[发明专利]碟式太阳能光热斯特林发电机的聚光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光热发电机的聚光系统，具体涉及光热斯特林发电机的碟式聚光系统。

背景技术

据欧洲太阳能光热协会发布的一份报告预计，未来20年，全球光热发电每年将会有164亿欧元的巨大市场。到2025年，全球光热发电的装机总容量将达到36000兆瓦；到2040年，光热发电将满足世界上5％的电力需求。相对于全球市场，国内光热发电市场潜力也是非常巨大。据测算，到2015年，中国光热发电的规模将达到400到500兆瓦。2015年以后，光热发电每年的装机规模都将达到300到500兆瓦。

太阳能光热发电有三种形式：槽式、塔式和碟式，碟式斯特林太阳能热发电系统因可以采取分布、并网等方式，且转换效率高，成本下降空间大，而成为最具商业前途的技术路线。

聚光系统是碟式太阳能光热斯特林发电机的主要部分，整个系统主要由背板和背部支架两大部分组成，背板部分由大约40块左右的内外镜面组组成，每块镜面组是由两个尺寸在2平方米左右的冲压件焊接而成。镜面组在背部支架的支撑下按照一定的规律排列组成了一个巨大的蝶形，每块镜面组上通过抽真空的方式粘贴反光玻璃，所有的反光玻璃都按照镜面组的弧度构成自己的方程，阳光照射到反光玻璃上，通过反光玻璃的反射最终聚集在接收器上，斯特林发电机通过能量转换，将接收器接收的太阳能转换成电能。

碟式太阳能光热斯特林发电机一般设置在空旷的场地上，聚光系统的直径约10米左右。聚光系统需要跟踪太阳的运动，需要能够转动，因此聚光系统重量越轻越好。但是由于聚光系统的面积较大，因此还要求具有很好的防风和抗变形的强度。目前的聚光系统背部支架往往采用双层桁架的结构，这种结构在一定程度上实现了防风强度与减轻重量兼备的效果，但是构成桁架的杆件是圆管，其抵抗弯曲变形和减轻重量的能力有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种碟式太阳能光热斯特林发电机的聚光系统，以解决现有技术的聚光系统因桁架的杆件是圆管致使其抵抗弯曲变形和减轻重量的能力有待提高的问题。所述聚光系统由背板1和背部支架2两部分组成，背板1是由多个扇形聚光反射镜片组拼接而成的一个旋转抛物面体，背部支架2设置在背板1的背面上以连接并支撑背板1；

背部支架2包括轮毂2-1、多组桁架2-2、多根横梁2-3和多根拉筋2-4；每组桁架2-2都由上下平行的两根纵梁2-2-1及连接在两根纵梁之间的拉筋2-4组成；每组桁架2-2的一端可拆卸地固定连接在轮毂2-1的外缘表面上，多组桁架2-2均匀地呈辐射状以轮毂2-1为中心向外延伸，相邻的两组桁架2-2之间连接多根横梁2-3；

所述纵梁2-2-1的横截面为“U”形且“U”形的两个底角为直角，每根纵梁2-2-1的横截面面积从轮毂2-1的近端到另一端逐渐减小。

由于本发明把纵梁2-2-1由圆管的型材替换成横截面为“U”形的型材，利用“U”形的两个立面，改变了圆管在长度方向上容易弯曲变形的缺陷。从图3可以看出，“U”形的型材的两个立面类似于两根平行设置的工字钢，按照材料力学的理论，工字钢的抵抗弯矩的能力最强，因此其在长度方向上抵抗弯曲的能力要远远强于圆管，而圆管的圆环形如图5所示，容易在受外力的情况下瘪进去，从而导致管材在长度方向的弯曲。如果采用圆管型材的纵梁发生弯曲，会导致多组反射镜片组反射的太阳光汇聚不到同一个焦点上，降低发电机的工作效能。如图6所示的横截面为矩形的方管，虽然从材料力学的角度其抵抗弯矩、抵抗剪切力和抗失稳的能力都优于“U”形的型材，但是一方面其截面积要大于“U”形的型材，自身重量较重；另一方面很难制造长度上横截面积逐渐变化的矩形管材。

本发明既利用了截面形状的力学优点，另外纵梁2-2-1的横截面面积从轮毂2-1的近端到另一端逐渐减小，利用纵梁在远端所受的弯矩小的特点，在保证强度的前提下进一步减小了自身的重量；最后一个优点是“U”形的横截面形状不封闭，因此方便了滚压成形加工。

附图说明

图1是本发明聚光系统的整体结构示意图，图2是本发明背部支架2的结构示意图，图3是本发明纵梁的横截面为“U”形的示意图，图4是本发明实施方式三的结构示意图，图5是纵梁的横截面为圆环形的示意图，图6是纵梁的横截面为方管的示意图，图7是本发明实施方式四和五的结构示意图，图8是本发明实施方式四桁架2-2与轮毂2-1的连接结构的俯视示意图，图9是本发明实施方式六的结构示意图，图10是实施方式六中扣盖的侧视图，图11是图10的仰视图，图12是本发明对比实验中纵梁的横截面尺寸的示意图。

具体实施方式