[发明专利]具有二次反射镜的槽式聚光发电系统

说明书

本发明公开一种具有二次反射镜的槽式聚光发电系统，包括：一次反射镜、集热管和二次反射镜，所述一次反射镜的曲面型线为抛物线，所述集热管位于一次反射镜的焦点，所述二次反射镜的曲面型线由多条焦距不同的抛物线组成，且二次反射镜的曲面型线涉及的所有抛物线焦点与一次反射镜共焦点，使得太阳光线照射在一次反射镜上，经过一次反射镜的反射后，一部分光线直接照着在集热管上，另一部分照射在二次反射上，经过二次反射的反射后到达集热管上。本发明保证了经过二次反射镜反射的光线最大限度的垂直照射在集热管上，提高了光学效率，降低了建设成本。

技术领域：

本发明属于太阳能聚光集热技术领域，尤其涉及一种具有二次反射镜的槽式聚光发电系统。

背景技术：

太阳能无疑是目前地球上可以开发的最大可再生能源，太阳能的聚光利用形式分为碟式、塔式、槽式及线性菲涅尔式。槽式发电技术最为成熟，占太阳能聚光热发电市场的90％以上，也是目前唯一能商业化的太阳能热发电产品。

大开口、高聚光比是目前提高集热温度、降低投资成本最有效的方法。在大开口高聚光比系统中，需要在传统的系统中加入二次反射镜，将更多的光线聚集在集热管上。目前的二次反射镜主要分为复合抛物面(Compound Parabolic Concentrator(CPC))型、平板型和梯形。但是这些都不能将反射到二次上的光线最大限度的垂直照射在集热管上，造成光学效率下降。因此为了提高光学效率，急需设计一种能将太阳光线最大限度的垂直照射在集热管上，提高光学效率、降低投资成本。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有二次反射镜的槽式聚光发电系统，提高光学效率、降低投资成本。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来具体实现：

本发明的一种具有二次反射镜的槽式聚光发电系统，包括：一次反射镜、集热管和二次反射镜，所述一次反射镜的曲面型线为抛物线，所述集热管位于一次反射镜的焦点，所述二次反射镜的曲面型线由多条焦距不同的抛物线组成，且二次反射镜的曲面型线涉及的所有抛物线焦点与一次反射镜共焦点，使得太阳光线照射在一次反射镜上，经过一次反射镜的反射后，一部分光线直接照着在集热管上，另一部分照射在二次反射上，经过二次反射的反射后到达集热管上。

所述的具有二次反射镜的槽式聚光发电系统，所述的二次反射镜的曲面型线的多条焦距不同的抛物线的设计步骤如下：

(1)确定第一段抛物线：

令一次反射镜边缘反射光线的反射角为β，则其反射光线方程为：

式中：f为一次反射镜的焦距，为边缘角。

β的计算公式如下：

式中，为边缘角，α为最大误差角。

以一次反射镜与二次反射镜共同的焦点作为原点，角度为β的一次反射镜边缘反射光线与y轴相交作为二次反射镜的起始点，该起始点距原点的距离：

取步长角度为γ，要求在步长角度范围内光线最大限度的照射在集热管中心，选取步长的中心点处光线照射在集热管中心，第一段抛物线焦距的角度为β-0.5γ，第一段抛物线焦距的焦距f₀：

式中，ε₀为角度为β的一次反射镜边缘反射光线与y轴相交作为二次反射镜的起始点的距离h₀的方向角度，ε₀＝90°，根据第一段抛物线焦距的角度β-0.5γ，第一段抛物线的焦距f₀设计出第一段抛物线，抛物线方程为：

(2)确定第二段抛物线：