專利名稱：二次聚光裝置、系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能利用設備技術領域，特別涉及太陽光聚光裝置技術領域，具體是指一種二次聚光裝置、二次聚光系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要有槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)三大基本類型。二次反射式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)基礎上的改進方案。由于傳統(tǒng)的塔式系統(tǒng)將吸熱器安裝在數(shù)十米高的塔頂，對流與輻射損失較大，而且吸熱器安裝與維護成本很高，因此可以通過在較矮的位置安裝一雙曲面型的二次反射裝置，從而將吸熱器改為地面安裝，以降低熱能損耗，并簡化部分高空吸熱器的配套設備，大幅削減系統(tǒng)造價和風險。二次反射式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通常由定日鏡場、二次反射系統(tǒng)、吸熱器、蓄熱罐、 蒸汽發(fā)生器和汽輪機組成。其中，二次反射系統(tǒng)通常采用的是“Beam Down式”，Beam Down 式是將地面上設置的平面反射鏡匯聚的光線通過塔頂設置的反射鏡二次反射后，匯聚到地面上的吸熱器。該系統(tǒng)一般采用三柱式支撐結構，并在固定的盤狀鋼架上安裝小鏡片結構， 從整體上組成類雙曲反射面，三立柱內設置有導軌裝置以實現(xiàn)二次反射系統(tǒng)的整體吊裝。 由于Beam Down式是將熔鹽吸熱器設置在地面上，因此與傳統(tǒng)的塔頂式相比，可降低建塔成本和運行成本。熔鹽為NaNO3和KNO3的混合物，可儲存600°C的熱量，并可利用儲存的熱量驅動蒸汽輪機發(fā)電?，F(xiàn)有的此類二次反射系統(tǒng)采用的三個或更多的巨大立柱作為二次反射系統(tǒng)的主支撐結構，其缺點在于這樣的支撐結構勢必帶來較大的遮擋問題，或產生部分地面位置無法布置定日鏡問題。這就對二次反射系統(tǒng)的利用效率產生的巨大的制約。同時，現(xiàn)有的二次反射系統(tǒng)通常采用固定的安裝方式，一旦吊裝完畢，其光學曲面無法輕易調整，或者調整需要耗費大量的維修時間和人力，這無疑降低了二次反射系統(tǒng)對安裝誤差的適應能力，也會相應地提升安裝成本和維護成本。另外，現(xiàn)有的二次反射系統(tǒng)的光軸都是沿豎直方向固定設置的，只有在高緯度地區(qū)采用非對稱鏡場的情況下，才可能將光軸傾斜設置，由此對吸熱器的設計具有了更高的要求，其吸熱面或入射口平面必須為水平方式，而無法滿足其它角度的吸熱器目標面的需求。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種有效地解決遮擋問題， 從而大大提高地面定目鏡的可用范圍，同時實現(xiàn)了二次反射曲面可調焦功能，降低了對于安裝精度的要求，并一定程度削減了安裝維護成本，另外實現(xiàn)了二次反射系統(tǒng)的可變光軸功能，從而滿足各種角度吸熱器目標面的需求，大大增強了二次聚光系統(tǒng)的適應能力和應用范圍的二次聚光裝置、二次聚光系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的二次聚光裝置具有如下構成該二次聚光裝置包括呈圓周分布的多片瓣狀聚光模塊，所述的多片瓣狀聚光模塊整體擬合為一聚光面，該聚光面為雙曲面或拋物面。所述的一片聚光模塊包括兩根固定梁和安設于兩根固定梁之間的聚光鏡。所述的兩根固定梁間具有一確定的夾角。該二次聚光裝置中，所述的夾角略小于所述的單片瓣狀聚光模塊在所述的圓周分布中所占的圓心角，相鄰兩片聚光模塊之間具有間隙?；蛘咚龅膴A角不小于所述的單片瓣狀聚光模塊在所述的圓周分布中所占的圓心角，相鄰兩片聚光模塊沿所述的圓心垂直豎軸方向上錯層分布。該二次聚光裝置中，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁之間的聚光鏡片單元。所述的聚光鏡片單元為平面反射聚光鏡片或雙曲面反射聚光鏡片。該二次聚光裝置中，所述的聚光鏡片單元呈梯形，其接近所述的圓周分布的圓心的一邊較短，遠離圓心的一邊較長，所述聚光鏡片單元的四角通過活動連接組件分別活動固定于所述的兩根固定梁上。該二次聚光裝置中，所述的活動連接組件包括萬向節(jié)、以及分別連接該萬向節(jié)的抱箍和點粘接件，所述的抱箍套設于所述的固定梁上，所述的點粘結件粘結于所述的聚光鏡片單元的背面。該二次聚光裝置中，所述的兩根固定梁之間還連接有面型調節(jié)橫梁，所述的面型調節(jié)橫梁的數(shù)量與所述的聚光鏡片單元的數(shù)量相等，一根面型調節(jié)橫梁通過一調節(jié)螺栓連接于一片聚光鏡片單元的背面。該二次聚光裝置中，所述的兩根固定梁均為弧形梁或折線形梁。該二次聚光裝置中，所述的折線形梁包括由多段直線梁順序連接形成的折線形主梁，以及連接于相鄰兩段直線梁之間的加強筋。所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根折線形主梁之間的聚光鏡片單元，所述的折線形梁所包括的直線梁段的數(shù)量與設置于兩根固定梁之間的聚光鏡片單元的數(shù)量相等，且所述的直線梁段與所述的聚光鏡片單元對應設置。本發(fā)明還提供一種具有所述的二次聚光裝置的二次聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括支架和橫軸，所述的支架設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的橫軸的一端連接于所述的支架的頂端，所述的橫軸的另一端連接所述的二次聚光裝置。