ;反射鏡鏡場2由平行布置的反射鏡鏡條4組成，多個反射鏡鏡條4例如反射鏡鏡條4-1、反射鏡鏡條4-3和反射鏡鏡條4-5東西方向上規(guī)律陣列布置，反射鏡鏡條4的面型為柱面，且能繞自身的旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，不同時刻的太陽光反射至相同的空間內(nèi)；多個反射鏡鏡條4-1、反射鏡鏡條4-3和反射鏡鏡條4-5能將太陽光反射匯聚于相同的空間內(nèi)，形成共同的焦線；在反射鏡鏡場2的焦線位置布置接收裝置3，接收裝置3由多個相鄰平行布置的U型集熱器6組成。圖3是本實用新型的一種實施例的反射鏡鏡場結(jié)構(gòu)布置示意圖。如圖3所示反射鏡鏡場2包括多個反射鏡鏡條，例如反射鏡鏡條4-1、反射鏡鏡條4-3、反射鏡鏡條4-5、反射鏡鏡條4-8、反射鏡鏡條4-10和反射鏡鏡條4-12，按照規(guī)律布置后將太陽光線匯聚于接收裝置3附近(匯聚點位置，圖中沒有標示)，如圖3所示的反射鏡鏡條4-1，反射鏡鏡條4-3，反射鏡鏡條4-5所處的位置為太陽光正垂直入射時所處的位置為太陽光一定角度入射時，三個不同位置的反射鏡鏡條完成反射任務時，分別處于的位置狀態(tài)；實際操作中，同一時刻的任何不同位置的反射鏡鏡條對應將太陽光線，完成匯聚光線于接收裝置3附近的所處的位置狀態(tài)都不相同；如圖3所示，反射鏡鏡場2內(nèi)的反射鏡鏡條的寬度隨著位置不同寬度不一致，越靠近接收裝置3正下方布置的反射鏡鏡條的鏡寬寬度越寬,例如，反射鏡鏡條4-5寬度大于反射鏡鏡條4-1的寬度；為了實現(xiàn)多個反射鏡鏡條的連桿方式的統(tǒng)一聯(lián)動，將原本按照曲線A布置的反射鏡鏡場擬合成兩條直線，直線B和直線C，分兩組獨立地連桿11統(tǒng)一跟蹤。圖3右邊示意了反射鏡鏡場2的非工作狀態(tài)，即清洗狀態(tài)，當反射鏡鏡場2的反射表面不清潔，且某天不適宜跟蹤獲取太陽能時，開啟清洗模式，將反射鏡鏡場2內(nèi)的反射鏡鏡條例如反射鏡鏡條4-8、反射鏡鏡條4-10和反射鏡鏡條4-12，改變其位置為近似垂直的狀態(tài)，對其進行清洗。[0045]圖4是本實用新型的單個反射鏡鏡條的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4示意了反射鏡鏡條4和接收裝置3的部分結(jié)構(gòu)；圖中反射鏡鏡條4的反射鏡面為柱面，且示意出了-75°，0，75°的三種太陽光線入射反射鏡鏡條4對應于三個不同的反射鏡狀態(tài)，分別為I，II，III，反射鏡鏡條4繞自身的旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，反射鏡鏡條4的面型為柱面，具有一定的匯聚能力，同時反射鏡鏡場2的南北方向布置，所需跟蹤角度的范圍較寬，且能在繞自身的旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)的過程中，存在欠焦和過焦現(xiàn)象，在保證一定的高容差角度后，反射鏡鏡條的寬度與接收裝置3的開口相當，甚至可以更寬，也能將不同時刻的太陽光反射至接收裝置3的空間內(nèi)，如此可以獲得更高的聚光倍數(shù)，獲得更好的傳熱介質(zhì)溫度，降低裝置的所需強度，減少建設成本。圖5是本實用新型的接收裝置為光伏太陽能電池組的結(jié)構(gòu)布置示意圖。如圖5所示，為了方便描述將光伏太陽能電池組的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)為正面示意，太陽能電池組由多個串聯(lián)成線性布置的光伏電池15組成，布置于菲涅爾太陽能據(jù)集裝置的線性焦線位置上，線性布置的太陽能電池組周邊布置兩種復合拋物聚光器裝置(CPC)9，分別為沿線性焦線平行方向 設置和陣列的復合拋物聚光器裝置(CPC) 9-1，對線性焦線垂直方向的光線進行一定的匯聚；沿線性焦線的垂直方向(徑向)上設置且沿線性焦線平行方向陣列的復合拋物聚光器裝置(CPC) 9-2 ;太陽光線入射至復合拋物聚光器裝置(CPC) 9-2后，經(jīng)反射至布置于復合拋物聚光器裝置(CPC) 9底部光伏電池15，如此可以實現(xiàn)增加線性焦線垂直方向上的容差性能，同時可以減少在線性焦線平行方向上接收光伏電池的數(shù)目，提高聚光倍數(shù)和利用效率，且形成沿焦線方向排布的間斷準二維聚光接收；多個復合拋物聚光器裝置(CPC)開口位置可以設置高透過率薄玻璃16進行封蓋，與光伏電池15形成密閉空間腔體，保護復合拋物聚光器裝置(CPC) 9的反射涂層，保證其使用效率和提高其使用壽命。圖6是本實用新型的實施例的接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，接收裝置3為線性集熱器結(jié)構(gòu)，包括玻璃套管7、內(nèi)層吸收管8和二次光學聚光器，二次光學聚光器例如為復合拋物聚光器裝置(CPC)9。