[发明专利]一种小面积平面定日镜与大型汇聚式定日镜结合的镜场

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电领域，具体涉及太阳能热发电系统中的定日镜镜场。

背景技术

太阳能热发电系统是利用定日镜将太阳光反射到接收器上，然后通过接收器内的吸热工质如水、空气、液态金属或熔盐等将太阳辐射能转变为接收器输出的热能，最终产生高温高压的气体来推动蒸汽轮机或者燃气轮机进行发电。在太阳能热发电系统中，定日镜作为基本聚光单元，是整个系统能量收集和转化的基础性设备，其投资成本约占总资本的50%，因此镜场选用何种形式的定日镜显得尤为重要。

目前，定日镜反射面的普遍形式主要有：（1）单片平面反射面（2）多片平面反射面；（3）单片曲面反射面；（4）若干小面积平面组成大面积反射面。

对于第一种和第二种定日镜形式，单片平面镜通常尺寸较小，小面积平面定日镜具有单元面积小、重复性高的特点，可采用业界常用的平面镜的大小，通用性更强，更适于规模化生产，且小面积定日镜在运输、安装、调试等方面的经济性更好，也更易于维护、更换，由小面积定日镜组成的镜场具有容错性好、运行风险低、建设工期短、灵活快速可复制的优点。但是由于其反射面积较小，距离吸热器较远的定日镜投射到吸热器上的光斑尺寸大、亮度不足，因此将直接影响吸热器表面光斑质量；

对于第三种定日镜形式，对于塔式太阳能电站而言，单片曲面反射镜定日镜焦距较大、曲率较小，因此对单片曲面反射镜的热弯模具精度及机械制造水平要求均较高，这无疑增加了定日镜制造成本，增加了电站初期投资成本，限制了塔式热发电的大规模发展，且此类型定日镜一旦安装定型完成后，其镜面曲率就不可再调，因此无法根据需要对光斑进行实时调节，聚焦灵活性不够，而在长期运行过程中定日镜将不可避免地出现由于面形、机械结构变化、外界风压等因素而导致聚焦精度下降的问题，由此将导致定日镜精度校正费时费力、单镜维护成本较高；

对于第四种定日镜形式，由若干小面积平面组成大面积反射面，通过调整小反射镜机械支撑的空间结构可以使单台大面积定日镜形成凹面镜，从而使光斑汇聚，满足吸热器对光斑的要求。美国上世纪的试验电站SolarOne和SolarTwo以及西班牙的PS10、PS20和GemaSolar等塔式太阳能热电站均采用此类型定日镜。对于太阳能镜场控制而言，相同热功率要求下，大定日镜方案中定日镜数量远远小于小定日镜，对镜场通讯控制的要求降低；同时单面大定日镜反射汇聚的光斑较之小定日镜具有更高的能量，从而有助于实现较高的聚光精度。然而，此类定日镜在镜面制作、机械工艺要求、批量制造、工程化安装建设、容错性及运行维护方面具有较高要求和实现难度。

由于上述四种主流定日镜反射面均存在明显的优点和缺点，对于大规模电站镜场采用其中任一种反射面形式均无法达到最优效果。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种小面积平面定日镜与大型汇聚式定日镜结合的镜场，采用该结合方式的镜场既能实现高容错性、短建设工期、低运行维护成本，又能保证光斑质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种小面积平面定日镜与大型汇聚式定日镜结合的镜场，用于塔式太阳能热发电定日镜场中，包括吸热器、小面积平面定日镜和大型汇聚式定日镜，所述小面积平面定日镜设置于距离所述吸热器较近区域内，所述大型汇聚式定日镜设置于距离所述吸热器较远区域内，且所述小面积平面定日镜的反射镜面积小于所述大型汇聚式定日镜的反射镜面积。

一些实施例中，所述小面积平面定日镜的反射面由1～4片平面反射镜面组成。

一些实施例中，所述小面积平面定日镜的反射面面积在1～20平方米之间。

一些实施例中，所述大型汇聚式定日镜的反射面由若干小面积平面镜组成，所述若干小面积平面镜拼接排列形成凹面反射面。

一些实施例中，所述大型汇聚式定日镜的反射面面积大于30平方米。

一些实施例中，距离所述吸热器较近区域和距离所述吸热器较远区域的界限，通过整个镜场在所述吸热器的受光面上所投射的光斑的大小决定。

本发明的有益效果在于：