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的支架為單一豎直立柱，所述的單一豎直立柱設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的單一豎直立柱的頂端通過所述的橫軸連接所述的二次聚光裝置。所述的支架還包括固定拉索，所述的固定拉索連接于所述的單一豎直立柱與地面之間。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的支架為單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐 鋼架立柱，所述的單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱的頂端通過所述的橫軸連接所述的二次聚光裝置。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的支撐系統(tǒng)還包括二次聚光裝置傾角調節(jié)組件，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件設置于所述的支架的頂部，所述的橫軸連接于所述的二次聚光裝置和所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件之間。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件為絲桿傳動組件、液壓傳動組件或鋼纜傳動組件。其中，所述的絲桿傳動組件包括絲桿、連接所述絲桿的絲桿驅動件、以及連接于所述的絲桿與所述的橫軸之間的傳動齒輪。所述的液壓傳動組件包括液壓桿、連接所述液壓桿的液壓驅動件、以及連接于所述的液壓桿與所述的橫軸之間的傳動鉸鏈。所述的鋼纜傳動組件包括鋼纜以及連接所述的鋼纜一端的鋼纜驅動件，所述的鋼纜的另一端連接于所述的橫軸。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的二次聚光系統(tǒng)還包括聚光模塊調節(jié)組件，所述的聚光模塊調節(jié)組件連接于所述的橫軸與所述的二次聚光裝置之間。該二次聚光系統(tǒng)中，聚光模塊調節(jié)組件包括一中央支桿，所述的二次聚光裝置的各瓣狀聚光模塊的一端連接于所述的中央支桿的底端，所述的聚光模塊的另一端通過連接件連接于所述的中央支桿的上部，在所述的聚光模塊與中央支桿相連接的兩端中，一端為可調連接，另一端為彈性連接，通過調節(jié)所述的可調連接以實現(xiàn)對所述的聚光模塊焦距的微調。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的一片聚光模塊包括兩根固定梁和設置于兩根固定梁之間的聚光鏡，所述的兩根固定梁的一端均連接于所述的中央支桿的底端，所述的兩根固定梁的另一端均通過所述的連接件連接于所述的中央支桿的上部。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的聚光模塊調節(jié)組件還包括設置于所述的中央支桿底端的彈簧鉸鏈和設置于中央支桿上部的鋼絲長度調節(jié)件，所述的聚光模塊的一端連接于所述的彈簧鉸鏈，所述的連接件為鋼絲，所述的聚光模塊的另一端通過鋼絲連接于所述的鋼絲長度調節(jié)件。鋼絲長度調節(jié)件為驅動卷軸和定滑輪，所述的鋼絲繞過所述的定滑輪固定連接于所述的驅動卷軸。該二次聚光系統(tǒng)中，所述的聚光模塊調節(jié)組件還包括設置于所述的中央支桿底端的軸承及軸承驅動件，所述的聚光模塊的一端連接于所述的軸承上，所述的連接件為彈性連桿，所述的聚光模塊的另一端通過所述的彈性連桿連接于所述的中央支桿的上部。所述的軸承驅動件包括軸承齒輪以及與所述軸承齒輪連接的齒輪驅動件。本發(fā)明還提供一種具有所述的二次聚光系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)還包括定日鏡場、集熱器、及連接所述集熱器的熱發(fā)電裝置，所述的集熱器設置于所述的二次聚光裝置下方的焦點位置上，所述的定日鏡場包括若干定日鏡，所述的各定日鏡以所述的集熱器為圓心向外分散布設。該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的二次聚光系統(tǒng)的支架設置于該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應用地區(qū)的緯度條件下定日鏡場利用率最低的方向上。該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的定日鏡為光線反射角度可控定日鏡，所述的定日鏡場中的各定日鏡的太陽光反射光線對準所述的二次聚光裝置所擬合的聚光面的虛焦點上。該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊包括兩根固定梁和設置于兩根固定梁之間的聚光鏡，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁之間的聚光鏡片單元，所述的定日鏡場中的單個定日鏡的太陽光反射光線對應所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊中的一片聚光鏡片單元。該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的熱發(fā)電裝置包括熱循環(huán)單元和與所述的熱循環(huán)單元相連的蒸汽發(fā)電單元，所述的集熱器連接所述的熱循環(huán)單元。
