[发明专利]混合定日镜场

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及通过将太阳能聚集在安装在塔顶的中心接收器上来发电。在该技术中，本发明涉及围绕接收器并朝向接收器导引太阳辐射的定日镜的场。

背景技术

定日镜是类似镜子的反射表面，旨在反射太阳辐射并朝向特定的目标导引太阳辐射。

这些定日镜是可调整的，且通常设有双轴跟踪系统用来在两个轴上单独地跟踪太阳。这些驱动装置使得定日镜能够实现方位角和高度角运动。

在热电中央接收器设备中，定日镜形成太阳能场的一部分。太阳能场由一系列的定日镜构成，其主要目的在于反射太阳辐射并朝向位于塔顶的接收器导引太阳辐射。因此，定日镜法线总是在太阳和塔接收器的中间。

在接收器内侧，流体被太阳辐射加热，并经过叶轮而直接发电，或然后其在换热器中被使用以产生蒸汽，蒸汽最终通过叶轮。

因此，定日镜是具有反射表面、支撑结构、方位角和高度角驱动机构和底座的元件，具有其相应的基座和本地控制系统。

随着时间的推移，已经有多种不同形式和构造的定日镜被开发出来。

在现有技术中，我们能够发现具有连续的反射表面的定日镜、使用菲涅尔反射系统的定日镜、拉伸膜定日镜或有小面的定日镜。

具有连续反射表面的定日镜在结构和反射平面方面都能够具有完全平坦的镜面，就像专利US2009/0007901中的定日镜的示例一样，这一专利文件我们将在下文进行描述。

拉伸膜定日镜主要由环形结构和略微弯曲的拉伸膜构成，具有太阳能聚集在其上的反射表面。这一曲率使得定日镜能够聚集太阳的辐射。

关于有小面的定日镜，在该情形中，定日镜由多个较小的反射元件构成，该多个较小的反射元件集合在一起具有我们可以称为小面的结构，当小面沿特定的定向布置(称为“倾斜”)时，所有这些小面一起构成最终的定日镜。

关于有小面的定日镜，在现有技术中，有多种布置结构用来安装这些小面。专利US4276872A通过其附图描述了有小面的定日镜，其中拼成定日镜的多个小面具有和平面反射表面一样的结构或支撑。

为了将有小面的定日镜设置成具有聚集太阳辐射的能力并因此获得到接收器中的最大太阳热能，小面的反射表面能够是弯曲的。

专利ES2351755中描述了一种用于制造定日镜小面的系统，定日镜小面由反射表面和支撑件构成，其中反射表面是预先弯曲的。

专利ES2326586描述了用于定日镜的小面，其由平坦结构构造而成，其中反射主体也是弯曲的。

根据反射表面的形状，存在两种类型的定日镜：无光象聚光定日镜和光象聚光定日镜。

1)无光象聚光定日镜，诸如Y.T.Chen，K.K.Chong，T.P.Bligh，L.C.Chen，Jasmy Yunus，K.S.Kannan，B.H.Lim，C.S.Lim，M.A.Alias，Noriah Bidin，Omar Aliman，Sahar Salehan，SHK.ABD.Rezan S.A.H，C.M.Tam和K.K.Tan在“无光象聚光定日镜”中提议的定日镜，能够使散光作用被减弱，能够被转化成在接收器中缺少用于预先附着的空隙的能量，并且是在入射角(定日镜的法线相对于入射光束的角度，在0到90度之间)不等于零度的时候发生的光学象差。不幸的是，这种类型的定日镜有成本问题，因为跟踪是旋转-高度：有一个定日镜主轴总是保持垂直，另一轴总是平行于由入射光束、定日镜法线和反射光束形成的平面。这两个旋转提升运动意味着定日镜的重力中心不是与底座保持在一条直线上，这会涉及比平常更为复杂的结构。还有，需要附加的机构用于不同的小面，假定每个小面独立于彼此地旋转，那么轴的定向可以通过将光束朝向接收器的中心来实现。

在其他的执行方法中，定日镜是菲涅尔型式的反射器，具有方位角和高度型跟踪系统。这一几何形状具有限制移动范围(专利ES 1074545U)和二阶余弦效应的缺点，这一效应抵消了关于消除结构的曲率而带来的节省。

2)此外，光象聚光定日镜包括平坦定日镜和球形或旋转抛物线定日镜。

对于限定设计的接收角β(该角度考虑到涉及定日镜的制造和安装不同的误差和太阳对着的角度)，平坦定日镜不具有聚集能力，并且将其自身的光圈(镜面)投射到接收器上，在远处被接收角线性地放大。如果使用大尺寸，则在接收器光圈上溢出造成的损失(由于被聚集器反射而不能到达接收器的辐射量造成的损失)对于单独的定日镜将使得对于定日镜本身的投资难以实施。