在實施的運行中相鄰的集熱器可以相互連通，形成U型的集熱器整體，實現(xiàn)進出口在同一端，且每個U型的集熱器設置有溫控閥14，運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)簡單；通過溫控閥14檢測出口溫度，通過溫度控制流量的大小，保持一定恒定溫度的傳熱介質(zhì)輸出和運行安全#型集熱器的內(nèi)層吸收管8內(nèi)部為傳熱介質(zhì)，具有良好的吸收涂層的內(nèi)層吸收管8布置于玻璃套管7內(nèi)，兩者形成的內(nèi)部空間保持真空狀態(tài)，或通過連續(xù)或間歇抽氣，保持動態(tài)真空狀態(tài)，以減少U型的集熱器內(nèi)部的對流熱損失且保護內(nèi)層吸收管8的吸收涂層，延長使用壽命；為了提高太陽光線的接收能力，增大接收裝置3的容差性、獲得更高的聚光倍率和更好的光線接收的均勻性，在集熱器裝置的內(nèi)部布置復合拋物聚光器裝置(CPC) 9，提高光學聚光倍率的同時，起到均勻內(nèi)層吸熱管管壁受熱均溫作用。圖7是本實用新型的實施例的接收裝置橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；該接收裝置如圖7所示，包括玻璃套管7、復合拋物聚光器裝置(CPC) 9和內(nèi)層吸收管8 ;復合拋物聚光器裝置(CPC) 9和吸收管8上下平行布置于玻璃套管7內(nèi)部；其中吸收管8為獨立的吸收管,實施一端輸入和另一端輸出傳熱介質(zhì)模式。顯而易見，在不偏離本實用新型的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本實用新型可以有許多變化。因此，所有對于本領域技術人員來說顯而易見的改變，都應包括在本權利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實用新型所要求保護的范圍僅由所述的權利要求書進行限定 。
權利要求1.一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于反射鏡鏡場(2)包括至少4組一維線性匯聚反射鏡鏡條(4);線性接收裝置(3)平行于反射鏡鏡條(4)布置，接收裝置(3)的高度值超過鏡場寬度值的一半；接收裝置內(nèi)布置有二次光學聚光>J-U裝直。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述反射鏡鏡場(2)的一維線性的匯聚反射鏡鏡條(4)為柱面匯聚反射鏡鏡條，反射鏡鏡條組數(shù)為4組 10組。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述接收裝置(3)的高度值為鏡場寬度值的0. 55、. 85倍。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述反射鏡鏡條(4)的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線布置。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述反射鏡鏡條(4)的轉(zhuǎn)軸軸心位置在垂直于線性接收裝置(2)的截面內(nèi)呈對稱的凹型曲線擬合為兩段直線。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述反射鏡鏡條(4)所處位置越接近接收裝置(3)正下方的中心位置，其對應的反射鏡鏡條(4)的寬度越寬。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述接收裝置(3)包括線性布置的集熱器。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述接收裝置(3)為U型集熱器(6)。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述線性集熱器包括玻璃套管(7)、內(nèi)層吸收管(8)和二次光學聚光裝置。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述玻璃套管(7 )和內(nèi)層吸收管(8 )形成的空間保持真空狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求10所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述玻璃套管(7)和內(nèi)層吸收管(8)形成的空間內(nèi)通過連續(xù)或間歇抽氣，保持動態(tài)真空狀態(tài)。
12.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于在反射鏡鏡場的下底部設置維護檢修空間，至少部分所述維護檢修空間(10)距離地面高度大于等于I.5 米。
13.根據(jù)權利要求I所述的一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，其特征在于所述接收裝置(3)包括線性布置的太陽能電池組。
專利摘要本實用新型公開了一種高倍率線性菲涅爾聚光裝置，包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于反射鏡鏡場包括至少4組一維線性匯聚反射鏡鏡條；線性接收裝置平行于反射鏡鏡條布置，接收裝置的高度值超過鏡場寬度值的一半；接收裝置內(nèi)布置有二次光學聚光裝置。通過本實用新型可以獲得低成本的高倍率聚光，同時解決聚光效率不高的消光、容差率和遮擋率的嚴重問題以及裝置在檢修和維護帶來的不便問題。
文檔編號F24J2/05GK202583585SQ20122007696
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權日2012年3月2日
發(fā)明者劉陽, 王清寶 申請人:北京兆陽能源技術有限公司