該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的熱循環(huán)單元包括低溫儲熱器、高溫儲熱器和蒸汽發(fā)生器，所述的低溫儲熱器的低溫水出口順序連通所述的集熱器、高溫儲熱器和蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器的低溫水出口連通所述的低溫儲熱器的低溫水入口，所述的蒸汽發(fā)生器的蒸汽氣路接入所述的蒸汽發(fā)電單元。該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，所述的蒸汽發(fā)電單元包括蒸汽發(fā)電裝置，所述的蒸汽發(fā)電裝置的蒸汽入口連通所述的蒸汽發(fā)生器的蒸汽出口。采用了該發(fā)明的二次聚光裝置，由于其包括呈圓周分布的整體擬合為一聚光面的多片瓣狀聚光模塊，通過聚光模塊調節(jié)組件可靈活調節(jié)各聚光模塊的焦距，實現(xiàn)了二次反射聚光曲面的模塊化可調整焦距功能，從而提高了二次聚光裝置的靈活性，降低了安裝精度要求，同時削減了裝置安裝與維護的成本。采用了本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)，由于其采用了設置于二次聚光裝置一側的支架以及連接支架頂端和二次聚光裝置橫軸這一單柱式支撐結構，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)固性，又有效地解決了遮擋問題，大大提高了地面定日鏡的可用范圍。同時，基于這一單柱式支撐結構，本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)通過二次聚光裝置傾角調節(jié)組件實現(xiàn)了二次聚光裝置可變光軸功能，從而滿足各種角度吸熱器目標面的需求，大大增強了二次聚光系統(tǒng)的適應能力和應用范圍。本發(fā)明的二次聚光裝置、二次聚光系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的結構較為簡單，生產、安裝及維護成本低廉，且使用范圍較為廣泛。
圖1為本發(fā)明的二次聚光裝置的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的二次聚光裝置中采用雙曲弧形管結構的的單片聚光模塊的結構示意圖。圖3為本發(fā)明的二次聚光裝置中采用折線形結構的的單片聚光模塊的結構示意圖。圖4為本發(fā)明的二次聚光裝置中固定梁與聚光鏡片單元的連接結構示意圖。圖5為本發(fā)明的二次聚光裝置中面型調節(jié)橫梁的結構示意圖。圖6為本發(fā)明的采用單立柱結構的二次聚光系統(tǒng)的結構示意圖。圖7為本發(fā)明的采用棱臺或棱錐立柱結構的二次聚光系統(tǒng)的結構示意圖。圖8為本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)中采用絲桿傳動組件的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件的結構示意圖。圖9為本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)中采用液壓傳動組件的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件的結構示意圖。圖10為本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)中采用鋼纜傳動組件的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件的結構示意圖。圖11為本發(fā)明的采用二次聚光裝置傾角調節(jié)組件的光軸傾角調節(jié)效果圖。圖12為本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)中采用絲桿調節(jié)件的聚光模塊調節(jié)組件的結構示意圖。圖13為本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)中采用齒輪調節(jié)件的聚光模塊調節(jié)組件的結構示意圖。
圖14為本發(fā)明的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中定日鏡場與二次聚光裝置的位置關系示意圖。圖15為本發(fā)明的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1所示，為本發(fā)明的二次聚光裝置的結構示意圖。在一種實施方式中，所述的二次聚光裝置包括呈圓周分布的多片瓣狀聚光模塊1， 所述的多片瓣狀聚光模塊1整體擬合為一聚光面，該聚光面為雙曲面或拋物面。其中，如圖 2、3及4所示，單片聚光模塊1包括兩根固定梁12和安設于兩根固定梁12之間的聚光鏡。 所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁12之間的聚光鏡片單元11，該聚光鏡片單元11為平面反射聚光鏡片或雙曲面反射聚光鏡片。所述的聚光鏡片單元U呈梯形，其接近所述的圓周分布的圓心的一邊較短，遠離圓心的一邊較長，所述聚光鏡片單元11的四角通過活動連接組件分別活動固定于所述的兩根固定梁12上。所述的活動連接組件包括萬向節(jié)13、以及分別連接該萬向節(jié)13的抱箍14和點粘接件15，所述的抱箍14套設于所述的固定梁12上，所述的點粘結件15粘結于所述的聚光鏡片單元11的背面。在該實施方式中，如圖2所示，所述的兩根固定梁12均為弧形梁。