一種二次聚光裝置及降低二次聚光鏡安裝高度的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種二次聚光裝置及降低二次聚光鏡安裝高度的裝置，安裝于地面的一次反射鏡跟蹤太陽(yáng)并且將太陽(yáng)光反射到位于立柱或塔上的二次反射鏡上，二次反射鏡再將太陽(yáng)光反射到位于鏡場(chǎng)的某一位置或鏡場(chǎng)外的某一位置的接收器上。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型是一種二次聚光裝置及降低二次聚光鏡安裝高度的裝置，屬于太陽(yáng)能 利用【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種二次聚光裝置及降低二次聚光鏡安裝高度的裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)、國(guó)外有許多人提出了多種二次聚光方法和裝置，但這些方法和裝置僅僅適 用于小型的聚光裝置，不能實(shí)現(xiàn)將大面積的太陽(yáng)光通過(guò)多個(gè)塔上的二次聚光鏡聚集到一個(gè) 位于地面或地面附近的一個(gè)點(diǎn)狀接收器上，國(guó)內(nèi)、國(guó)外也還未有人提出過(guò)這樣的設(shè)想或裝 置。
[0003] 如中國(guó)專利201110100861. 3,其二次反射鏡為一層，多塊二次反射鏡大體呈雙曲 面形狀，二次反射鏡的支承構(gòu)件與塔頂或塔頂附近相連結(jié)，二次反射鏡位于塔頂或其附近， 將太陽(yáng)光反射到位于塔底的接收器上，這種二次反射鏡的單層分布使得無(wú)法用于多個(gè)塔的 大規(guī)模應(yīng)用，這是因?yàn)橐环矫娑畏瓷溏R占用的空間體積大，其占用的空間體積大體為雙 曲面形狀的體積，另一方面二次反射鏡的反射光的光路的截面積大，這樣在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)， 前、后塔上的二次反射鏡相互阻擋，使后面塔上的二次反射鏡反射的太陽(yáng)光無(wú)法到達(dá)接收 器上。另外這種二次反射鏡組成雙曲面形狀也無(wú)法使太陽(yáng)光聚集到離塔較遠(yuǎn)的距離，因此 無(wú)法用于多個(gè)二次塔的大規(guī)模的應(yīng)用，還有就是這種結(jié)構(gòu)使得二次鏡的支承結(jié)構(gòu)所承受的 重力力矩和風(fēng)壓力矩很大，支承結(jié)構(gòu)需要做得很粗壯。
[0004] 與上述專利類似的專利還有許多，其二次反射鏡都為一層或類似一層的結(jié)構(gòu)。盡 管有的專利看似有許多層結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上其多層結(jié)構(gòu)的反射鏡均大體位于一曲面形狀上， 或一曲面殼體上，如雙曲面、拋物面、傘形面、圓錐面等等，在此不再一一列舉。
[0005] 適用于小型聚光裝置的二次聚光方法和裝置還有很多種，如中國(guó)專利 200810022320. 1，中國(guó)專利201010523918. 6等等，它們均不能實(shí)現(xiàn)將大面積的太陽(yáng)光聚集 到一個(gè)位于地面或地面附近的點(diǎn)狀接收器上的目的。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的是：為克服現(xiàn)有技術(shù)的下述缺點(diǎn)：即現(xiàn)有技術(shù)的二次聚光裝置 只能用于小型的聚光用途，且現(xiàn)有技術(shù)的二次聚光鏡呈單層或類似單層結(jié)構(gòu)，且占用的空 間體積大，二次反射光的光路占用的截面積大，使得前、后塔上的二次鏡的光路相互阻擋， 不能有效地將二次反射光反射到接收器上，另外現(xiàn)有技術(shù)的二次反射鏡不能將反射光反射 到離塔較遠(yuǎn)的接收器上，且現(xiàn)有技術(shù)的二次聚光反射鏡的支承構(gòu)件，由于是單層或類似單 層結(jié)構(gòu)，因此構(gòu)件伸展長(zhǎng)度很長(zhǎng)，要承受很大的重力力矩和風(fēng)壓力矩，使得支承構(gòu)件必須做 得很粗壯。
