專利名稱：多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及碟式聚光太陽能技術，具體地說是一種多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)。
背景技術：
碟式太陽能聚光利用方案，從原理上具有聚光倍率高、成像質(zhì)量好、無余弦損失效應、集光效率高等特點，配合聚光光伏發(fā)電或斯特林外燃機熱發(fā)電，既可作集中式發(fā)電場應用，也可作分布式個體發(fā)電用戶應用；但由于現(xiàn)有碟式太陽能聚光系統(tǒng)存在著以下方面的缺陷(1)無論單碟方案或多碟方案，其反光鏡的焦距值為一固定值，反光鏡的鏡片分布在一個拋物線旋轉面上，考慮到光線收集效率，各鏡片之間間隙很小，單碟方案根本無間隙，整個反光鏡以一個大弧面作用于氣流之中，不僅弧面正面對風時風阻很大，在弧面與風向夾角不為90°時，反光鏡還要承受大小和方向并隨風速、風向不斷變化的氣動升力，以上兩種力通過反光鏡與機組機架的剛性連接，直接傳遞給機架，導致碟式聚光機組水平搖動和垂直顫動，集聚的光線偏離收集吸收腔，致使集光效率大幅度下降，發(fā)電量損失嚴重；(2)由于反光鏡的大弧面結構決定了機架只能采用倒傘形結構，該結構機械強度低，機組跟蹤旋轉時，阻力大、重心不穩(wěn)，反光鏡結構不合理，在遭遇臺風或其他強風時生存力低下，機組易顛覆毀壞；(3)聚光電池組件散熱措施較差，聚光系數(shù)無法提高、散熱效果不好、易燒傷燒壞聚光電池組件，余熱難以收集利用。以上存在的問題，使碟式聚光太陽能這種對太陽能利用效率最高、綜合成本最低、 推廣前景美好的利用方式僅徘徊于理論和少量樣機階段，無法進行大規(guī)模的應用。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)， 以克服現(xiàn)有碟式聚光太陽能技術的反光鏡外形結構不合理、風力導致發(fā)電量損失嚴重、機架結構不合理、聚光電池組件散熱措施較差、余熱難以收集利用等缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，包括底座、支柱、機架、聚光發(fā)電腔，底座上部安裝支柱，所述支柱上端安裝水平旋轉追蹤單元，所述水平旋轉追蹤單元上部固定垂直旋轉追蹤單元；機架上表面設有焦距反光鏡，每個焦距反光鏡下部連接彈性固定器，機架上固定連接聚光發(fā)電腔支架，該聚光發(fā)電腔支架頂端固定安裝聚光發(fā)電腔；所述機架為平面雙層珩架結構，焦距反光鏡包括中間位置的中部焦距反光鏡、其兩側的側部焦距反光鏡、安裝于兩個側部焦距反光鏡外側的端部焦距反光鏡；所述聚光發(fā)電腔的腔體內(nèi)部靠近底側透光窗位置處設有聚光電池，換熱器固定安裝在換熱蓄熱池內(nèi)。本發(fā)明所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的有益效果為
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(1)采用多焦距的反光鏡，在低風速時機組風阻系數(shù)降低70%，在風速更大時，安裝于機架上各個獨立的反光鏡片根據(jù)自身所處的風速及風向不同，各個反光鏡單體做隨機各異向瞬時彈性變形，加大了瞬時導風通道面積，強風下的風阻系數(shù)可進一步降低，有效的改善了機組在各類風速情況下的工作狀況，顯著提高發(fā)電能力；(2)采用平面雙層珩架結構技術，剛度高、份量輕、通過反光鏡結構的改進，可減少機組追蹤定向時的阻力，提高了在臺風或其它強風天氣時機組的生存能力；(3)大型機組采用高速噴射對流沸騰法冷卻聚光電池技術，最高導熱傳熱系數(shù)可達lOOOW/cm2，可有效散去聚光電池上承受的高達50W-100W/cm2的輻射功率，避免高溫對發(fā)電能力的不利影響；(4)小型機組采用自然對流沸騰法冷卻聚光電池技術，導熱能力強，成本較低，導熱傳熱系數(shù)也可達130W/cm2，可避免高密度光流對聚光電池的損害；(5)采用冷卻聚光電池余熱回收技術，回收的余熱可作低溫熱能發(fā)電，也可作生活生產(chǎn)的熱源；(6)采用多種焦距與多片反光鏡片在X、Y、Z三軸坐標空間錯落分布，綜合考慮了機組的生產(chǎn)性能、安全性能和生態(tài)效應，既可保證太陽光的收集效果，又可大幅度減小風阻，還可充分發(fā)揮機組吸收風能、降低風速、削減直射光照、減少水分蒸發(fā)，改善安裝地的生態(tài)環(huán)境。