所述的兩根固定梁12間具有一確定的夾角，所述的夾角略小于所述的單片瓣狀聚光模塊1在所述的圓周分布中所占的圓心角， 相鄰兩片聚光模塊1之間具有間隙。在另一種實施方式中，所述的兩根固定梁12間的夾角大于或等于所述的單片瓣狀聚光模塊1在所述的圓周分布中所占的圓心角，相鄰兩片聚光模塊1沿所述的圓周的圓心垂直豎軸方向上錯層分布。如圖3所示，所述的兩根固定梁12均為折線形梁。所述的折線形梁包括由多段直線梁順序連接形成的折線形主梁121，以及連接于相鄰兩段直線梁之間的加強筋122。在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖3所示，所述的折線形梁12折線形主梁121所包括的直線梁段的數(shù)量與設置于兩根固定梁12之間的聚光鏡片單元11的數(shù)量相等，且所述的直線梁段與所述的聚光鏡片單元11對應設置。在更優(yōu)選的實施方式中，如圖2、3及5所示，所述的兩根固定梁12之間還連接有面型調節(jié)橫梁16，所述的面型調節(jié)橫梁16的數(shù)量與所述的聚光鏡片單元11的數(shù)量相等，一根面型調節(jié)橫梁16通過一調節(jié)螺栓17連接于一片聚光鏡片單元11的背面。本發(fā)明還提供一種具有所述的二次聚光裝置的二次聚光系統(tǒng)。在一種實施方式中，如圖6所示，所述的二次聚光系統(tǒng)還包括支架2和橫軸3，所述的支架2設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的橫軸3的一端連接于所述的支架2的頂端，所述的橫軸3的另一端連接所述的二次聚光裝置。在該實施方式中，如圖6所示，所述的支架2為單一豎直立柱。所述的支架2還包括固定拉索21，所述的固定拉索21連接于所述的單一豎直立柱2與地面之間。在另一種實施方式中，如圖7所示，所述的支架2為單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱，所述的單一棱臺鋼架立柱2或單一棱錐鋼架立柱2設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的單一棱臺鋼架立柱2或單一棱錐鋼架立柱2的頂端通過所述的橫軸3連接所述的二次聚光裝置。在一種較優(yōu)選的實施方式中，如圖6和7所示，所述的支撐系統(tǒng)還包括二次聚光裝置傾角調節(jié)組件4，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件4設置于所述的支架2的頂部，所述的橫軸3連接于所述的二次聚光裝置和所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件4之間。如圖8 所示，該二次聚光裝置傾角調節(jié)組件4為絲桿傳動組件，所述的絲桿傳動組件包括絲桿41、 連接所述絲桿41的絲桿驅動件42、以及連接于所述的絲桿41與所述的橫軸3之間的傳動齒輪43。在另一種較優(yōu)選的實施方式中，如圖9所示，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件 4為液壓傳動組件，所述的液壓傳動組件包括液壓桿44、連接所述液壓桿44的液壓驅動件 45、以及連接于所述的液壓桿44與所述的橫軸3之間的傳動鉸鏈46。在又一種較優(yōu)選的實施方式中，如圖10所示，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件 4為鋼纜傳動組件，所述的鋼纜傳動組件包括鋼纜47以及連接所述的鋼纜一端的鋼纜驅動件48，所述的鋼纜47的另一端連接于所述的橫軸3。采用上述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件4的二次聚光裝置傾角調節(jié)效果如圖11 所示。在一種進一步優(yōu)選的實施方式中，如圖12及13所示，所述的二次聚光系統(tǒng)還包括聚光模塊調節(jié)組件5，所述的聚光模塊調節(jié)組件5連接于所述的橫軸3與所述的二次聚光裝置之間。該聚光模塊調節(jié)組件包括一中央支桿51，所述的二次聚光裝置的各瓣狀聚光模塊1的兩根固定梁12的一端連接于所述的中央支桿51的底端，所述的聚光模塊1的兩根固定梁12的另一端通過連接件52連接于所述的中央支桿51的上部，在所述的聚光模塊1 與中央支桿51相連接的兩端中，一端為可調連接，另一端為彈性連接，通過調節(jié)所述的可調連接以實現(xiàn)對所述的聚光模塊1的焦距的微調。在該實施方式中，如圖12所示，所述的聚光模塊調節(jié)組件5還包括設置于所述的中央支桿51底端的彈簧鉸鏈53和設置于中央支桿上部的鋼絲長度調節(jié)件M，所述的聚光模1塊的一端連接于所述的彈簧鉸鏈53，所述的連接件52為鋼絲，所述的聚光模塊1的另一端通過鋼絲52連接于所述的鋼絲長度調節(jié)件 54。所述的鋼絲長度調節(jié)件M為驅動卷軸541和定滑輪M2，所述的鋼絲52繞過所述的定滑輪542固定連接于所述的驅動卷軸Ml。在另一種進一步優(yōu)選的實施方式中，如圖13所示，所述的聚光模塊調節(jié)組件5還包括設置于所述的中央支桿51底端的軸承55及軸承驅動件56，所述的聚光模塊1的一端連接于所述的軸承陽上，所述的連接件52為彈性連桿，所述的聚光模塊1的另一端通過所述的彈性連桿52連接于所述的中央支桿51的上部。所述的軸承驅動件56包括軸承齒輪 561以及與所述軸承齒輪561連接的齒輪驅動件562。本發(fā)明還提供一種具有所述的二次聚光系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。