[0007] 本實(shí)用新型的另一目的是，降低二次聚光鏡的安裝高度及支承二次聚光鏡的塔的 高度
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種二次聚光裝置，其技術(shù)特征 是：安裝于地面的一次反射鏡跟蹤太陽(yáng)并且劃分為若干個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)，每個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)有一或若干 個(gè)安裝若干塊二次聚光鏡的立柱或塔或類似構(gòu)件，每個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)又可劃分為若干組，每組有 若干塊一次反射鏡，一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到一根或若干根立柱或塔上的一塊或若干塊 二次聚光鏡上，二次聚光鏡再將太陽(yáng)光聚集到位于地面或接近地面的接收器上。
[0009] 上述安裝二次聚光鏡的立柱或塔從上到下安裝有若干層支承結(jié)構(gòu)，每層支承結(jié)構(gòu) 安裝有若干塊二次聚光鏡。每層的若干塊二次聚光鏡位于一個(gè)平面內(nèi)或不在一個(gè)平面內(nèi)。
[0010] 上述鏡場(chǎng)區(qū)中的相鄰的一次反射鏡場(chǎng)區(qū)中的反射鏡即可以將太陽(yáng)光反射到位于 本區(qū)的二次聚光鏡上，也可以將太陽(yáng)光反射到鄰近區(qū)或其他區(qū)的二次聚光鏡上，或者將太 陽(yáng)光直接反射到接收器上。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述降低二次聚光鏡的安裝高度及支承二次聚光鏡的立柱或塔的高度的 目的，一塊或若干塊一次反射鏡與相鄰的一塊或若干塊一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到位于若 干個(gè)立柱或塔上的二次聚光鏡上或接收器上。這樣使相鄰的一次反射鏡的光路阻擋大為減 少，使一次反射鏡的反射光與地面的夾角變得較小，從而降低二次反射鏡的安裝高度及使 上述立柱或塔的高度降低。
[0012] 上述的一次反射鏡其相鄰的反射鏡的安裝高度可以是相同的，也可以是安裝高度 不一樣，這樣更可使二次反射鏡的安裝高度進(jìn)一步降低。
[0013] 上述的二次聚光鏡可以是反射鏡，也可以是透射鏡，可以是平面鏡，也可以是曲面 鏡。
[0014] 上述的一次反射鏡的總面積與二次聚光鏡的總面積之比，可以為任何數(shù)值，優(yōu)選 地選取10?100為宜。
[0015] 通過(guò)本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案即可達(dá)到如下的效果：
