| 权 利 要 求 书 1、 一种多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 包括底座 （1 )、 支柱 （2)、 机架 （7 )、 聚光发电腔 （12)， 底座 （1 ) 上部安装支柱 （2)， 其 特征在于： 所述支柱 （2) 上端安装水平旋转追踪单元 （3 )， 所述水平旋转追 踪单元 （3 ) 上部固定垂直旋转追踪单元 （5 ); 机架 （7 ) 上表面设有多种焦 距的反光镜， 每个焦距的反光镜下部连接弹性固定器 （14)， 机架 （7 ) 上固 定连接聚光发电腔支架 （11 )， 该聚光发电腔支架 （11 ) 顶端固定安装聚光发 电腔 （12); 换热器 （6) 固定安装在换热蓄热池 （13 ) 内。 2、 根据权利要求 1所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 其特征在于： 所述机架 （7) 为平面双层珩架结构。 3、 根据权利要求 1所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 其特征在于： 所述焦距反光镜包括中心位置的中心焦距反光镜 （8 )、 其两侧 的内环焦距反光镜 （9)、 安装于两个内环焦距反光镜 （9) 外侧的次外环焦距 反光镜 （10)。 4、 根据权利要求 1所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 其特征在于： 所述聚光发电腔 （12) 的腔体内部靠近底侧透光窗 （19) 位置 处设有聚光电池 （20)。 5、 根据权利要求 1所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联系统用， 其特征在于： 所述支柱 （2) 下端固定风速传感器 （22)。 6、 根据权利要求 1或 4所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系 统， 其特征在于： 所述聚光发电腔 （12) 顶部安装太阳光位置传感器 （21 )。 7、 根据权利要求 1所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 其特征在于： 所述聚光发电腔 （12 ) 的外部上、 下两侧分别设有冷却剂出口 (17) 与冷却剂入口 （16)。 8、 根据权利要求 4所述的多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用系统， 其特征在于： 所述聚光发电腔 （12) 内侧设有与冷却剂入口 （16) 连通的冷 却剂喷嘴 （18)。 |
本发明涉及碟式聚光太阳能技术， 具体地说是一种多焦距的弹性的碟式 聚光太阳能电热联用系统。
背景技术
碟式太阳能聚光利用方案， 从原理上具有聚光倍率高、 成像质量好、 无 余弦损失效应、 集光效率高等特点， 配合聚光光伏发电或斯特林外燃机热发 电， 既可作集中式发电场应用， 也可作分布式个体发电用户应用； 但由于现 有碟式太阳能聚光系统存在着以下方面的缺陷 ：
( 1 ) 无论单碟方案或多碟方案， 其反光镜的焦距值为一固定值， 反光镜 的镜片分布在一个抛物线旋转面上， 考虑到光线收集效率， 各镜片之间间隙 很小， 单碟方案根本无间隙， 整个反光镜以一个大弧面作用于气流之中， 不 仅弧面正面对风时风阻很大， 在弧面与风向夹角不为 90° 时， 反光镜还要承 受大小和方向并随风速、 风向不断变化的气动升力， 以上两种力通过反光镜 与机组机架的刚性连接， 直接传递给机架， 导致碟式聚光机组水平摇动和垂 直颤动， 集聚的光线偏离收集吸收腔， 致使集光效率大幅度下降， 发电量损 失严重；
( 2 ) 由于反光镜的大弧面结构决定了机架只能采用 倒伞形结构， 该结构 机械强度低， 机组跟踪旋转时， 阻力大、 重心不稳， 反光镜结构不合理， 在 遭遇台风或其他强风时生存力低下， 机组易颠覆毁坏；
( 3 ) 聚光电池组件散热措施较差， 聚光系数无法提高、 散热效果不好、 易烧伤烧坏聚光电池组件， 余热难以收集利用。
以上存在的问题， 使碟式聚光太阳能这种对太阳能利用效率最高 、 综合 成本最低、 推广前景美好的利用方式仅徘徊于理论和少量 样机阶段， 无法进 行大规模的应用。
发明内容
针对以上缺陷， 本发明提供一种多焦距的弹性的碟式聚光太阳 能电热联 用系统， 以克服现有碟式聚光太阳能技术的反光镜外形 结构不合理、 风力导 致发电量损失严重、 机架结构不合理、 聚光电池组件散热措施较差、 余热难 以收集利用等缺陷。
为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案：
