[实用新型]一种太阳能聚集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能聚集系统。

背景技术

能源短缺以及环境问题已经逐步成为制约我国与世界经济和社会长期发展的重大瓶颈。为了解决这一问题，除大力开展节能与科学用能和努力发展化石燃料外，必须加速可再生能源的开发和利用。开发利用可再生能源，对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用，在这方面太阳能有更重要的作用。太阳能是一种取之不竭、清洁的可再生能源。开发利用太阳能资源是开拓新能源和保护环境、节能减排的有效途径。随着太阳能等可再生能源利用在全世界蓬勃发展，太阳能聚热发电（CSP）逐步为人们所认识。

全球大部分太阳能资源丰富地区、DNI高的地区都集中在中、高纬度35-40度附近，因此存在由于光线入射角度的变化对聚光效果造成季节性影响。

常见的线型CSP聚集系统有槽式聚集系统和菲涅尔式聚集系统。传统的槽式聚集系统在冬天时单位镜面接收能量不足，而夏天单位镜面接收能量过多（超出热机、储热系统需求导致弃热），整体的框架、镜面制造成本较高；传统的菲涅尔式聚集系统虽然克服了成本高的缺点，但是存在单位面积镜面全年接收能量较低并且需要较大太阳能镜场面积等缺点。因此能够开发一种成本较低，具有较高单位镜面截光能量的聚集系统具有巨大价值迫在眉睫。

发明内容

本实用新型的主要目的为克服上述描述的中、高纬度地区传统槽式聚集系统冬天单位镜面接收能量不足，而夏天单位镜面接收能量过多（特定储能量下将会选择弃热），整体制造成本高昂；菲涅尔聚集系统虽然建造成本下降，但单位镜面接收能量全年较低，针对上述问题，提出一种太阳能聚集系统，包括至少1组菲涅尔反射主聚光装置、置于主聚光装置聚光方向上的接收装置；所述每组菲涅尔反射主聚光装置为4轴或以上东西轴布置的反射镜阵列组；所述菲涅尔反射主聚光装置的阵列平面向阳坡面倾斜布置，所述太阳能聚集系统布置在纬度20度以上地区。

进一步地，所述一组以上各组菲涅尔反射主聚光装置间距为主聚光装置的反射镜阵列组宽度的0.6~2倍（反射镜阵列组宽度定义为主聚光装置的反射镜阵列组最起始镜条的外边缘到最末端镜条的外边缘的最大轮廓尺寸连线长度。主聚光装置间距为最大轮廓尺寸连线长度的状态时，前一组主聚光装置的反射镜阵列组的后沿与后一组主聚光装置的反射镜阵列组的前沿之间的地面垂直投影距离），以增加整体镜场的有效截光面积或效率。

进一步地，所述接收装置包括二次光学装置，如二次复合抛物聚光装置CPC或光线转向反射镜或波长分光镜等。

进一步地，所述主聚光装置的汇聚光线夹角小于90°，优选地，主聚光装置的汇聚光线夹角小于60°；最优为主聚光装置的汇聚光线夹角小于45°；汇聚光线夹角越小接收装置中的二次光学装置越容易更高倍数的汇聚入射光线，使系统整体聚光倍数更高。其中汇聚光线夹角定义为以反射镜阵列组宽度为底边、接收装置中心点为顶点所形成的夹角。

进一步地，所述反射镜阵列组的镜条为一维弧形柱面，具有光线汇聚效果。

优选地，所述反射镜阵列组的镜条为一维圆弧形柱面，方便加工、测量、安装。

进一步地，所述反射镜阵列组的镜条轴数（或条数）为10轴以内。

优选地，所述反射镜阵列组的镜条轴数（或条数）为6轴以内，以简化系统的建设。

进一步地，所述反射镜的镜面可调节至竖立或近似竖立，处于防冰雹状态，增强抵抗冰雹冲击能力。

进一步地，所述反射镜的镜面为非钢化玻璃镜，在保证强度的前提下，减少反射镜的制造成本。

进一步地，所述主聚光装置的反射镜阵列组整体向阳坡面倾斜布置的角度大于15°，所述倾斜角度为每组镜条阵列中最低轴心到最高轴心的连线与水平线的夹角。

进一步地，所述太阳能聚集系统菲涅尔反射主聚光装置的阵列平面向阳坡面倾斜布置的角度范围为15~50°；该系统在中国北方地区整体呈至少30~45°的倾斜时，具有良好的截光能力，较平铺地面的菲涅尔阵列单位镜面接收能力增加20%~30%。

进一步地，所述接收装置为光伏电池装置或光热集热器;或者接收装置为光伏电池装置和光热集热装置的综合，即该系统可以应用于太阳能光热集热，也可以应用于太阳能光热发电。

进一步地，所述一个或多个聚集系统布置于旋转平台之上，实施整体方位旋转；反射镜阵列组实施高度方向上的摆转，完成二维跟踪，获得更加优良的单位镜面截光效率。

进一步地，所述太阳能聚集系统布置于建筑屋顶部，与建筑屋顶倾斜面形成完整的整体。