[0016] 1)可以將一很大面積，比如數(shù)十平方公里面積的太陽(yáng)光經(jīng)安裝于地面的跟蹤太陽(yáng) 的一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到數(shù)百個(gè)立柱或塔上的二次聚光鏡上，再由二次聚光鏡將太陽(yáng) 光聚集到位于地面的點(diǎn)狀接收器上，此點(diǎn)狀接收器的高度大致為數(shù)十米，直徑為數(shù)十米至 一百多米，幾何聚光比大致為數(shù)百倍，接收器接收到的太陽(yáng)光的總功率可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)千 瓦，可利用現(xiàn)有的大型火力發(fā)電機(jī)組中的汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，做成百萬(wàn)千瓦級(jí)的太陽(yáng)能熱 電站且可通過(guò)儲(chǔ)能而24小時(shí)及陰天不間斷發(fā)電，也可用于光伏發(fā)電和熱離子發(fā)電，及磁流 體發(fā)電等方式，這種大型裝置大大降低了發(fā)電機(jī)組成本，這是現(xiàn)有的太陽(yáng)能聚光技術(shù)所無(wú) 法做到的。
[0017] 2)大大降低了二次聚光鏡的安裝高度，大體上可降低到1 / 3的高度，即現(xiàn)有技術(shù) 的二次聚光鏡的安裝高度大體為本實(shí)用新型技術(shù)的3倍。
[0018] 3)使太陽(yáng)能接收器、接收塔、熱交換器、熱能傳送管道、儲(chǔ)熱器等多個(gè)原來(lái)分散的 裝置做成一體，大量節(jié)省了裝置的成本及減少了熱能的損失。
[0019] 4)極大地降低了太陽(yáng)能發(fā)電裝置的總成本。
[0020] 5)本實(shí)用新型的裝置可有多種用途，如熱發(fā)電、光伏發(fā)電、熱離子發(fā)電、磁流體發(fā) 電；及工業(yè)供熱和居民生活供熱及制冷等。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0021] 圖1為一次反射鏡鏡場(chǎng)示意圖
[0022] 圖2為二次反射鏡及立柱分布示意圖
[0023] 圖3(a)和圖3(b)分別為一、二次鏡反射光路示意圖，圖3(c)為一次鏡為反射鏡、 二次鏡為透射鏡的光路示意圖
[0024] 圖4為二次鏡立體示意圖
[0025] 圖5(a)為二次鏡正面（堅(jiān)直方向）截面示意圖
[0026] 圖5(b)為二次鏡側(cè)面（一側(cè)堅(jiān)直方向）截面示意圖
[0027] 圖6為單層二次鏡俯視圖
[0028] 圖7為一行或一列一次鏡交叉排列不意圖
[0029] 圖8為一次鏡交叉反射示意圖
[0030] 圖9為一次鏡不在一個(gè)高度上的排列示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0031] 本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的示意圖如圖1?9所示，總體方案是：位于地面的一 次反射鏡將太陽(yáng)光反射到位于立柱上的二次反射鏡，二次反射鏡或透射鏡再將太陽(yáng)光反射 或透射到位于地面的接收器上，其中圖1為一次反射鏡鏡場(chǎng)示意圖，圖中1為一次反射鏡， 反射鏡1的數(shù)量和大小可以為任意，2為太陽(yáng)光能接收器，接收器2放置于地面，圖1中的接 收器2位于圓形鏡場(chǎng)的中心，實(shí)際上鏡場(chǎng)可以為任意形狀，接收器2也可以放在鏡場(chǎng)中的任 何位置，限于篇幅，在此只給出了一種鏡場(chǎng)形狀和接收器的位置示意圖。圖1中一次反射鏡 1所組成的鏡場(chǎng)可以劃分成若干鏡場(chǎng)區(qū)，每個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)又可劃分為若干組，每組有若干塊一次 反射鏡。
