[实用新型]格栅形聚光镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种聚光镜，具体的说是一种格栅形聚光镜。

背景技术

伴随着煤炭、石油、天然气等化石能源日渐枯竭，及由此所产生的生态破坏和温室效应日益严重，太阳能作为无污染、可再生的新能源正得到广泛关注。

太阳能聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种；反射聚光主要是槽式聚光、碟式聚光、旋转抛物面聚光；折射聚光主要是采用菲尼尔透镜。为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器（线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。这两种聚光集热器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。

70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现在基本都已停用。

其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的能量。利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面积的柔性透明塑料菲涅耳透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅耳透镜，结果都不大理想。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，解决以上现有技术存在的缺点，提供一种格栅形聚光镜，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能，收集和利用太阳能更高效，并可有效节约硅电池。

本实用新型解决以上技术问题的技术方案是：

格栅形聚光镜，由多条槽式聚光镜沿东西向和南北向互相交叉分布形成具有多个相同的格栅单元的格栅形聚光镜，格栅形聚光镜每一个格栅单元的底面都设有硅电池，槽式聚光镜的两个侧面都是复合抛物面聚光镜。

这样，在本实用新型的栅型聚光镜上形成一个聚光镜阵列，每一个格栅单元都是一模一样的，这样就可以充分利用空间面积；由于聚光镜是东西和南北2个方向的综合，聚光比也比单方向的槽式聚光镜高，无需跟踪太阳即可全年平均每天都能收集7个小时太阳能，收集和利用太阳能更高效，可以更有效的节约硅电池节约成本。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前述的格栅形聚光镜，南北向槽式聚光镜的收集角为55°～64°；东西向槽式聚光镜的收集角为105°～120°。在南北方向，从冬至12点到夏至12点太阳角度的变化范围是47度，不过如果采用47度收集角的聚光镜在冬至和夏至的收集时间却很少，因为从冬至9点到夏至9点太阳角度的变化是64度，所以我们采取至少为55度的复合抛物面聚光镜，略微减少收集角可以在有限减少收集时间的情况下大幅增加聚光比，从而节省硅电池的用量。在东西方向，太阳角度的变化基本以每小时15度的速度变化 ，一年四季都是如此，所以我门为保证平均每天都能收集7个小时，所以我们一般采取105度收集角以上的复合抛物面聚光镜。