專利名稱：分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能光熱鏡場，尤指一種分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的已建塔式聚光太陽能發(fā)電站目前在世界上為數(shù)遠(yuǎn)沒有太陽能光伏電站數(shù)量多，但其成本低的優(yōu)勢十分明顯，未來發(fā)展有可能超過光伏發(fā)電，其收集光的系統(tǒng)包括聚光太陽能發(fā)電鏡場和聚光塔，以北半球?yàn)槔?，鏡場和聚光塔大都為一南一北走向，即聚光塔建造在正南面，而鏡場則分布于聚光塔的正北區(qū)域；太陽能為間歇式能源，一天的不同時(shí)段和一年內(nèi)的不同季節(jié)所輻射的能量相差巨大。就每天來說，中午前后輻射量最強(qiáng)，發(fā)電功率最大，而上下午就要降低不少，早晚就更差。然而，電網(wǎng)的需求及要求是盡量均衡發(fā)電。如此，就需要將上、下、中午的發(fā)電量高峰適當(dāng)延長，而采用儲(chǔ)電或儲(chǔ)熱的解決辦法成本和運(yùn)行的代價(jià)又高，不一定適宜實(shí)行，因此就需要盡量在現(xiàn)有條件下盡量解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、基本不用添加其他任何設(shè)備，通過鏡場位置排布來達(dá)到均衡發(fā)電高峰的目的的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，包括分布于北部區(qū)域的鏡場和分布于南部區(qū)域的聚光塔，其中，鏡場包括東鏡場和西鏡場，東鏡場位于聚光塔的東北方向，西鏡場位于聚光塔的西北方向；或者包括分布于南部區(qū)域的鏡場和分布于北部區(qū)域的聚光塔，其中，鏡場包括東鏡場和西鏡場，東鏡場位于聚光塔的東南方向，西鏡場位于聚光塔的西南方向；東鏡場和西鏡場均包括若干個(gè)反射鏡，東鏡場和西鏡場中的大部分反射鏡的反射時(shí)段錯(cuò)開設(shè)置，鏡場在一天的光照時(shí)間內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)反射高峰，以使得聚光塔一天內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)光熱轉(zhuǎn)換高峰來延長熱量利用時(shí)間。進(jìn)一步，所述東鏡場和西鏡場以經(jīng)過所述聚光塔的南北軸線為對(duì)稱線，對(duì)稱分布在該南北軸線的兩側(cè)。進(jìn)一步，所述東鏡場包括若干個(gè)東鏡場單元，所述西鏡場包括若干個(gè)西鏡場單元， 各個(gè)單元中均設(shè)置有若干個(gè)所述反射鏡，并且東鏡場單元和西鏡場單元成對(duì)對(duì)稱設(shè)置。進(jìn)一步，所述反射鏡采用小角度反射模式。進(jìn)一步，所述反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡。進(jìn)一步，若干個(gè)所述反射鏡呈扇形形狀排列。進(jìn)一步，所述東鏡場和西鏡場同時(shí)共用一個(gè)所述聚光塔或由若干個(gè)聚光塔組成的陣列。本發(fā)明通過對(duì)太陽反光鏡陣列分布的適當(dāng)設(shè)計(jì)、布局使發(fā)電量隨時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定均勻，可以比較合理的將一般鏡場的光熱轉(zhuǎn)換單一峰值變?yōu)槎噻R場陣列分布的多峰值，延長相對(duì)的光熱轉(zhuǎn)換峰值時(shí)間間隔，使熱發(fā)電機(jī)組工作時(shí)間隨之延長、發(fā)電量均勻，并且免去了一定數(shù)量的儲(chǔ)熱設(shè)備。


圖I為大反射角示意圖2為小反射角示意圖3為常規(guī)鏡場和聚光塔分布示意圖4為本發(fā)明鏡場和聚光塔分布示意圖5光熱轉(zhuǎn)換峰值隨時(shí)間比較說明圖6鏡場、太陽方向夾角與光熱轉(zhuǎn)換總功率關(guān)系說明圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對(duì)術(shù)語，用于說明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對(duì)說明可相應(yīng)地解釋。應(yīng)用原理
I、反射角與反射率
如圖I、圖2所示，為反射角與功率比較示意圖，箭頭所示光線由太陽4射到反射鏡8上發(fā)生反射，隨后射到聚光塔I上的相應(yīng)固定位置，入射、反射光線形成一定夾角。根據(jù)光線的鏡面反射率與角度成反比原理，在圖I、圖2所示的兩種情況下，圖I的反射角α大于圖 2的反射角β，所以圖2的陽光反射率大于圖I的陽光反射率。2、光熱轉(zhuǎn)換錯(cuò)峰
