[发明专利]二维跟踪太阳能聚光装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用领域，更具体地说，涉及二维跟踪太阳能聚光装置。

背景技术

太阳能作为一种环保能源，已经得到了广泛的应用。目前太阳能所应用的 跟踪聚光装置主要是槽式抛物面跟踪聚光装置和塔式的定日镜聚光跟踪装置。

目前的槽式抛物面聚光跟踪装置大多是一维跟踪的，通常用于太阳能热发 电。其工作状况是在北半球通常镜面向南，较长的两条镜面槽边朝东西方向放 置。通过跟踪装置调整曲面镜面与南北方向的水平线夹角，从而跟踪太阳高度 角的变化，使太阳光上午从东侧射入到镜面上的阳光、中午从正面射入到镜面 上的阳光以及下午从西侧射入到镜面上的阳光都反射到聚焦位置处的太阳能 真空集热管上。其缺陷是：

白天一日之中聚光镜面所接收的太阳光辐照强度差别很大，由早上最弱逐 步增强，至中午最强，再逐步转弱，至傍晚最弱。这对光热利用的稳定性不利， 尤其是太阳能热发电。

也有将两条较长的镜面槽边南北方向陈放、聚光镜面东西方向转动跟踪太 阳光的先例，虽然夏季镜面接收的太阳辐照量较多，但冬季太阳偏南，所以镜 面接受的太阳辐照量较少。尤其在北方地区，冬季太阳光的入射角度很斜，镜 面接受的太阳辐照量很小。

目前的太阳能真空集热管包括内管和外管。内管的外表面涂有吸热膜，外 管是透明的玻璃罩管。工作时内管温度高达几百摄氏度，而外管处于环境温度。 若内外管都采用玻璃材料而外管在两开口端处熔接封口，则内管膨胀会导致玻 璃管破裂。因此全玻璃的太阳能真空集热管都制成一端开口的结构。

两端开口的玻璃金属太阳能真空集热管的内管采用了金属管，金属管连接 一小段金属波纹管，用以缓冲内管膨胀时产生的位移。两端口处分别采用玻璃、 金属热熔材料来熔接相邻的外管和内管，以连接形成较长的太阳能真空集热 管。

目前的槽式抛物面聚光跟踪装置的聚光镜面积大，通常槽面宽度为3-8米， 两条平行的槽边长几十米至百米。这种情况下只能采用两端开口的直通式玻璃 金属太阳能真空集热管进行串接，其中每支管长3-6米。传热介质(导热油) 从一端流进，升温后由另一端流出。由于两端开口的玻璃金属太阳能真空集热 管对玻璃、金属热熔封接的材料和工艺要求很高，而国内的产品在技术上还不 过关，国外的产品价格非常昂贵。这增加了槽式抛物面跟踪聚光装置的生产成 本，因而槽式抛物面跟踪聚光装置面世几十年但仍未得到有效的推广。

塔式太阳能光伏发电装置和塔式太阳能热发电装置将多个定日镜安装在 塔身立柱的四周。这对立柱的强度要求很高，但是立柱又装不了太大面积的定 日镜。由于投资成本难以回收，所以较少使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的槽式抛物面聚光跟踪装置 不能进行全方位跟踪太阳光的缺陷，提供一种二维跟踪太阳能聚光装置，可以 对太阳光进行全方位跟踪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种二维跟踪太阳能聚 光装置，包括：

支架；

外框，通过第一轴承安装在所述支架的顶部且可绕着东西方向延伸的轴线 相对于所述支架转动；

具有圆弧形反射面的聚光镜，通过第二轴承安装在所述外框内，且可绕着 南北方向延伸的轴线相对于所述外框转动；以及

太阳能集热管，固定在所述聚光镜的聚焦位置处。

根据本发明所述的二维跟踪太阳能聚光装置，所述太阳能集热管包括一端 开口、一端封闭的真空集热管、以及设置在所述真空集热管内的金属换热管； 所述金属换热管的两端封闭，且在靠近所述真空集热管的开口端处连接导热油 进油管和导热油出油管。

根据本发明所述的二维跟踪太阳能聚光装置，所述真空集热管包括罩玻璃 管、以及设置在罩玻璃管内的吸热玻璃管，所述罩玻璃管和所述吸热玻璃管之 间抽真空；在所述吸热玻璃管的外层，镀有吸热膜。

根据本发明所述的二维跟踪太阳能聚光装置，所述进油管插置在所述金属 换热管的底部。

根据本发明所述的二维跟踪太阳能聚光装置，所述反射面位于圆弧线段 上，所述太阳能集热管设置在所述反射面的对称中心轴线OC上；所述圆 弧线段的圆心为O，半径为R，以点O为原点建立XOY平面直角坐标系， 所述太阳能集热管的截面形状为圆O’，在所述圆O’内作内接等腰直角三角形 DEF，所述等腰直角三角形DEF的顶点D位于聚光镜103的对称中心轴线OC 和Y轴上、且朝向所述聚光镜，D点的坐标为(0，b)，0.47R≤b≤0.98R。