在一種實施方式中，如圖14及15所示，所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)還包括定日鏡場6、集熱器7及連接所述集熱器7的熱發(fā)電裝置，所述的集熱器7設置于所述的二次聚光裝置下方的焦點位置上， 所述的定日鏡場6包括若干定日鏡，所述的各定日鏡以所述的集熱器7為圓心向外分散布設。所述的二次聚光系統(tǒng)的支架2設置于該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應用地區(qū)的緯度條件下定日鏡場利用率最低的方向上。在一種較優(yōu)選的實施方式中，所述的定日鏡為光線反射角度可控定日鏡，如圖14所示，所述的定日鏡場6中的各定日鏡的太陽光反射光線對準所述的二次聚光裝置所擬合的聚光面的虛焦點AP上。在一種進一步優(yōu)選的實施方式中，所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊1包括兩根固定梁12和設置于兩根固定梁12之間的聚光鏡，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁12之間的聚光鏡片單元11，所述的定日鏡場6中的單個定日鏡的太陽光反射光線對應所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊1中的一片聚光鏡片單元11。在更優(yōu)選的實施方式中，如圖15所示，所述的熱發(fā)電裝置包括熱循環(huán)單元8和與所述的熱循環(huán)單元8相連的蒸汽發(fā)電單元9，所述的集熱器7連接所述的熱循環(huán)單元8。其中，所述的熱循環(huán)單元8包括低溫儲熱器81、高溫儲熱器82和蒸汽發(fā)生器83，所述的低溫儲熱器81的低溫水出口順序連通所述的集熱器7、高溫儲熱器82和蒸汽發(fā)生器83，蒸汽發(fā)生器83的低溫水出口連通所述的低溫儲熱器81的低溫水入口，所述的蒸汽發(fā)生器83的蒸汽氣路接入所述的蒸汽發(fā)電單元9。所述的蒸汽發(fā)電單元9包括蒸汽發(fā)電裝置91，所述的蒸汽發(fā)電裝置91的蒸汽入口連通所述的蒸汽發(fā)生器83的蒸汽出口。在本發(fā)明的應用中，本發(fā)明的二次聚光裝置采用如圖2或3所示的模塊化設計方式，雙曲面按一定角度分割成多個模塊單元，每個模塊單元由邊緣經線方向的雙曲弧形管狀結構或折線結構以及切向的多根安裝圓弧結構組成基本框架，數(shù)片平面鏡或曲面鏡通過離散方式安裝在框架結構中，整體可擬合為理想的雙曲面，且越靠近經線外側的鏡片尺寸越大，對應的鏡場中定日鏡位置越遠，接收到的光斑尺寸也越大。這樣的設計與太陽光錐角入射規(guī)律以及光斑大小變化規(guī)律相適應，可以盡可能地減小光能的溢出損失。定日鏡場與離散二次反射鏡片的對應關系如圖14所示。運用可調鏡面角度的定日鏡裝置可以使二次反射鏡上的光斑更穩(wěn)定，二次反射模塊與定日鏡對應關系更明確，調校與控制更加方便。在本發(fā)明的二次聚光裝置中，反射面按照一定的圓心角分割成多個相對獨立的瓣狀結構模塊，模塊與模塊之間留有一定的縫隙或錯開一定的距離，以保證調整時有足夠的空間。在采用如圖12所示的鋼絲傳動結構中，每個模塊可通過頂部的鋼絲和底部的彈簧鉸鏈與中央柱結構相連，柱結構頂部與二次聚光裝置傳動機構相連。鋼絲從中央柱結構的側壁伸出，通過安裝在中央柱結構中的定滑輪和鋼絲電動葫蘆驅動各瓣狀結構模塊，從而實現(xiàn)雙曲面焦距的微調。彈簧鉸鏈為每個模塊提供沿鋼絲相反方向的力矩，以保證模塊的穩(wěn)定。在采用如圖13所示的齒輪傳動的具體實施方式
中，二次聚光裝置的整體模塊化結構同上所述。每個模塊頂部通過彈簧連桿與中央柱結構上部相連，模塊底部固定在中央柱結構底部的軸承上，軸承通過齒輪與中央柱結構內安裝的驅動結構相連。齒輪通過施加在軸承上的與彈簧拉緊力相反的力矩，從而實現(xiàn)對模塊的微調。本發(fā)明采用上述模塊化的可調焦設計以代替現(xiàn)有技術中的固定集成化安裝，使系統(tǒng)整體的安裝難度降低，調整更靈活。在上述采用模塊化設計的二次聚光裝置中，實際應用中可以采用如圖2所示的雙曲弧形管方案或如圖3所示的折線形結構方案。在圖2所示的雙曲弧形管方案中，二次反射單元模塊由邊緣經線方向的雙曲弧形管結構以及鏡片面型調節(jié)橫梁組成基本框架，每片反射鏡通過萬向節(jié)與弧形管上的抱箍結構相連，抱箍位置和反射鏡尺寸都經過精確設計。面型調節(jié)橫梁一方面可以加強雙曲弧形管的結構剛度，另一方面通過中央可調式點粘接螺絲實現(xiàn)安裝前對反射鏡面型的精確調校。反射鏡可以采用平面鏡，也可以采用精確加工的雙曲面鏡，在反射率要求不高的情況下也可以采用金屬片鍍膜式反射鏡。如圖4所示，萬向節(jié)兩端分別是抱箍固定裝置和鏡片點粘接結構。抱箍固定裝置將萬向節(jié)固定在雙曲弧形管上的預設位置，此類位置設計了環(huán)形凹槽，以保證抱箍位置的穩(wěn)定。鏡片點粘接結構采用特種粘膠，粘膠粘接在反射鏡背面。如圖5所示，面型調節(jié)橫梁中央有可調節(jié)螺栓，螺栓下端有點粘接結構與鏡片中央相連，在單元模塊吊裝到二次反射結構中央柱結構之前，可用調節(jié)螺栓對鏡片面型進行微調；在運營調試中如果發(fā)現(xiàn)二次反射光斑出現(xiàn)偏差，在單模塊調焦無法達到理想效果情況下，也可以通過調焦與調軸機構將該模塊調整到適當位置，并由維修人員到達中央柱位置進行面型調節(jié)。在如圖3所示的折線形結構方案中，二次反射單元模塊由邊緣雙曲線上按一定規(guī)律取點連接而成的折線主梁結構以及多根調節(jié)橫梁結構組成基本框架，折線主梁的拐點處可以采用焊接或鉸鏈連接，折線的拐點處都有加強筋以保證折線的相對位置精度。反射鏡通過萬向節(jié)與主梁上的抱箍結構相連，抱箍位置和反射鏡尺寸都經過精確設計。面型調節(jié)橫梁一方面可以加強雙曲折線形主梁結構的剛度，另一方面通過中央可調式點粘接螺絲實現(xiàn)安裝前對反射鏡面型的精確調校。