[发明专利]基于聚光定日镜阵列的塔式太阳能收集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种塔式太阳能收集系统，特别涉及一种由聚光定日镜进行采光并能够对太阳实时跟踪、通过多次反射完成对太阳能的收集的塔式太阳能收集系统。

背景技术

传统的化石能源存在环境污染、资源枯竭、不可再生等诸多问题。大力发展清洁、低碳的新能源产业已成为当今世界各国的共识。而太阳能的开发利用可以有效地解决全球的能源问题及由其导致的环境问题。

对太阳能的收集利用目前主要包括三类系统：塔式太阳能收集系统、碟式太阳能收集系统以及槽式太阳能收集系统。三种系统都有各自的优点及缺点，都不能够很好的处理太阳能收集效率、系统制造成本以及规模化建设的平衡关系。

传统塔式太阳能收集系统采用的是一次反射，采光阵列中的每块采光镜面均直接将太阳光线反射到收集塔的太阳能收集窗口处。系统工作过程中，并不是每块镜面都正面朝向太阳的，太阳能利用效率较低。对于大型的传统塔式太阳能收集系统，往往需要建造很高的太阳能收集塔以收集较远采光镜面反射来的太阳光线。

传统的碟式太阳能收集系统一般规模较小，是由一个个互相独立的采光镜面构成的。每一个采光镜面均有自己独立的太阳跟踪装置和太阳能收集系统。对于规模化的太阳能利用工程而言，无论从建造成本、工作管理、日常维护还是系统的可靠性的角度来看，传统的碟式太阳能收集系统都是不能胜任的。

传统的槽式太阳能收集系统为线聚焦形式，采光效率较低。另外大规模的槽式系统必须有很长的集热管，这会带来极大的能量损失。采光槽过长，相应的集热管也很长，导致系统的抗风能力较弱。

如上所述，传统的太阳能收集系统在系统的太阳能收集效率、成本的控制以及抗风能力上都乏善可陈。

发明内容

针对上述现有系统存在的各种问题，本发明提供了一种基于聚光定日镜阵列的塔式太阳能收集系统试图予以解决。其采光镜面为深度较小的方碟形镜面，聚光比较高、镜面抗风能力好。镜面通过两轴转动实现对太阳的定位跟踪，其转动中心位于镜面上方，从而镜面结构的中心较低、防风能力好。通过几级镜面的多次反射可以有效压低光线最终进入太阳能收集窗口的入射高度，从而降低太阳能收集塔的建造高度。另外，通过模块化建设可以有效提高系统的运行可靠性、方便系统维护管理、降低整体制造成本。

本发明的技术方案是：一种基于聚光定日镜阵列的塔式太阳能收集系统，包括采光模块阵列以及太阳能收集塔。

具体的，上述采光模块阵列由若干结构相同的采光模块单元组成，每个模块单元呈正方形，整个阵列也呈正方形分布。其中，每个采光模块单元均由n*n块采光镜面组成。太阳能收集塔主要负责整个系统的太阳能集中收集工作，塔上有上下两个太阳能收集窗口。

作为优选，采光镜面均为方形碟式镜面，其反射面为抛物线凹面、俯视呈方形。采用该类型的镜面可以方便整个采光阵列的镜面布置，方便镜面间的拼接和安装。可以减少整个采光阵列镜面间的间隙，提高采光效率。

作为优选，每个模块单元设置三台电机，通过电机转动控制主副线的拉动，以实现模块单元内采光镜面的统一转动。其中，横向配置两台电机，分别控制横向两条主线的拉放。纵向配置一台电机，通过线轮控制镜面纵向的转动。通过对采光镜面转动的统一控制，方便了系统的管理和维护，而且降低了成本。

作为优选，采光镜面深度较小、形制扁平、镜面面积较小，从而减小了其迎风面，提高了镜面的抗风能力。

作为优选，采光镜面的转动中心位于其焦点上方，可有效降低整个镜面的重心，提高其抗风能力。

作为优选，本太阳能收集系统只建设一座太阳能收集塔，用以统一集中收集太阳能。这较好的实现了控制成本以及方便维护、管理的目的。

作为优选，太阳能收集塔上设有两个太阳能收集窗口，可以分别收集近端及远端采光镜面采集到的太阳能。此外，在其中一个太阳能收集窗口发生故障时，另一个太阳能收集窗口可以很好的担负起太阳能的收集工作，提高了系统的可靠性。

一种基于聚光定日镜阵列及收集塔的太阳能收集方法，具体步骤包括：

太阳位置跟踪系统通过太阳位置传感器判断太阳当前方位，通过控制横纵向三台电机的转动分别带动模块单元横向两条主线及纵向的一条主线的移动。三条主线则分别带动每个采光镜面的副线对采光镜面进行拉动，从而保证各个采光镜面对太阳全天候的、实时的对准。