如附圖3所示，其中箭頭S表示方位為南向，太陽4位于聚光塔I的南面，此為中午時(shí)分，(圖3)聚光塔I的北面為常規(guī)鏡場6呈現(xiàn)單一區(qū)域分布，大部分反射鏡是小角度反射， 聚光效果最好，但只是中午一段時(shí)間，與午前午后的落差巨大，不利于均衡發(fā)電。相反的如圖4所不,在其他條件一樣時(shí),聚光塔I的正北面鏡場被劃分為一對(duì)區(qū)域一側(cè)為西鏡場3，另一側(cè)為東鏡場2，兩區(qū)域大部分反射鏡的小角度反射時(shí)段被錯(cuò)開，光熱轉(zhuǎn)換高峰也隨之錯(cuò)開，東鏡場2的高峰在午前，而西鏡場3的高峰在午后，使單峰變成錯(cuò)開時(shí)間的雙峰，有效減小峰值落差，同時(shí)延長高峰光熱轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔。如圖4所示，本發(fā)明分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場可應(yīng)用在南半球或北半球。 應(yīng)用于北半球時(shí)，本發(fā)明分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，包括分布于北部區(qū)域的鏡場和分布于南部區(qū)域的聚光塔I，其中，鏡場包括東鏡場2和西鏡場3,東鏡場2位于聚光塔I的東北方向，西鏡場3位于聚光塔I的西北方向，東鏡場2和西鏡場3以經(jīng)過聚光塔I的南北軸線為對(duì)稱線，對(duì)稱分布在該南北軸線的兩側(cè)。應(yīng)用于南半球時(shí)，本發(fā)明分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，包括分布于南部區(qū)域的鏡場和分布于北部區(qū)域的聚光塔I，其中，鏡場包括東鏡場2和西鏡場3,東鏡場2位于聚光塔I的東南方向，西鏡場3位于聚光塔I的西南方向，東鏡場2和西鏡場3以經(jīng)過聚光塔I的南北軸線為對(duì)稱線，對(duì)稱分布在該南北軸線的兩側(cè)。東鏡場2和西鏡場3同時(shí)共用一個(gè)聚光塔I或由若干個(gè)聚光塔I組成的陣列。東鏡場2可包括若干個(gè)東鏡場單元，西鏡場3可包括若干個(gè)西鏡場單元，各個(gè)單元中均設(shè)置有若干個(gè)反射鏡8，并且東鏡場2單元和西鏡場3單元成對(duì)對(duì)稱設(shè)置。東鏡場2和西鏡場3中的大部分反射鏡8的反射時(shí)段錯(cuò)開設(shè)置，鏡場在一天的光照時(shí)間內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)反射高峰，以使得聚光塔一天內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)光熱轉(zhuǎn)換高峰來延長熱量利用時(shí)間。本發(fā)明中，反射鏡8采用小角度反射模式，反射鏡8為平面反射鏡或曲面反射鏡，一個(gè)鏡場單元中的若干個(gè)反射鏡8呈扇形形狀排列。當(dāng)并網(wǎng)發(fā)電，設(shè)置東、西鏡場反射鏡的反射時(shí)段錯(cuò)開量時(shí)，可參考電網(wǎng)的并網(wǎng)時(shí)間點(diǎn)要求。本發(fā)明與普通鏡場單一區(qū)域分布不同的是本發(fā)明鏡場被劃分為一對(duì)區(qū)域，即分為東鏡場和西鏡場兩個(gè)區(qū)域，鏡場數(shù)量也可根據(jù)實(shí)際陽光及地理等條件情況設(shè)置為多對(duì)。東鏡場和西鏡場兩個(gè)區(qū)域的相互間隔及夾角、占地面積、形狀及鏡面?zhèn)€數(shù)根據(jù)發(fā)電功率、聚光塔位置、地理緯度及設(shè)備等情況具體設(shè)定。鏡場的分布根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜焯栞椛涞姆茸兓笮　㈥柟夥瓷溏R的反射角與反射率之比來綜合設(shè)置。以正午時(shí)分為例，其中箭頭S表示方位為南向，太陽4設(shè)置于聚光塔I的正南面。 本發(fā)明(圖4所示)聚光塔I的正北面鏡場被劃分為一對(duì)區(qū)域左側(cè)為西鏡場區(qū)3，右側(cè)為東鏡場區(qū)2，以及兩個(gè)鏡場間的距離W、兩個(gè)鏡場幾何中心對(duì)聚光塔I的夾角Θ。距離W及夾角Θ可根據(jù)反射鏡或曲面反射鏡性質(zhì)、數(shù)量及實(shí)際陽光輻照及地理等條件情況設(shè)置。如圖6所示角Ψ為太陽4與正南方向的夾角。對(duì)于普通鏡場的單一區(qū)域而言，鏡面的發(fā)射率與COS Ψ成正比，因此當(dāng)角Ψ為零時(shí)，絕大多數(shù)鏡的反射功率最大，同時(shí)也是光熱轉(zhuǎn)換總功率的唯一最大值；(如圖4、5、6所示)本發(fā)明中鏡場劃分為東、西兩個(gè)區(qū)域，光熱轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)各自有一個(gè)極大值，疊加后分別在Ψ等于O到Θ/2之間和Ψ等于O到-Θ/2 之間，即正午時(shí)間點(diǎn)的前后形成兩個(gè)相對(duì)極大值。