一种多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电热联用 系统， 包括底座、 支柱、 机架、 聚光发电腔， 底座上部安装支柱， 所述支柱上端安装水平旋转追踪单 元， 所述水平旋转追踪单元上部固定垂直旋转追踪 单元； 机架上表面设有焦 距反光镜， 每个焦距反光镜下部连接弹性固定器， 机架上固定连接聚光发电 腔支架， 该聚光发电腔支架顶端固定安装聚光发电腔； 所述机架为平面双层 珩架结构， 焦距反光镜包括中间位置的中部焦距反光镜、 其两侧的侧部焦距 反光镜、 安装于两个侧部焦距反光镜外侧的端部焦距反 光镜； 所述聚光发电 腔的腔体内部靠近底侧透光窗位置处设有聚光 电池， 换热器固定安装在换热 蓄热池内。
本发明所述多焦距的弹性的碟式聚光太阳能电 热联用系统的有益效果 为：
( 1 )采用多焦距的反光镜， 在低风速时机组风阻系数降低 70% , 在风速 更大时， 安装于机架上各个独立的反光镜片根据自身所 处的风速及风向不同， 各个反光镜单体做随机各异向瞬时弹性变形， 加大了瞬时导风通道面积， 强 风下的风阻系数可进一步降低， 有效的改善了机组在各类风速情况下的工作 状况， 显著提高发电能力；
(2) 采用平面双层珩架结构技术， 刚度高、 份量轻、 通过反光镜结构的 改进， 可减少机组追踪定向时的阻力， 提高了在台风或其它强风天气时机组 的生存能力；
(3 )大型机组采用高速喷射对流沸腾法冷却聚光 池技术， 最高导热传 热系数可达 1000W/cm2，可有效散去聚光电池上承受的高达 50W— 100W/cm2 的辐射功率， 避免高温对发电能力的不利影响；
(4) 小型机组采用自然对流沸腾法冷却聚光电池技 术， 导热能力强， 成 本较低， 导热传热系数也可达 130W/cm2， 可避免高密度光流对聚光电池的损 害；
(5 ) 采用冷却聚光电池余热回收技术， 回收的余热可作低温热能发电， 也可作生活生产的热源；
(6)采用多种焦距与多片反光镜片在 X、 Y、 Ζ三轴坐标空间错落分布， 综合考虑了机组的生产性能、 安全性能和生态效应， 既可保证太阳光的收集 效果， 又可大幅度减小风阻， 还可充分发挥机组吸收风能、 降低风速、 削减 直射光照、 减少水分蒸发， 改善安装地的生态环境。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图 1 是本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚光 太阳能电热联用系统 的结构示意图；
图 2是本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚 太阳能电热联用系统 的聚光发电腔部分结构示意图；
图 3 是本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚光 太阳能电热联用系统 的换热蓄热池应用部分示意图；
图 4是本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚 太阳能电热联用系统 的冷却储热池应用部分示意图。 图中：
1、 底座； 2、 支柱； 3、 水平旋转追踪单元； 4、 电机； 5、 垂直旋转追踪 单元； 6、 换热器； 7、 机架； 8、 中心焦距反光镜； 9、 内环焦距反光镜； 10、 次外环焦距反光镜； 11、 发电腔支架； 12、 聚光发电腔； 13、 换热蓄热池； 14、 弹性固定器； 15、 发电输出端口； 16、 冷却剂入口； 17、 冷却剂出口； 18、 冷却剂喷嘴； 19、 透光窗； 20、 聚光电池； 21、 位置传感器； 22、 风速 传感器； 23、 冷却泵； 24、 冷却储热池。
具体实施方式
如图 1 所示， 本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚光太 阳能电热联 用系统， 包括底座 1、 支柱 2、 机架 7、 聚光发电腔 12， 所述底座 1上部安装 支柱 2用于将装置本体固定在地基上并承担装置的 量及调整高度，该支柱 2 上端安装水平旋转追踪单元 3并由电机 4驱动该单元作水平旋转运动以使机 架 7在水平角度上追踪太阳的位置； 所述水平旋转追踪单元 3上部固定垂直 旋转追踪单元 5并由另一电动机驱动该单元作垂直旋转运动 使机架 7在垂 直角度上追踪太阳的位置， 电机的控制信号分别由相应的传感控制器提供 ； 所述机架 7为平面双层珩架结构并固定在垂直旋转追踪 元 5上侧， 机架 7 上表面中心位置设有中心焦距反光镜 8，该中心焦距反光镜 8两侧分别安装一 内环焦距反光镜 9，两个内环焦距反光镜 9外侧分别安装一次外环焦距反光镜 10， 每种焦距反光镜下部连接弹性固定器 