[发明专利]太阳能聚光器

说明书

一种太阳光线的聚光器(10)，包括：反射体(15)，适于将入射的太阳光线反射向焦点段(SF)，反射的太阳光线在该焦点段(SF)处相交，其中，反射体(15)包括多个反射的第一片材(40)，其沿着与焦点段(SF)平行的侧翼方向彼此并排，且每一第一片材相对于与穿过焦点段(SF)的中点(PM)的且与焦点段自身正交的平面垂直的平面倾斜，其中，每一第一片材(40)包括由多个抛物线(401)限定的反射表面，多个抛物线(401)相对于第一片材(40)的侧翼方向彼此并排，且每一抛物线具有位于顶点段(SV1)上的顶点(Vn1)，顶点段(SV1)联结每一第一片材(40)的抛物线(401)的所有顶点(Vn1)；抛物线(401)具有沿侧翼方向变化的焦距，且配置成使得每一抛物线具有位于焦点段(SF)上的焦点(F1，Fn1，F2)。

技术领域

太阳光聚光器，特别是用于将太阳能转换为电能和/或热能的混合抛物线“碟型槽式”类型的太阳光线聚光器，例如被称为“抛物线渐变群”的太阳能聚光器，或者是由有限元件制成的抛物线类型的太阳光线聚光器，有限元件限定出从一端到另一端具有无限数量个分度的连续体。

背景技术

众所周知，太阳光线传送装置通常由能够反射入射的太阳光线的片材(例如金属材料片材)组成，其被定向为将反射的光线传送在预定区域(zone)内，该预定区域放置有目标(即，光伏电池和/或热交换器和/或热电转换器和/或光催化反应器)。

第一种已知的太阳能聚光器类型，名称为3D抛物线聚光器或者“抛物线碟”，由三维(3D)反射表面(被称为旋转抛物面)组成，因为获得围绕二维抛物线轮廓的轴线的旋转。

3D旋转抛物面是“成像”类型的透镜，其具有高的产量(通常在70％和80％之间)以及具有最大的太阳光线聚光度，在设计良好的透镜中甚至达到5000倍的太阳光线聚光度。然而，对于许多应用而言，高的聚光度也是个问题(放置在焦点中的材料熔化或者被损坏)，并且“成像”透镜在焦点中重复太阳辐射的高斯能量分布，因而在中心处具有高的强度并且强度在从中心离开的方向上降低。高的中心能量峰值可能轻易地损坏热量和光伏吸收剂，而剧烈不规则的流量分布使得将串联连接的光伏电池放置在焦点中变得困难，其流出电流将会受到较小的照射电池的限制。由于这些原因，3D抛物面聚光器仅通过插入“流量均化器”与FV电池组合使用，“流量均化器”用以减弱中心能量峰值并且增加在聚焦区域边缘的可用能量。未正确设计的热接收器在短暂使用一段时间后即可能被聚集的辐射损坏。

“碟型”或者3D抛物面聚光器具有相对复杂的结构，并且必须在两个轴上进行太阳能跟踪，这可以用alt方位角或者极性类型的电机驱动托板制成。对于光伏应用而言，对高性能流量均化器的需求进一步增加了结构的复杂性和潜在的能量损失。3D抛物面的最大聚光度非常高，甚至超过45000倍，这是由热动力学方程C_max＝1/(sen(θ_s))²计算得出，其中，θ_s是太阳半角。然而，3D抛物面的实际聚光度极限包括在1500倍和5000倍之间，因为较高的值将需要非常高的光学精度和跟踪，这与大批量生产不兼容。

第二种已知的传送装置类型，通常被称为抛物柱面聚光器或者PTC(parabolictrough collector，抛物线槽式集热器)聚光器，其由基本矩形的反射片材组成，并且具有平行于片材的纵向轴线的单曲率轴线，单曲率轴线以抛物线形状的横截面来识别。在不同位置中沿着轴线剖开PTC，获得相同焦距的抛物线轮廓。