[发明专利]一种新的按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置

说明书

所属领域

本发明涉及一种新的按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置，为太阳能利用领域所需，特别适用于创建大规模太阳能热发电或聚光型光伏发电产业。

背景技术

对太阳进行跟踪，是太阳能热发电及聚光型光伏发电的关键技术之一。目前所采用的常规二维跟踪太阳(跟踪太阳的方位角和高度角)的方法，由于受到其实施装置机械结构形式的限制，很难用于建造大型太阳能热发电或聚光型光伏发电设备。

发明内容

为了解决常规二维跟踪太阳，其实施装置机械结构形式的局限性，本发明提供一种全新的按时间控制二维跟踪太阳的方法及实施装置。

本发明之‘新’二维跟踪，系指有别于，通过跟踪太阳的方位角Φ和高度角β，实现对太阳进行跟踪的常规方法。本发明新在，通过跟踪太阳在垂直于水平正南方向的平面上的投影高度角θ，及太阳光射线与正南方向之间的夹角ψ，从而实现对太阳作二维全方位跟踪。该投影高度角θ=F(Φ，β)，夹角ψ=f(Φ，β)均为太阳方位角Φ和高度角β的函数，也可推演成太阳高度角β和赤纬角δ、时角H的函数。同时，本发明根据如是方法，设置一南北水平放置的固定轴，并在该固定轴上安装若干与之垂直的随动轴；并由此，通过按时间控制固定轴及随动轴运转，实现对θ与ψ跟踪，从而使与该二轴联结的若干太阳能接收器对太阳作精确跟踪。

附图说明

附图1为投影高度角θ及夹角ψ，与太阳方位角Φ、高度角β的关系推演示图。

图中：HC----太阳光射线，β---太阳高度角，Φ---太阳方位角，θ---投影高度角，ψ---HC与CA之间的夹角；

由图中各角的几何关系，不难推演出函数θ=F(Φ，β)及ψ=f(Φ，β)的具体计算式。

附图2为本发明用于槽式抛物柱面高温集热装置实施例。

图中：1.管状固定轴，2.蜗轮减速器，3.支杆，4.蜗轮减速器，5.拉杆，6.槽式抛物柱面集热器，7.托架，8.集热真空玻璃管，9.铰链，10.铰链内放大，11.拉杆联结套，12.法兰，13.导热介质出入管，14.支杆，15.集热真空玻璃管，16.槽式抛物柱面集热器，17.托架，18.随动轴。

具体实施方式

采用本发明上述新的跟踪方法及实施装置原理，所设计的大型按时间控制跟踪太阳的高温集热设备，采用块组合方式；其中第一组成单元(块)，如附图2示。管状固定轴1南北水平放置，并在其上安装与之垂直的随动轴18，该固定轴，由蜗轮减速器2驱动。与托架7、17联结的槽式抛物柱面集热器6、16，随同托架一起，在拉杆5的拉动下，绕随动轴转动；拉杆由蜗轮减速器4通过拉杆端丝杠驱动。通过两个蜗轮减速器，按时间控制固定轴1与拉杆5运转状况，跟踪投影高度角θ及夹角ψ，即可实现槽式抛物柱面集热器对太阳的精确跟踪。位于槽式抛物柱面集热器聚焦线上的真空玻璃管，与随动轴同心，导热介质输送管线穿行于管状固定轴中。通过拉杆端联结套11及管状固定轴端的法兰12，可联结下一个组成单元，并可根据需要依次联下去。此后所联结的组成单元，均由第一组成单元的两个蜗轮减速器统一驱动。若将槽式抛物柱面集热器，更换成聚光型光伏电池板，此设备即可用于聚光型光伏发电。

计算机控制部分，硬件主要由单片机与时钟芯片组成；软件采用间断运行跟踪的技术方案，用C语言与汇编语言编写。

本发明的有益效果：

由于本发明的固定轴是卧式的，因此，采用块组合方式，可根据需要做的很长(以至上百米)；于是，可实现用一套控制驱动系统，驱动若干太阳能接收器；从而，大大减少了占地面积，降低了设备成本。又，如上述实施例所示，当将本发明用于热发电高温集热设备时，由于位于槽式抛物柱面集热器聚焦线上的真空玻璃管，与随动轴同心，使导热介质输送管线可穿行于管状固定轴中，使原本复杂的导热介质管路，得以非同小可的简化。另，由于太阳之上述投影高度角θ比方位角Φ变化范围少而均匀，而夹角ψ变化范围也较少，因此，本发明比较容易获得较高的跟踪精度。

综上述，完全可以说，本发明为创建大规模太阳能热发电或聚光型光伏发电站(厂)，提供了一理想的平台；可为开发太阳能能源，减少温室气体排放做出贡献。