下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的聚光發(fā)電腔部分結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的換熱蓄熱池應用部分示意圖；圖4是本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的冷卻儲熱池應用部分示意圖。圖中1、底座；2、支柱；3、水平旋轉追蹤單元；4、電機；5、垂直旋轉追蹤單元；6、換熱器； 7、機架；8、中心焦距反光鏡；9、內(nèi)環(huán)焦距反光鏡；10、次外環(huán)焦距反光鏡；11、發(fā)電腔支架； 12、聚光發(fā)電腔；13、換熱蓄熱池；14、彈性固定器；15、發(fā)電輸出端口 ；16、冷卻劑入口 ；17、 冷卻劑出口 ；18、冷卻劑噴嘴；19、透光窗；20、聚光電池；21、位置傳感器；22、風速傳感器； 23、冷卻泵；24、冷卻儲熱池。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)， 包括底座1、支柱2、機架7、聚光發(fā)電腔12，所述底座1上部安裝支柱2用于將裝置本體固定在地基上并承擔裝置的重量及調(diào)整高度，該支柱2上端安裝水平旋轉追蹤單元3并由電機4驅(qū)動該單元作水平旋轉運動以使機架7在水平角度上追蹤太陽的位置；所述水平旋轉追蹤單元3上部固定垂直旋轉追蹤單元5并由另一電動機驅(qū)動該單元作垂直旋轉運動以使機架7在垂直角度上追蹤太陽的位置，電機的控制信號分別由相應的傳感控制器提供；所述機架7為平面雙層珩架結構并固定在垂直旋轉追蹤單元5上側，機架7上表面中心位置設有中心焦距反光鏡8，該中心焦距反光鏡8兩側分別安裝一內(nèi)環(huán)焦距反光鏡9，兩個內(nèi)環(huán)焦距反光鏡9外側分別安裝一次外環(huán)焦距反光鏡10，每種焦距反光鏡下部連接彈性固定器 14并由此安裝在機架7上，當風速瞬時增大作用到反光鏡上時，此風力傳遞到反光鏡彈性固定器14上，彈性固定器14按風力的大小和風向的不同作隨機各異向瞬時彈性變形，把風能量轉換彈性能量儲存在彈性器件里，同時減小了反光鏡迎風截面和夾角，加大了瞬時導風通道面積，使風阻與風速的函數(shù)關系趨向收斂，強風下的風阻系數(shù)可進一步降低；在其后風速瞬時減弱時，彈性固定器14的彈性器件推動反光鏡，克服鏡前、鏡后的空氣阻力復位， 把先前反光鏡彈性固定器14儲存的彈性能量大部分返還給空氣，小部分轉化熱量耗散在機械部件上，彈性固定器14對風力的緩沖和吸收作用，大大消減了強風對機組的沖擊和破壞作用。以上本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，每個焦距反光鏡的安裝位置雖然在同一個X、Y坐標平面上，但由于各反光鏡的焦距不同以及分布位置不同，相鄰的各反光鏡的邊緣在Z坐標方向存在較大間隙，一般可達20厘米以上，該間隙提供了寬敞的導風通道，大大降低了反光鏡的風阻；兩個內(nèi)環(huán)焦距反光鏡9、兩個次外環(huán)焦距反光鏡10的反光鏡弧面與機架7均不平行，并且其夾角方向與大小以機架7中心軸對稱分布，對于與機架7平面垂直的氣流流過反光鏡的弧面產(chǎn)生的氣動升力，以機架7中心軸對稱分布，升力大小相等，但方向相反，互相抵消，而對于與機架7平面不垂直的氣流，也都能互相抵消其中相當大部分。如圖1-2所示，本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，所述支柱2下端固定風速傳感器22，當該傳感器探測到風速過大而又可能危及機組安全時，則發(fā)出指令信號，控制電動機驅(qū)動垂直旋轉追蹤單元5作垂直旋轉運動，使機架7最終停止在風阻最小的水平位置上以達到強風保護的目的；所述機架7上固定連接聚光發(fā)電腔支架11，該聚光發(fā)電腔支架11頂端固定安裝聚光發(fā)電腔12，其腔體內(nèi)部靠近底側透光窗19位置處設有聚光電池20，太陽光可經(jīng)中心焦距反光鏡8、內(nèi)環(huán)焦距反光鏡9、次外環(huán)焦距反光鏡10反射，透過透光窗19，集聚照射在聚光電池20上，聚光電池20把太陽能的 30 % -40 %通過光電轉換為電力，其余部分被聚光電池20吸收轉換為熱量。所述聚光發(fā)電腔12設有發(fā)電輸出端口 15，把聚光電池20從太陽光轉換的電力輸送到聚光發(fā)電腔12的腔體外，此聚光發(fā)電腔12頂部安裝太陽光位置傳感器21，當該傳感器探測到機架7在水平角度對太陽的跟蹤出現(xiàn)誤差，將發(fā)出指令由電機4驅(qū)動水平旋轉追蹤單元3，帶動機架7在水平角度上旋轉，消除對太陽的水平角度上的跟蹤誤差；當該太陽光位置傳感器21探測到機架7在垂直角度對太陽的跟蹤出現(xiàn)誤差，將發(fā)出指令由另一電機驅(qū)動垂直旋轉追蹤單元5， 帶動機架7在垂直角度上旋轉，消除對太陽的垂直角度上的跟蹤誤差；所述聚光發(fā)電腔12 的外部上、下兩側分別設有冷卻劑出口 17與冷卻劑入口 16，所述聚光發(fā)電腔12內(nèi)側設有與冷卻劑入口 16連通的冷卻劑噴嘴18 ；由冷卻泵25泵出的冷卻劑，經(jīng)由冷卻劑入口 16，從冷卻劑噴嘴18高速噴射至聚光電池20的表面，冷卻劑接受聚光電池20熱量升溫以至于沸
5騰，冷卻劑蒸發(fā)帶走了大量的熱量，冷卻了聚光電池20，冷卻劑蒸汽氣泡離開聚光電池20 表面后，熱量逐漸傳遞給周圍的冷卻劑，冷卻劑蒸汽冷卻液化，重新成為液體。