[0032] 圖2為二次反射鏡及立柱分布示意圖，圖中3為立柱或塔或類似構(gòu)件，為敘述簡(jiǎn)便 以下統(tǒng)稱為立柱，立柱3上安裝有二次反射鏡，立柱3的個(gè)數(shù)、大小、高度、位置可以根據(jù)需 要而任意確定，立柱3的個(gè)數(shù)優(yōu)選與上述鏡場(chǎng)區(qū)的數(shù)量相同，上述每組一次反射鏡將太陽(yáng) 光反射到一根或若干根立柱3上的一塊或若干塊二次聚光鏡5上（二次聚光鏡如前所述可 以是反射鏡或透射鏡），相鄰的一次反射鏡場(chǎng)區(qū)中的反射鏡即可以將太陽(yáng)光反射到位于本 區(qū)的二次聚光鏡5上，也可以將太陽(yáng)光反射到位于鄰近區(qū)域或其他區(qū)的二次聚光鏡上，或 者將太陽(yáng)光直接反射到接收器2上，一部分二次鏡的位置也可以位于太陽(yáng)光接收器2的頂 部。
[0033] 圖3(a)和圖3(b)分別為一、二次鏡反射光路示意圖，圖中4為入射太陽(yáng)光線，5為 二次反射鏡，圖3(c)為一次鏡為反射鏡、二次鏡為透射鏡的光路示意圖，圖中6為透射鏡， 二次鏡的數(shù)量、大小可以為任意數(shù)值。在圖3中只畫出了一層反射鏡或透射鏡，且位于一個(gè) 平面的示意圖，實(shí)際上可以為多層反射鏡或透射鏡，且每層可以不在于一個(gè)平面內(nèi)，每一層 也可以將反射鏡和透射鏡混合使用。
[0034] 圖4為二次鏡在立柱3上的立體示意圖，圖中有4層二次鏡，每層二次鏡均不在同 一平面內(nèi)，圖中為了繪圖方便，將每層二次鏡畫成一樣多，且連接方式近似，實(shí)際上每層二 次鏡的數(shù)量可以為任意，相互間連接方式也可以為任意，每根立柱3上的二次鏡層數(shù)也可 以為任意，限于篇幅，在此不詳述。
[0035] 圖5(a)為二次鏡正面（堅(jiān)直方向）截面示意圖，圖中每層二次鏡基本處于同一平 面，實(shí)際上如上所述，可以處于不同平面，每層的總數(shù)量及左右的數(shù)量可以為任意，圖中未 畫出每塊二次鏡相互之間的連接方式，連接方式有無(wú)數(shù)種，在此不詳述。
[0036] 圖5(b)為二次鏡側(cè)面（一側(cè)堅(jiān)直方向）截面示意圖，圖中每塊二次鏡相互間有一 定的距離，實(shí)際上相互間可以靠得很近，甚至有一定程度的相互重疊也可以，因?yàn)槿肷涔庖?有一定的角度，即使有一定的重疊，也不會(huì)影響太陽(yáng)光的入射和反射及透射。
[0037] 圖6為單層二次鏡俯視圖，圖中7為二次鏡的連接構(gòu)件，圖中為了簡(jiǎn)便，將相鄰二 次鏡之間畫得有一定距離，實(shí)際上如前所述，也可以有一定的重疊。
[0038] 圖7為一行或一列一次鏡1交叉排列示意圖，一次鏡1之間可以任意排列，優(yōu)選 為：相鄰之間的一次鏡1將太陽(yáng)光反射到不同的立柱3的二次鏡5上。
[0039] 圖8為一次鏡交叉反射示意圖，圖中太陽(yáng)光經(jīng)交叉排列的一次鏡1反射到位于不 同位置處的四根立柱3上的二次反射鏡5上，再經(jīng)二次反射鏡5反射到接收器2上。圖中 為了簡(jiǎn)便，二次鏡立柱3畫得很細(xì)小，每根立柱3上的反射鏡5也只畫了一塊。如圖8所 示，一、二次反射鏡的關(guān)系是：相鄰或相距不遠(yuǎn)處的多塊一次反射鏡1將太陽(yáng)光反射到位于 立柱3上的一塊二次反射鏡5上，同一塊二次鏡對(duì)應(yīng)的一次鏡的面積之比可以為任意比值， 若二次鏡為透射鏡或不銹鋼拋光反射鏡則比值可大些，若二次鏡為玻璃反射鏡，則比值宜 小些，比值的大小還與二次鏡是否有冷卻系統(tǒng)及采用何種冷卻方式有關(guān)；同一塊二次鏡對(duì) 應(yīng)的多塊一次鏡之間的最大距離優(yōu)選為：一次鏡到二次鏡之間連線的最大夾角應(yīng)小于某一 設(shè)定的角度，此設(shè)定角度為接收器2的接收窗口，到此二次鏡之間的連線的最大夾角，這樣 從二次鏡反射或透射的太陽(yáng)光將幾乎全部入射到接收器2的接收窗口中。為了繪圖表達(dá)方 便，圖8中的反射鏡1只畫出了其截面形狀，而未畫出反射鏡1的全貌。圖中反射鏡1位于 地面，而二次反射鏡5位于立柱3上，有一定的高度，相鄰反射鏡1之間基本不會(huì)相互遮擋。