反射鏡可以采用平面鏡，也可以采用精確加工的雙曲面鏡，在反射率要求不高的情況下也可以采用金屬片鍍膜式反射鏡。如圖6和7所示，二次聚光系統(tǒng)在二次反射聚光面的一側，通過一根豎直立柱或一鋼架式棱臺/棱錐形立柱支撐整個二次聚光裝置。采用豎直立柱時，在相對于二次聚光裝置的另三個側面采用三根或更多的斜拉索保持整體結構的力矩平衡，立柱頂端有光軸調節(jié)機構與二次聚光裝置相連。而在采用單棱臺或棱錐鋼架式立柱時，則通過鋼架結構自身的重力平衡二次聚光裝置的力矩，若需要還可在其底部設置適當?shù)呐渲兀源似胶舛尉酃庋b置的力矩，如果棱臺/棱錐的底座不是足夠大，則還可以其側面安裝拉索結構以防止整體的側翻。該支撐結構可以實現(xiàn)約340°以上的定日鏡場利用范圍，并且可以根據(jù)當?shù)氐木暥忍攸c，選取鏡場效率最低的一個方位安裝立柱，從而使太陽能和土地的利用率盡可能高。本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)在實際應用中還采用了光軸可調設計，用以提升聚光系統(tǒng)的適用范圍。光軸可調設計可選用如圖8所示的絲桿傳動方案、如圖9所示的液壓傳動方案或如圖10所示的鋼纜傳動方案。在如圖8所示的絲桿傳動方案中，光軸調節(jié)機構安裝在單立柱支撐結構上，二次聚光裝置通過其中央柱結構與光軸調節(jié)機構的主傳動桿相連，主傳動桿通過其中部的軸承與支撐結構相連，主傳動桿末端通過豎直固定的齒輪與絲桿螺紋咬合，軸承、齒輪和絲桿驅動機構封閉在殼體內，光軸調節(jié)機構通過絲桿-齒輪傳動方式以及杠桿原理實現(xiàn)二次聚光裝置傾角的調節(jié)。由于軸承位置需要承受較大的力，軸承與支撐結構的連接部位需要足夠強度的加固。主傳動桿也需要承受較大的切向力，因此主傳動桿需要選用強度較高的材料。在如圖9所示的液壓傳動方案中，光軸調節(jié)機構的安裝位置，以及主傳動軸、軸承等結構與絲桿方案一致。主傳動桿末端采用鉸鏈與液壓桿相連，通過液壓桿的伸縮實現(xiàn)光軸的調節(jié)。在如圖10所示的鋼絲傳動方案中，光軸調節(jié)機構的安裝位置，以及主傳動軸、軸承等結構與絲桿方案一致。主傳動桿末端與鋼絲相連，通過電動葫蘆改變鋼絲長度實現(xiàn)光軸的調節(jié)。由于鋼絲上會承受較大的張力，因此需要采用強度較高的鋼絲，或者采用多鋼絲并聯(lián)方式，或改用鏈條結構。上述傳動方案中的任意一種所實現(xiàn)的二次聚光裝置傾角調節(jié)效果如圖11所示。采用了本發(fā)明的二次聚光裝置，由于其包括呈圓周分布的整體擬合為一聚光面的多片瓣狀聚光模塊，通過聚光模塊調節(jié)組件可靈活調節(jié)各聚光模塊的焦距，實現(xiàn)了二次反射聚光曲面的模塊化可調整焦距功能，從而提高了二次聚光裝置的靈活性，降低了安裝精度要求，同時削減了裝置安裝與維護的成本。采用了本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)，由于其采用了設置于二次聚光裝置一側的支架以及連接支架頂端和二次聚光裝置橫軸這一單柱式支撐結構，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)固性，又有效地解決了遮擋問題，大大提高了地面定日鏡的可用范圍。同時，基于這一單柱式支撐結構，本發(fā)明的二次聚光系統(tǒng)通過二次聚光裝置傾角調節(jié)組件實現(xiàn)了二次聚光裝置可變光軸功能，從而滿足各種角度吸熱器目標面的需求，大大增強了二次聚光系統(tǒng)的適應能力和應用范圍。本發(fā)明的二次聚光裝置、二次聚光系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的結構較為簡單，生產、安裝及維護成本低廉，且使用范圍較為廣泛。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種二次聚光裝置，其特征在于，所述的二次聚光裝置包括呈圓周分布的多片瓣狀聚光模塊，所述的多片瓣狀聚光模塊整體擬合為一聚光面。
2.根據(jù)權利要求1所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的一片聚光模塊包括兩根固定梁和安設于兩根固定梁之間的聚光鏡。
3.根據(jù)權利要求2所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的兩根固定梁間具有一確定的夾角。
4.根據(jù)權利要求3所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的夾角略小于所述的單片瓣狀聚光模塊在所述的圓周分布中所占的圓心角，相鄰兩片聚光模塊之間具有間隙。
5.根據(jù)權利要求3所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的夾角不小于所述的單片瓣狀聚光模塊在所述的圓周分布中所占的圓心角，相鄰兩片聚光模塊沿所述的圓心垂直豎軸方向上錯層分布。
6.根據(jù)權利要求2所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁之間的聚光鏡片單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的聚光鏡片單元為平面反射聚光鏡片或雙曲面反射聚光鏡片。
8.根據(jù)權利要求6所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的聚光鏡片單元呈梯形，其接近所述的圓周分布的圓心的一邊較短，遠離圓心的一邊較長，所述聚光鏡片單元的四角通過活動連接組件分別活動固定于所述的兩根固定梁上。