如圖3-4所示，本發(fā)明實施例所述多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，經(jīng)聚光電池20加熱后的冷卻劑從冷卻劑出口 17送出，至安裝在換熱蓄熱池13內(nèi)的換熱器6，換熱器6內(nèi)的冷卻劑與外部蓄熱劑進行熱交換，熱量傳遞給蓄熱劑后冷卻劑溫度降低，重新由冷卻泵23泵出進行下一個循環(huán)，得到熱量溫度升高的蓄熱劑，儲存在換熱蓄熱池13內(nèi)，其儲存的熱量可作低溫熱能發(fā)電，也可作生活、生產(chǎn)的熱源；對于小型機組，可省去冷卻劑噴嘴18、換熱器6和冷卻泵23，若采用冷卻儲熱池M，來自冷卻儲熱池底部溫度較低、密度較大的冷卻劑從冷卻劑入口 16直接流入聚光發(fā)電腔12，流至聚光電池20附近，冷卻劑接受聚光電池20表面的熱量升溫以至于沸騰，冷卻劑蒸發(fā)帶走了熱量，冷卻了聚光電池20，冷卻劑蒸汽氣泡離開聚光電池20表面后，熱量逐漸傳遞給周圍的冷卻劑，冷卻劑蒸汽冷卻液化，成為溫度較高、密度較小的液體，從冷卻劑出口 17流出至冷卻儲熱池頂部，完成一個循環(huán)，冷卻儲熱池M所儲存的熱量可作生活生產(chǎn)的熱源。
權利要求
1.一種多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，包括底座(1)、支柱O)、機架 (7)、聚光發(fā)電腔(12)，底座(1)上部安裝支柱O)，其特征在于所述支柱(2)上端安裝水平旋轉追蹤單元(3)，所述水平旋轉追蹤單元C3)上部固定垂直旋轉追蹤單元(5)；機架 (7)上表面設有多種焦距的反光鏡，每個焦距的反光鏡下部連接彈性固定器(14)，機架(7) 上固定連接聚光發(fā)電腔支架(11)，該聚光發(fā)電腔支架(11)頂端固定安裝聚光發(fā)電腔(12)； 換熱器(6)固定安裝在換熱蓄熱池(1 內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述機架(7)為平面雙層珩架結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述焦距反光鏡包括中心位置的中心焦距反光鏡(8)、其兩側的內(nèi)環(huán)焦距反光鏡(9)、 安裝于兩個內(nèi)環(huán)焦距反光鏡(9)外側的次外環(huán)焦距反光鏡(10)。
4.根據(jù)權利要求1所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述聚光發(fā)電腔(1 的腔體內(nèi)部靠近底側透光窗(19)位置處設有聚光電池00)。
5.根據(jù)權利要求1所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)系統(tǒng)用，其特征在于所述支柱( 下端固定風速傳感器02)。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述聚光發(fā)電腔(12)頂部安裝太陽光位置傳感器01)。
7.根據(jù)權利要求1所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述聚光發(fā)電腔(12)的外部上、下兩側分別設有冷卻劑出口(17)與冷卻劑入口(16)。
8.根據(jù)權利要求4所述的多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述聚光發(fā)電腔(12)內(nèi)側設有與冷卻劑入口(16)連通的冷卻劑噴嘴(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多焦距的彈性的碟式聚光太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，包括底座、支柱、機架、聚光發(fā)電腔，所述支柱上端安裝水平旋轉追蹤單元，所述水平旋轉追蹤單元上部固定垂直旋轉追蹤單元；機架上表面設有若干焦距反光鏡，每個焦距反光鏡下部連接彈性固定器，機架上固定連接聚光發(fā)電腔支架，該聚光發(fā)電腔支架頂端固定安裝聚光發(fā)電腔；機架為平面雙層珩架結構。本發(fā)明有益效果為有效的改善了機組在各類風速情況下的工作狀況，顯著提高發(fā)電能力；剛度高、份量輕、可提高在臺風或其它強風天氣時機組的生存能力；避免高溫對發(fā)電能力的不利影響及高密度光流對聚光電池的損害；回收的余熱可作低溫熱能發(fā)電，也可作生產(chǎn)熱源；有利于改善安裝地的生態(tài)環(huán)境。
文檔編號G02B7/198GK102244479SQ201010169718
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權日2010年5月10日
發(fā)明者周繼武 申請人:周繼武