因此對(duì)比形成了如圖5所示的光熱轉(zhuǎn)換峰值隨時(shí)間比較曲線圖橫坐標(biāo)X代表時(shí)間，其上的N點(diǎn)代表正午時(shí)分，縱坐標(biāo)Y代表光熱轉(zhuǎn)換總功率；曲線A普通鏡場的光熱轉(zhuǎn)換總功率隨時(shí)間變化曲線，曲線B本發(fā)明鏡場的光熱轉(zhuǎn)換總功率隨時(shí)間變化曲線，Pl為曲線A的唯一光熱轉(zhuǎn)換總功率最大值，P2和P3為曲線 B光熱轉(zhuǎn)換總功率的兩個(gè)相對(duì)極大值?？煽闯鲭p峰值交單峰值有較大的均勻度，發(fā)電的有效期及總效率可有效提聞。
權(quán)利要求
1.分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，該光熱鏡場包括分布于北部區(qū)域的鏡場和分布于南部區(qū)域的聚光塔，鏡場包括東鏡場和西鏡場，東鏡場位于聚光塔的東北方向，西鏡場位于聚光塔的西北方向；或者光熱鏡場包括分布于南部區(qū)域的鏡場和分布于北部區(qū)域的聚光塔，鏡場包括東鏡場和西鏡場，東鏡場位于聚光塔的東南方向，西鏡場位于聚光塔的西南方向；所述東鏡場和西鏡場均包括若干個(gè)反射鏡，東鏡場和西鏡場中的大部分反射鏡的反射時(shí)段錯(cuò)開設(shè)置，鏡場在一天的光照時(shí)間內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)反射高峰，以使得聚光塔一天內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)光熱轉(zhuǎn)換高峰來延長熱量利用時(shí)間。
2.如權(quán)利要求I所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，所述東鏡場和西鏡場以經(jīng)過所述聚光塔的南北軸線為對(duì)稱線，對(duì)稱分布在該南北軸線的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，所述東鏡場包括若干個(gè)東鏡場單元，所述西鏡場包括若干個(gè)西鏡場單元，各個(gè)單元中均設(shè)置有若干個(gè)所述反射鏡，并且東鏡場單元和西鏡場單元成對(duì)對(duì)稱設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，所述反射鏡采用小角度反射模式。
5.如權(quán)利要求4所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，所述反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡。
6.如權(quán)利要求5所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場,其特征在于，若干個(gè)所述反射鏡呈扇形形狀排列。
7.如權(quán)利要求2所述的分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，其特征在于，所述東鏡場和西鏡場同時(shí)共用一個(gè)所述聚光塔或由若干個(gè)聚光塔組成的陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式均衡發(fā)電太陽能光熱鏡場，包括分布于北部區(qū)域的鏡場和分布于南部區(qū)域的聚光塔，其中，鏡場包括東鏡場和西鏡場，東鏡場位于聚光塔的東北方向，西鏡場位于聚光塔的西北方向，東鏡場和西鏡場均包括若干個(gè)反射鏡，東鏡場和西鏡場中的大部分反射鏡的反射時(shí)段錯(cuò)開設(shè)置，鏡場在一天的光照時(shí)間內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)反射高峰，以使得聚光塔一天內(nèi)形成兩個(gè)或多個(gè)光熱轉(zhuǎn)換高峰來延長熱量利用時(shí)間。本發(fā)明通過對(duì)太陽反光鏡陣列分布的適當(dāng)設(shè)計(jì)、布局使發(fā)電量隨時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定均勻，可以比較合理的將光熱轉(zhuǎn)換峰值適當(dāng)降低并延長熱量利用時(shí)間，使熱發(fā)電機(jī)組工作時(shí)間隨之延長、發(fā)電量均勻，并且免去了一定數(shù)量的儲(chǔ)熱設(shè)備。
文檔編號(hào)F24J2/10GK102607195SQ20121009007
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者劉伯昂, 薛黎明 申請(qǐng)人:中海陽新能源電力股份有限公司