[发明专利]一种由190个非球面反射镜组成的太阳能聚光系统

说明书

本发明涉及一种太阳能聚光系统，将190个优选的8次偶次非球面反射镜的顶点有序固定在YOZ平面上，入射太阳光束平行于XOY面，且与X轴负方向成25^°角；每个非球面反射镜方程中0≤h≤10cm；XYZ坐标系中，聚焦点坐标为P_f(x_f,‑x_ftan25^°,0)，x_f=‑400，‑x_ftan25^°=186.5231，聚焦点处光斑半径小于1cm。

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，特别涉及一种由多个非球面反射镜组成的高聚光比反射型太阳能聚光光学系统。

背景技术

用一光学系统把进入采光口的入射太阳光束改变方向并会聚到在一小区域内形成高温热源，在太阳灶以及太阳能点火装置中广泛应用，在太阳能光热发电中也得到了越来越多的实践。顾名思义,太阳能聚光系统就是把大面积的太阳辐照光收集或者聚焦到一小的接收器或输出装置上的工具。

按照对入射太阳光的聚集方式，太阳能聚光系统可分为反射式、折射式和折反混合式。反射式聚光装置有旋转抛物面式、抛物槽型式、平面定日镜式等。折射式聚光装置包括凸透镜式和菲涅尔透镜式，菲涅尔圆形透镜用于点聚焦，菲涅尔矩形透镜用于线聚焦。为了提高聚焦温度，就要增加光学聚光比，因此出现了复合抛物面太阳能聚光镜和多反射平面聚光系统。在一些大型太阳能利用装置中,多采用反射式聚光。在反射式聚光集热装置中,光能接收器要在反射镜的上方,挡住了部分入射光束,减少了阳光的反射,直接降低了聚光比。因此,为了不遮挡光路,大部分聚光装置的设计均采用了偏轴聚焦。偏轴聚焦就是使入射光束与聚光镜的主轴成一定的夹角,从而使聚焦点离开主轴。但是离开主轴后形成的是焦斑而不是焦点,也降低了聚光比。为了提高聚焦比，文献Improved irradiancedistribution on high concentration solar cell using free-form concentrator采用自由曲面增加提高太阳能聚光器的聚光性能；文献Optical design of an asphericalcylinder-type reflecting solar concentrator采用非球面面型增加槽式太阳能聚光器的聚光比至285。本发明采用由多个非球面反射镜组成的太阳能聚光系统提高太阳能聚光比至15000以上，即提高了聚光比又实现了偏轴聚焦。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服现有反射式太阳能聚光系统偏轴聚焦时聚光比较小的问题，采用多个非球面反射镜组成的太阳能聚光系统，只通过一次反射就能使聚光比达到或超过15000。

本发明的190个非球面反射镜组成的太阳能聚光系统，其结构如图1所示，但是图1只示出了部分非球面反射镜。

本发明公开了一种反射型太阳能聚光系统，该系统由190个8次偶次非球面反射镜组成，且190个非球面反射镜顶点都规律的位于YOZ平面内，8次偶次非球面方程为：