14并由此安装在机架 7上， 当风速 瞬时增大作用到反光镜上时， 此风力传递到反光镜弹性固定器 14上， 弹性固 定器 14按风力的大小和风向的不同作随机各异向瞬 弹性变形， 把风能量转 换弹性能量储存在弹性器件里， 同时减小了反光镜迎风截面和夹角， 加大了 瞬时导风通道面积， 使风阻与风速的函数关系趋向收敛， 强风下的风阻系数 可进一步降低； 在其后风速瞬时减弱时， 弹性固定器 14的弹性器件推动反光 镜， 克服镜前、 镜后的空气阻力复位， 把先前反光镜弹性固定器 14储存的弹 性能量大部分返还给空气， 小部分转化热量耗散在机械部件上， 弹性固定器 14对风力的缓冲和吸收作用， 大大消减了强风对机组的冲击和破坏作用。
以上本发明实施例所述多焦距的弹性的碟式聚 光太阳能电热联用系统， 每个焦距反光镜的安装位置虽然在同一个 X、 Y坐标平面上， 但由于各反光 镜的焦距不同以及分布位置不同， 相邻的各反光镜的边缘在 z坐标方向存在 较大间隙， 一般可达 20厘米以上， 该间隙提供了宽敞的导风通道， 大大降低 了反光镜的风阻； 两个内环焦距反光镜 9、 两个次外环焦距反光镜 10的反光 镜弧面与机架 7均不平行， 并且其夹角方向与大小以机架 7中心轴对称分布， 对于与机架 7 平面垂直的气流流过反光镜的弧面产生的气动 升力， 以机架 7 中心轴对称分布， 升力大小相等， 但方向相反， 互相抵消， 而对于与机架 7 平面不垂直的气流， 也都能互相抵消其中相当大部分。
如图 1-2所示，本发明实施例所述多焦距的弹性的碟 式聚光太阳能电热联 用系统， 所述支柱 2下端固定风速传感器 22， 当该传感器探测到风速过大而 又可能危及机组安全时， 则发出指令信号， 控制电动机驱动垂直旋转追踪单 元 5作垂直旋转运动， 使机架 7最终停止在风阻最小的水平位置上以达到强 风保护的目的； 所述机架 7上固定连接聚光发电腔支架 11， 该聚光发电腔支 架 11顶端固定安装聚光发电腔 12， 其腔体内部靠近底侧透光窗 19位置处设 有聚光电池 20， 太阳光可经中心焦距反光镜 8、 内环焦距反光镜 9、 次外环焦 距反光镜 10反射， 透过透光窗 19， 集聚照射在聚光电池 20上， 聚光电池 20 把太阳能的 30 %— 40 %通过光电转换为电力，其余部分被聚光电池 20吸收转 换为热量。 所述聚光发电腔 12设有发电输出端口 15， 把聚光电池 20从太阳 光转换的电力输送到聚光发电腔 12的腔体外， 此聚光发电腔 12顶部安装太 阳光位置传感器 21， 当该传感器探测到机架 7在水平角度对太阳的跟踪出现 误差， 将发出指令由电机 4驱动水平旋转追踪单元 3， 带动机架 7在水平角度 上旋转， 消除对太阳的水平角度上的跟踪误差； 当该太阳光位置传感器 21探 测到机架 7在垂直角度对太阳的跟踪出现误差， 将发出指令由另一电机驱动 垂直旋转追踪单元 5， 带动机架 7在垂直角度上旋转， 消除对太阳的垂直角度 上的跟踪误差； 所述聚光发电腔 12的外部上、下两侧分别设有冷却剂出口 17 与冷却剂入口 16， 所述聚光发电腔 12内侧设有与冷却剂入口 16连通的冷却 剂喷嘴 18; 由冷却泵 25泵出的冷却剂， 经由冷却剂入口 16， 从冷却剂喷嘴 18高速喷射至聚光电池 20的表面， 冷却剂接受聚光电池 20热量升温以至于 沸腾， 冷却剂蒸发带走了大量的热量， 冷却了聚光电池 20， 冷却剂蒸汽气泡 离开聚光电池 20表面后， 热量逐渐传递给周围的冷却剂， 冷却剂蒸汽冷却液 化， 重新成为液体。
如图 3-4所示，本发明实施例所述多焦距的弹性的碟 式聚光太阳能电热联 用系统， 经聚光电池 20加热后的冷却剂从冷却剂出口 17送出， 至安装在换 热蓄热池 13内的换热器 6， 换热器 6内的冷却剂与外部蓄热剂进行热交换， 热量传递给蓄热剂后冷却剂温度降低，重新由 冷却泵 23泵出进行下一个循环， 得到热量温度升高的蓄热剂， 储存在换热蓄热池 13内， 其储存的热量可作低 温热能发电， 也可作生活、 生产的热源； 对于小型机组， 可省去冷却剂喷嘴 18、 换热器 6和冷却泵 23， 若采用冷却储热池 24， 来自冷却储热池底部温度 较低、密度较大的冷却剂从冷却剂入口 16直接流入聚光发电腔 12， 流至聚光 电池 20附近， 冷却剂接受聚光电池 20表面的热量升温以至于沸腾， 冷却剂 蒸发带走了热量， 冷却了聚光电池 20， 冷却剂蒸汽气泡离开聚光电池 20表面 后， 热量逐渐传递给周围的冷却剂， 冷却剂蒸汽冷却液化， 成为温度较高、 密度较小的液体， 从冷却剂出口 17流出至冷却储热池顶部， 完成一个循环， 冷却储热池 24所储存的热量可作生活生产的热源。
Next Patent: METHOD AND DEVICE FOR SENDING AND RECEIVING DATA