一种碟式斯特林太阳能热发电二次反射定焦系统技术方案

一种碟式斯特林太阳能热发电二次反射定焦系统属于太阳能热发电领域。目前太阳能热发电的多种形式中，碟式斯特林太阳能热发电创造了超过接受太阳热能30%发电效率的最高纪录。但是在实例推广中，存在着由庞大的抛物镜支架支撑带动笨重的斯特林发动机实时跟踪太阳光运动的结构，造成的安全性能差、成本高及保洁维护管理等问题。本发明专利技术一种碟式斯特林太阳能热发电二次反射定焦系统，将庞大的抛物镜与笨重的斯特林发动机发电组件在地面定焦固定安装，增加了可跟踪太阳的地平面反光镜二次反光机构，使得太阳光跟踪运动幅度减少1/2，结构成本及管理成本大幅降低，整体效益大幅提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能热发电领域，涉及一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统。
技术介绍
目前太阳能热发电最主要的三种形式，槽式、塔式和碟式中，蝶式斯特林太阳能热发电项目实例，已创造了超过接受太阳热能30%发电效率的最高纪录。该项目的推广对人类高效利用太阳热能有着非常重要的意义。但是在实例的蝶式斯特林发动机发电项目中，由庞大的支架支撑带动笨重的斯特林发动机实时跟踪太阳运动的结构，为解决头重脚轻的抗风暴能力，必然加大跟踪支架的结构成本及跟踪动力成本；庞大的发动机及中心支架对太阳光的遮挡，将影响有效的热转换面积；由于斯特林发动机必须靠尽可能大的温差工作，发动机完全暴露在阳光中，即使采取中心风扇的散热措施，其散热效果也必将对发动机功效产生影响；凹面朝上的高空聚光镜的防风沙及灰尘能力，是否适合在空气质量较低的地区使用，保洁维护将是一项维护成本较高的较麻烦的工作。以上诸因素均制约着蝶式斯特林太阳能热发电项目的推广应用。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的是提出一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统。为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统在坚固的地基上固定反光面朝下的定焦点抛物镜，在抛物镜聚光焦点处安装固定的斯特林发动机，中间开孔的地平面反光镜套放在斯特林发动机上，斯特林发动机头部受热部分从平面反光镜中部孔内露出，地平面反光镜的下部分别由三角形分布的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆与两根经度调整涡轮丝杠支撑杆通过万向连接头与地平面反光镜呈动态支撑连接。本专利技术所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，定点抛物镜由坚固的钢结构主支架及固定分体镜面反光板的连接支架组成，分体镜面反光板由高反光率的金属或玻璃镜面反光材料制造，可采用平面或抛物面工艺，分体镜面反光板平面镜单片面积不得大于聚光焦点受热面，分体镜面安装时必需具有可单独矫正聚焦反光点功能，抛物镜整体结构外形可以是圆形或矩形等同步于地面平面反光镜形状，本介绍案例采用矩形。本专利技术所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，地平面反光镜由坚固的金属支架及可以分块组装的平面反光镜组成，平面反光镜必需金属或玻璃等是高反光率材料制造，可采用钢化平板玻璃银镜材料，除采用纳米材料涂层防尘措施外并采取定时自动机械除尘措施，本专利技术所述的太阳光二次折射定焦聚光系统，地平面反光镜的下面分布有三角形均布的三个支点支撑，可以是正三角或倒三角分布，三角形的中间角位置安装的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆，涡轮丝杠下部与基座连接上部与地平面反光镜连接；安装在三角形左右两角的两根经度调整涡轮丝杠支撑杆，与维度调整涡轮丝杠支撑杆同材料结构，与地平面反光镜连接。由于本专利技术所述的太阳光二次折射定焦聚光系统，因工作场地相对固定，采用了主动式数字钟控太阳跟踪伺服系统（另案专利技术），由单片机设置时控功能，按日对维度调整涡轮丝杠支撑杆的步进电机维度变化提供脉冲驱动信号，从而改变地平面反光镜的日维度变化反射角度变换，以及由单片机按分对经度调整涡轮丝杠支撑杆的步进电机提供经度变化脉冲驱动信号，从而改变地平面反光镜的分钟经度变化反射角度变换。由于采用了以上方法，本专利技术所述的太阳光二次折射定焦聚光系统优势：1、原结构中，发动机及支撑发动机的中心支架共占有反光抛物面近10%，改成二次折射定焦系统后减去二次折射5-8%损失，太阳光有效接收面积增大。2、解决了斯特林碟式太阳能热发电系统运动中悬在空中的发动机头重脚轻问题，改成二次折射定焦系统后运动部分平面反光镜高度较低，且指日跟踪与反射跟踪运动幅度较少1/2，整机抗风暴能力加强。。3、斯特林发动机是靠足够的温差发挥热能与机械能转换，由于改成二次折射定焦系统后发动机安装在反光板的阴影中，阴凉的散热环境可充分发挥发动机功效。4、地面固定安装的斯特林发动机，可方便的在阴天及夜晚使用天然气等能源的辅助发电，发挥高效斯特林发动机的使用效率。5、如将该系统固定安装在水或流动的河面，发动机可利用水流散热，将大幅提高发电效率。6、由于聚光抛物镜面朝下安装，不宜附着沙尘，可保持较长期免维护，低空工作的地平面反光镜较易保洁，节约了大量的人工除尘维护费用。附图说明图1、是本专利技术一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统结构示意图。图2a、是原蝶式斯特林太阳能热发电系统光照二维原理示意图。