[0040] 圖9為一次反射鏡1不在一個(gè)高度上的排列示意圖，為了簡(jiǎn)便，一次反射鏡1也只 是畫出了其截面圖。一次鏡1之間也可以任意排列，只需將太陽(yáng)光反射到同一或不同的立 柱3上的二次鏡5上即可。
[0041] 通過(guò)上述實(shí)施例，即可使位于地面的一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到位于立柱上的二 次反射鏡或透射鏡上，二次反射鏡或透射鏡再將太陽(yáng)光反射或透射到位于地面的接收器 上，可以將很大面積，比如數(shù)十平方公里甚至數(shù)百平方公里面積的太陽(yáng)光聚集到位于地面 的點(diǎn)狀接收器上，做成百萬(wàn)千瓦甚至千萬(wàn)千瓦級(jí)的超大儲(chǔ)能電站，且通過(guò)一次反射鏡1的 各種方式的交叉排列方式及將相鄰的一次反射鏡1反射的太陽(yáng)光反射到相同或不同的立 柱3上的二次鏡5上，使得二次聚光鏡的安裝高度大大降低，因?yàn)檫@種交叉反射使得相鄰的 一次反射鏡之間的遮光阻擋角度大大地減少，即相互間的遮擋減少，不僅如此，還可使太陽(yáng) 能接收器、接收塔（本實(shí)用新型不需要接收塔）、熱交換器、熱能傳送管道（本實(shí)用新型不需 要熱能傳送管道）、儲(chǔ)能器等多個(gè)原來(lái)分散的裝置做成一體，大量節(jié)省了裝置成本，減少了 熱能的損失。極大地降低了太陽(yáng)能發(fā)電裝置的總成本。
[0042] 上述的透鏡，可以是任何種類的透鏡。
[〇〇43] 限于篇幅，本實(shí)用新型只給出了一個(gè)實(shí)施例，實(shí)際上可以有無(wú)數(shù)種相同或相類似 的實(shí)施例，其均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)，在此不再詳述。
【權(quán)利要求】
1. 一種二次聚光裝置，其技術(shù)特征是：安裝于地面的一次反射鏡跟蹤太陽(yáng)并且劃分為 若干個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)，每個(gè)鏡場(chǎng)區(qū)有一個(gè)或若干個(gè)安裝若干塊二次聚光鏡的立柱或塔或類似構(gòu) 件，一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到一根或若干根立柱或塔上的一塊或若干塊二次聚光鏡上， 二次聚光鏡再將太陽(yáng)光聚集到位于地面或接近地面的接收器上。
2. 如權(quán)利要求1中所述的二次聚光裝置，其特征是：安裝二次聚光鏡的立柱或塔從上 到下安裝有若干層支承結(jié)構(gòu)，每層支承結(jié)構(gòu)安裝有若干塊二次聚光鏡。
3. 如權(quán)利要求1中所述的二次聚光裝置，其特征是：相鄰的一次反射鏡場(chǎng)區(qū)中的反射 鏡既可以將太陽(yáng)光反射到位于本區(qū)的二次聚光鏡上，也可將太陽(yáng)光反射到位于鄰近區(qū)或其 他區(qū)的二次聚光鏡上，或者將太陽(yáng)光直接反射到接收器上。
4. 一種降低如權(quán)利要求1中所述的二次聚光裝置中的二次聚光鏡安裝高度的裝置，其 特征是：一塊或若干塊一次反射鏡與相鄰的一塊或若干塊一次反射鏡將太陽(yáng)光反射到位于 若干個(gè)立柱或塔上的二次聚光鏡上或接收器上。
【文檔編號(hào)】G02B19/00GK203894465SQ201320895956
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月28日
【發(fā)明者】邱定平 申請(qǐng)人:邱定平