9.根據(jù)權利要求8所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的活動連接組件包括萬向節(jié)、以及分別連接該萬向節(jié)的抱箍和點粘接件，所述的抱箍套設于所述的固定梁上，所述的點粘結件粘結于所述的聚光鏡片單元的背面。
10.根據(jù)權利要求8所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的兩根固定梁之間還連接有面型調節(jié)橫梁，所述的面型調節(jié)橫梁的數(shù)量與所述的聚光鏡片單元的數(shù)量相等，一根面型調節(jié)橫梁通過一調節(jié)螺栓連接于一片聚光鏡片單元的背面。
11.根據(jù)權利要求2所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的兩根固定梁均為弧形梁。
12.根據(jù)權利要求2所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的兩根固定梁均為折線形梁。
13.根據(jù)權利要求12所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的折線形梁包括由多段直線梁順序連接形成的折線形主梁，以及連接于相鄰兩段直線梁之間的加強筋。
14.根據(jù)權利要求13所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根折線形主梁之間的聚光鏡片單元，所述的折線形梁所包括的直線梁段的數(shù)量與設置于兩根固定梁之間的聚光鏡片單元的數(shù)量相等，且所述的直線梁段與所述的聚光鏡片單元對應設置。
15.根據(jù)權利要求1至14中任一項所述的二次聚光裝置，其特征在于，所述的由多片瓣狀聚光模塊擬合成的聚光面為雙曲面或拋物面。
16.一種具有權利要求1所述的裝置的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光系統(tǒng)還包括支架和橫軸，所述的支架設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的橫軸的一端連接于所述的支架的頂端，所述的橫軸的另一端連接所述的二次聚光裝置。
17.根據(jù)權利要求16所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的支架為單一豎直立柱， 所述的單一豎直立柱設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的單一豎直立柱的頂端通過所述的橫軸連接所述的二次聚光裝置。
18.根據(jù)權利要求17所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的支架還包括固定拉索， 所述的固定拉索連接于所述的單一豎直立柱與地面之間。
19.根據(jù)權利要求16所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的支架為單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱，所述的單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱設置于所述的二次聚光裝置的一側，所述的單一棱臺鋼架立柱或單一棱錐鋼架立柱的頂端通過所述的橫軸連接所述的二次聚光裝置。
20.根據(jù)權利要求16所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的支撐系統(tǒng)還包括二次聚光裝置傾角調節(jié)組件，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件設置于所述的支架的頂部，所述的橫軸連接于所述的二次聚光裝置和所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件之間。
21.根據(jù)權利要求20所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件為絲桿傳動組件，所述的絲桿傳動組件包括絲桿、連接所述絲桿的絲桿驅動件、以及連接于所述的絲桿與所述的橫軸之間的傳動齒輪。
22.根據(jù)權利要求20所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件為液壓傳動組件，所述的液壓傳動組件包括液壓桿、連接所述液壓桿的液壓驅動件、 以及連接于所述的液壓桿與所述的橫軸之間的傳動鉸鏈。
23.根據(jù)權利要求20所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件為鋼纜傳動組件，所述的鋼纜傳動組件包括鋼纜以及連接所述的鋼纜一端的鋼纜驅動件，所述的鋼纜的另一端連接于所述的橫軸。
24.根據(jù)權利要求16至23中任一項所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光系統(tǒng)還包括聚光模塊調節(jié)組件，所述的聚光模塊調節(jié)組件連接于所述的橫軸與所述的二次聚光裝置之間。
25.根據(jù)權利要求M所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，聚光模塊調節(jié)組件包括一中央支桿，所述的二次聚光裝置的各瓣狀聚光模塊的一端連接于所述的中央支桿的底端，所述的聚光模塊的另一端通過連接件連接于所述的中央支桿的上部，在所述的聚光模塊與中央支桿相連接的兩端中，一端為可調連接，另一端為彈性連接，通過調節(jié)所述的可調連接以實現(xiàn)對所述的聚光模塊焦距的微調。