图2b、是专利技术一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统二维原理示意图。图中：1、地基，2、维度调整涡轮丝杠支撑杆，3、步进电机，4、支架，5、定焦点抛物镜，6、斯特林发动机，7、地平面反光镜，8、经度调整涡轮丝杠支撑杆。具体实施方式结合附图1对本专利技术结构加以说明：本专利技术所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统在坚固的地基（1）上固定反光面朝下的定焦点抛物镜（5），在抛物镜聚光焦点处安装固定的斯特林发动机（6），中间开孔的地平面反光镜（7）套放在斯特林发动机（6）上，斯特林发动机（6）头部受热部分从平面反光镜中部孔内露出，地平面反光镜（7）的下部分别由三角形分布的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆（2）与两根经度调整涡轮丝杠支撑杆（8）通过万向连接头与地平面反光镜（7）呈动态支撑连接。本专利技术所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，定点抛物镜由坚固的钢结构主支架（4）及固定分体镜面反光板的连接支架组成，分体镜面反光板由高反光率的金属或玻璃镜面反光材料制造，可采用平面或抛物面工艺，分体镜面反光板平面镜单片面积不得大于聚光焦点受热面，分体镜面安装时必需具有可单独矫正聚焦反光点功能，抛物镜整体结构外形可以是圆形或矩形等同步于地面平面反光镜（7）形状，本介绍案例采用矩形。本专利技术所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，地平面反光镜（7）由坚固的金属支架及可以分块组装的平面反光镜组成，平面反光镜必需金属或玻璃等是高反光率材料制造，可采用钢化平板玻璃银镜材料，除采用纳米材料涂层防尘措施外并采取定时自动机械除尘措施。本专利技术所述的太阳光二次折射定焦聚光系统，地平面反光镜（7）的下面分布有三角形均布的三个支点支撑，可以是正三角或倒三角分布，三角形的中间角位置安装的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆（2），涡轮丝杠下部与基座连接上部与地平面反光镜（7）连接；安装在三角形左右两角的两根经度调整涡轮丝杠支撑杆（8），与维度调整涡轮丝杠支撑杆（2）同材料结构，与地平面反光镜（7）连接。由于本专利技术所述的太阳光二次折射定焦聚光系统，因工作场地相对固定，采用了主动式数字钟控太阳跟踪伺服系统（另案专利技术），由单片机设置时控功能，按日对维度调整涡轮丝杠支撑杆（2）的步进电机（3）维度变化提供脉冲驱动信号，从而改变地平面反光镜的日维度变化反射角度的变换，以及由单片机按分对经度调整涡轮丝杠支撑杆（8）的步进电机提供经度变化脉冲驱动信号，从而改变地平面反光镜的分钟经度变化反射角度的变换。为了更加清楚地了解蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统聚光原理与原蝶式斯特林太阳能热发电系统聚光原理可参考，图2a所示原蝶式斯特林太阳能热发电系统光照二维原理示意图，图2b是所示的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统二维原理示意图，图2a中抛物镜与高温焦点处的斯特林发动机为运动物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统在坚固的地基（1）上固定反光面朝下的定焦点抛物镜（5），在抛物镜聚光焦点处安装固定的斯特林发动机（6），中间开孔的地平面反光镜（7）套放在斯特林发动机（6）上，斯特林发动机（6）头部受热部分从平面反光镜中部孔内露出，地平面反光镜（7）的下部分别由三角形分布的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆（2）与两根经度调整涡轮丝杠支撑杆（8）通过万向连接头与地平面反光镜（7）呈动态支撑连接。

【技术特征摘要】
1.一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统在坚固的地基（1）上固定反光面朝下的定焦点抛物镜（5），在抛物镜聚光焦点处安装固定的斯特林发动机（6），中间开孔的地平面反光镜（7）套放在斯特林发动机（6）上，斯特林发动机（6）头部受热部分从平面反光镜中部孔内露出，地平面反光镜（7）的下部分别由三角形分布的一根维度调整涡轮丝杠支撑杆（2）与两根经度调整涡轮丝杠支撑杆（8）通过万向连接头与地平面反光镜（7）呈动态支撑连接。2.根据权利要求1所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，定点抛物镜由坚固的钢结构主支架（4）及固定分体镜面反光板的连接支架组成，分体镜面反光板由高反光率的金属或玻璃镜面反光材料制造，可采用平面或抛物面工艺，分体镜面反光板平面镜单片面积不得3.大于聚光焦点受热面，分体镜面安装时必需具有可单独矫正聚焦反光点功能，抛物镜整体结构外形可以是圆形或矩形等同步于地面平面反光镜（7）形状，本介绍案例采用矩形。3.根据权利要求1所述的一种蝶式斯特林太阳能热发电二次折射定焦系统，地平面反光镜（7）由坚固的金属支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁世俊，袁昭，
申请(专利权)人：洛阳文森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41