[发明专利]基于聚光定日镜阵列的透镜导光型塔式太阳能收集系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能收集领域，具体涉及一种由聚光定日镜阵列进行光线采集并通过透镜进行光线传导，最终将光线汇聚收集于太阳能收集塔的塔式太阳能收集系统。

背景技术

科技的进步、经济的发展无不对能源有着高度的依赖。而传统石化能源的长期的大量的使用已经对地球的环境造成了难以弥补的伤害。并且，随着长期的大量开采利用，传统石化能源已到了濒临资源枯竭的境地。大力发展清洁高效的新能源来代替传统的石化能源是我们的当务之急。太阳是地球的能量之源，近年来对太阳能的利用已经有了长足的发展。

目前，光热领域对太阳能的收集方式主要有三类系统：塔式太阳能收集系统、碟式太阳能收集系统以及槽式太阳能收集系统。三种系统都有各自的优点及缺点，但都不能够很好的处理太阳能收集效率、系统制造成本以及规模化建设的平衡关系。

传统塔式太阳能收集系统采用的是一次反射，采光阵列中的每块采光镜面均直接将太阳光线反射到收集塔的太阳能收集窗口处。系统工作过程中，并不是每块镜面都正面朝向太阳的，太阳能利用效率较低。对于大型的传统塔式太阳能收集系统，往往需要建造很高的太阳能收集塔以收集较远采光镜面反射来的太阳光线。

传统的碟式太阳能收集系统一般规模较小，是由一个个互相独立的采光镜面构成的。每一个采光镜面均有自己独立的太阳跟踪装置和太阳能收集系统。对于规模化的太阳能利用工程而言，无论从建造成本、工作管理、日常维护还是系统的可靠性的角度来看，传统的碟式太阳能收集系统都是不能胜任的。

传统的槽式太阳能收集系统为线聚焦形式，采光效率较低。另外大规模的槽式系统必须有很长的集热管，这会带来极大的能量损失。采光槽过长，相应的集热管也很长，导致系统的抗风能力较弱。

综上所述，传统的太阳能收集系统在系统的太阳能收集效率、成本的控制以及抗风能力等问题上都有其明显的问题。

发明内容

本发明的目的便在于提供一种新型的太阳能收集方案，以求解决上述传统太阳能收集系统存在的问题，实现采光高效、成本低廉、运行可靠。

为达到上述目的，本发明解决方案是：

一种基于聚光定日镜阵列的透镜导光型塔式太阳能收集系统，其主要包括由采光模块单元组成的采光阵列以及负责太阳能收集的太阳能收集塔。

具体的，上述采光模块阵列均由若干结构相同的采光模块单元组成，每个模块单元均呈正方形，整个阵列也呈正方矩阵分布。其中，每个采光模块单元均由n*n块采光镜面组成。太阳能收集塔主要负责整个系统的太阳能集中收集工作，塔上有上下两个聚光带。

作为优选，采光镜面采用方形碟式镜面，不同于传统碟式镜面，其水平剖面为正方形。其镜面为抛物镜面，镜深较浅，迎风面较小具有较好的抗风能力。采光镜面四周方正，可以有效减小各相邻镜面之间的间隙，提高整个系统的采光效率。

作为优选，采光镜面的转动中心位于镜面上方。通过该方法可以有效的降低整个采光镜面结构的高度，降低整体重心，提高其稳定性。

作为优选，每个采光模块单元均使用横向的两台电机与纵向的一台电机统一控制单元内所有采光镜面的转动。横向的两台电机分别控制横向的两条传动主线的拉放，纵向的电机控制纵向传动主线的拉动。通过两个方向三条传动主线的拉动来带动各个镜面上传动副线的移动，进而控制每个采光镜面的转动。对单元内采光镜面的统一控制、统一管理可以极大的降低运行、管理成本。

作为优选，系统中央的太阳能收集塔上设有上下两个太阳光线聚光带。上下两个聚光带分别用以收集近处采光镜面采集到的太阳光线及远处采光镜面采集到的太阳光线。

一种基于聚光定日镜阵列及通过透镜导光的塔式太阳能收集方法，具体步骤包括：

本太阳能收集系统中的每个采光模块单元均设有太阳光线传感器，通过传感器可以判断此时采光镜面是否对准了太阳。若此时传感器判断镜面并未对准太阳，则控制电路会通过控制横纵向三台电机的转动分别带动模块单元横向两条主线及纵向的一条主线的移动。三条主线则分别带动每个采光镜面的副线对采光镜面进行拉动，从而保证各个采光镜面对太阳全天候的、实时的对准。

完成采光镜面对太阳的跟踪对准后，太阳光经采光镜面汇聚反射后来到位于采光镜面上方的导光凸透镜处。经过凸透镜传导后，太阳光线变为较细束的平行光。太阳光线经过凸透镜后来到可转动反光平面镜处。通过控制电路对两个微型电机的转动控制，反光平面镜转过适当的角度后将来射光线最终反射到太阳能收集塔上的太阳光线聚光带处，完成整个太阳能的收集过程。