[发明专利]一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统

说明书

本发明属于聚光光伏或光热领域，具体为一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统。本发明的碟式高倍均匀聚光反射镜系统由多块规格相同的旋转抛物面反射镜按照特定的规则组装而成。太阳光经过碟式高倍均匀聚光反射镜系统聚集后，在光伏或光热接收器的受光面上形成高倍均匀的矩形聚光光斑，并由接收器将其光能转换为电能或热能；所形成的矩形聚光光斑具有很好的均匀性，能极大的提高光电或光热转换效率，具有很高的产业化应用价值。本发明中组成高倍均匀聚光反射镜系统的所有旋转抛物面反射镜规格相同，尺寸适中，曲面形状可控，加工工艺成熟；反射镜之间的安装规则简便，很适合于现场的大面积施工。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术的聚光光伏或光热领域，具体涉及一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统。

背景技术

随着工业化的高速发展，煤炭、石油、天然气等传统的化石能源将在不久的将来消耗殆尽，能源问题将日趋尖锐，世界各国都在积极的开发新的可再生能源以解决将来的能源危机。太阳能作为一种古老、清洁、可再生能源，在人类社会的发展进步过程中一直扮演着非常重要的角色。目前，在太阳能的利用领域中最主要的利用方式为光伏和光热两种技术。光伏技术是指通过光电转换效应直接将太阳能转换为电能的技术；光热技术是指通过光热效应将太阳能转换为热能直接利用，或者再进一步将热能转换为电能利用。还有一种太阳能利用方式为热电联产技术，即将一部分太阳能转换为电能，同时将一部分太阳能转换为热能，从而进一步提高太阳能的转换效率。

当前太阳能利用的重点是如何提升太阳能的转换效率，直接提高光伏电池的转换效率是其中的一种途径。而另一种提高太阳能转换效率的方法则是采用聚光的方式。聚光光伏是指将太阳能聚焦到三结或多结光伏电池芯片上，从而达到提高光伏转换效率同时降低成本的目的。而聚光光热则是将太阳能聚焦到光热接收器上，从而达到提高热转换温度并提高转换效率的目的。目前在聚光太阳能利用方面，也常常采用热电联产的方式，即聚光光伏光热联产技术。

在聚光光伏或光热项目中，聚光光斑的均匀性将直接影响聚光光伏及光热产品的转换效率和使用周期。在聚光光伏电池的应用上，均匀的聚光光斑能够使得接收器受光面上的光伏电池片之间受到的光照均匀，从而防止了因光照不均匀引起的光伏电池片之间的限流情况，可以极大的提高光伏转换效率。另外，由于接收器受光面处于高倍聚光条件下，如果聚光光斑不均匀将会使得部分光伏电池片的受光强度超过其极限，从而导致光伏电池片损坏的现象。因此均匀聚光是提高聚光光伏转换效率，保证其使用寿命的基本要求。同样对于聚光光热而言，均匀的聚光光斑可以使得光热接收器受光面的光强均匀，从而有利于光的吸收和热的转换，同样提升光热转换效率。因此，在聚光光伏或光热技术中，得到均匀的聚光光斑是提高光伏或光热转换效率，提升产品使用周期的重要方法。

纵观目前碟式聚光光伏或光热技术，使用最多的是单片旋转抛物面反射镜聚光系统。这种聚光方式在实际应用过程中存在以下两大问题：一是单片旋转抛物面反射镜的聚光光斑为非均匀的点聚光光斑，中心位置的光强极高，而远离中心位置光强迅速减弱，不利于光电或光热转换效率；二是大面积的旋转抛物面反射镜加工工艺较为复杂，且成型后的镜面容易形变，从而影响聚光效果。另外，还有一些其它组装形成聚光镜的方法，这些方法要么受到镜片加工工艺的限制，要么受到现场施工条件的限制，都不利于大面积工程应用。

因此，当前聚光光伏或光热的聚光均匀性问题、镜片加工工艺问题、具体的现场施工可行性问题亟待解决。

发明内容