[发明专利]一种可变镜面积槽式太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光-热利用技术领域，具体涉及一种可变镜面积槽式太阳能集热器。

背景技术

目前，槽式太阳能热发电是太阳能热发电技术中发展最为成熟，商业化程度最高的技术形式，它是指利用抛物槽式太阳能聚光集热器将太阳辐射能收集起来，加热水或者通过其他传热工质加热水产生蒸汽，进而驱动热动力发电机组发电的热利用技术。

槽式太阳能热发电系统通常由集热子系统、蓄能子系统、动力子系统及相关辅助控制子系统等组成。其中，集热子系统是槽式太阳能热发电系统中的关键组成部分，也是区别于传统发电技术的最显著特征，其集热效率的提升和成本的控制在很大程度上决定了该技术能否大规模应用。然而，由于地球表面太阳辐射能流密度低的特点，集热子系统通常规模庞大，运行和维护较为复杂，因而槽式太阳能热发电系统的运行与维护成本有赖于集热子系统可靠性和耐久性的提高。造成槽式集热器失效的原因一方面来自于环境条件，如风力引起的集热器受力变形；另一方面来自于部件内部，如吸收管因周向热应力分布不均引起的受力变形。

可见，目前槽式太阳能集热器所面临的主要问题包括：进一步提高太阳辐射利用率，同时有效控制系统成本；减小流动形状阻力，提高装置的耐久性；缓解吸收管周向热应力分布不均，提高装置可靠性。本发明即针对上述问题提出解决方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明提供了一种可变镜面积槽式太阳能集热器，以解决槽式太阳能集热器中存在的上述问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种可变镜面积槽式太阳能集热器，用于槽式太阳能热发电系统，该可变镜面积槽式太阳能集热器包括控制机柜1、驱动电机2、桥塔3、液压驱动联动机构4、扩展聚光镜5、主聚光镜6和吸收管7，其中：主聚光镜6由驱动电机2和液压驱动联动机构4驱动，通过控制机柜1控制，对太阳辐射进行实时跟踪，跟踪范围为主聚光镜6对称轴与水平线夹角θ在[0°，180°]区间内变化；扩展聚光镜5通过液压驱动联动机构4与主聚光镜6相连接，并随主聚光镜6的太阳辐射跟踪运动而发生同步联动。

上述方案中，当θ＝0°或180°时，所述扩展聚光镜5完全收缩至所述主聚光镜6后侧。

上述方案中，当θ＝90°时，所述扩展聚光镜5完全展开至所述主聚光镜6两侧。当θ＝90°时，所述扩展聚光镜5与所述主聚光镜6共同组成的复合镜面，其焦线与所述吸收管7的轴线重合。

上述方案中，当0°＜θ＜90°与90°＜θ＜180°时，所述扩展聚光镜5部分展开，其未展开部分仍位于所述主聚光镜6后侧。当0°＜θ＜90°与90°＜θ＜180°时，所述扩展聚光镜5随所述主聚光镜6发生同步联动，所述扩展聚光镜5部分展开镜面的焦线位于所述吸收管7内部。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，在聚光镜面对太阳辐射实时跟踪的同时实现聚光镜面积扩展，从而提高变辐照条件下的太阳辐射利用率。

2、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，扩展聚光镜随主聚光镜运动的同步联动规律与太阳辐射变化规律相匹配，聚光镜面积增加与太阳辐射强度增加同步，从而显著提高太阳辐射利用率。

3、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，扩展聚光镜随主聚光镜运动的同步联动规律与流动形状阻力变化规律相匹配，聚光镜面积增加与流动形状阻力减小同步，从而在大幅提高太阳辐射利用率的同时有效控制流动形状阻力增加，提高装置耐久性。

4、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，通过增设扩展聚光镜增大整体聚光镜面积，吸收管聚光受热面积相应增加，从而减小周向热流密度分布不均匀性，缓解周向热应力差异带来的吸收管变形问题，提高装置可靠性。

5、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，通过增设扩展聚光镜增大整体聚光镜面积，增加集热总量，从而缩短管路，降低成本。

6、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，通过机械联动机构实现扩展聚光镜随主聚光镜运动的同步联动，无需单独设置控制电机，从而有效控制系统成本。

7、本发明提供的可变镜面积槽式太阳能集热器，在扩展聚光镜随主聚光镜运动的同步联动中动态实现聚光镜面积扩展，可以有效解决多排集热器布置时增加聚光镜面积和排间遮挡之间的矛盾，显著提高土地利用率。

附图说明