26.根據(jù)權利要求25所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的一片聚光模塊包括兩根固定梁和設置于兩根固定梁之間的聚光鏡，所述的兩根固定梁的一端均連接于所述的中央支桿的底端，所述的兩根固定梁的另一端均通過所述的連接件連接于所述的中央支桿的上部。
27.根據(jù)權利要求25所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的聚光模塊調節(jié)組件還包括設置于所述的中央支桿底端的彈簧鉸鏈和設置于中央支桿上部的鋼絲長度調節(jié)件，所述的聚光模塊的一端連接于所述的彈簧鉸鏈，所述的連接件為鋼絲，所述的聚光模塊的另一端通過鋼絲連接于所述的鋼絲長度調節(jié)件。
28.根據(jù)權利要求27所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，鋼絲長度調節(jié)件為驅動卷軸和定滑輪，所述的鋼絲繞過所述的定滑輪固定連接于所述的驅動卷軸。
29.根據(jù)權利要求25所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的聚光模塊調節(jié)組件還包括設置于所述的中央支桿底端的軸承及軸承驅動件，所述的聚光模塊的一端連接于所述的軸承上，所述的連接件為彈性連桿，所述的聚光模塊的另一端通過所述的彈性連桿連接于所述的中央支桿的上部。
30.根據(jù)權利要求四所述的二次聚光系統(tǒng)，其特征在于，所述的軸承驅動件包括軸承齒輪以及與所述軸承齒輪連接的齒輪驅動件。
31.一種具有權利要求16所述的二次聚光系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)還包括定日鏡場、集熱器、及連接所述集熱器的熱發(fā)電裝置，所述的集熱器設置于所述的二次聚光裝置下方的焦點位置上，所述的定日鏡場包括若干定日鏡， 所述的各定日鏡以所述的集熱器為圓心向外分散布設。
32.根據(jù)權利要求31所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光系統(tǒng)的支架設置于該太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應用地區(qū)的緯度條件下定日鏡場利用率最低的方向上。
33.根據(jù)權利要求32所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的定日鏡為光線反射角度可控定日鏡，所述的定日鏡場中的各定日鏡的太陽光反射光線對準所述的二次聚光裝置所擬合的聚光面的虛焦點上。
34.根據(jù)權利要求33所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊包括兩根固定梁和設置于兩根固定梁之間的聚光鏡，所述的聚光鏡包括多片固定于所述的兩根固定梁之間的聚光鏡片單元，所述的定日鏡場中的單個定日鏡的太陽光反射光線對應所述的二次聚光裝置的單片聚光模塊中的一片聚光鏡片單元。
35.根據(jù)權利要求31至34中任一項所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱發(fā)電裝置包括熱循環(huán)單元和與所述的熱循環(huán)單元相連的蒸汽發(fā)電單元，所述的集熱器連接所述的熱循環(huán)單元。
36.根據(jù)權利要求35所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱循環(huán)單元包括低溫儲熱器、高溫儲熱器和蒸汽發(fā)生器，所述的低溫儲熱器的低溫水出口順序連通所述的集熱器、高溫儲熱器和蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器的低溫水出口連通所述的低溫儲熱器的低溫水入口，所述的蒸汽發(fā)生器的蒸汽氣路接入所述的蒸汽發(fā)電單元。
37.根據(jù)權利要求36所述的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸汽發(fā)電單元包括蒸汽發(fā)電裝置，所述的蒸汽發(fā)電裝置的蒸汽入口連通所述的蒸汽發(fā)生器的蒸汽出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二次聚光裝置，其包括呈圓周分布的且整體擬合為一聚光面的多片瓣狀聚光模塊，通過聚光模塊調節(jié)組件可靈活調節(jié)各聚光模塊的焦距，實現(xiàn)二次反射聚光曲面的模塊化可調焦功能，提高了二次聚光裝置的靈活性，降低了安裝精度要求，削減了安裝與維護的成本。本發(fā)明還涉及具有所述裝置的二次聚光系統(tǒng)，其具有設置于二次聚光裝置一側的單柱式支撐結構，有效解決了遮擋問題，大大提高了地面定日鏡的可用范圍，且該系統(tǒng)的二次聚光裝置傾角調節(jié)組件實現(xiàn)了二次聚光裝置可變光軸功能，從而滿足各種角度吸熱器目標面的需求，大大增強了該二次聚光系統(tǒng)的適應能力和應用范圍。本發(fā)明還涉及具有所述二次聚光系統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號G02B7/198GK102183837SQ20111010086
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權日2011年4月21日
發(fā)明者何秋蓉, 胡浩艷 申請人:何秋蓉, 胡浩艷