一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A disc type high power homogeneously concentrating reflector system

The invention belongs to the field of spotlight photovoltaic or light heat, and is specifically a disc type high power homogeneously concentrating reflector system. The disc type high homogeneously spotlight reflector system is composed of a number of identical rotating paraboloid mirrors assembled according to a specific rule. The sun after the disc type high uniform condensing mirror system together, forming a rectangular focusing spot of high times uniform in the light of photovoltaic or heat receiver, and the receiver will by the light energy is converted to electrical energy or heat; rectangular focusing spot which has good uniformity, can greatly improve the photoelectric or photothermal conversion efficiency, has very high industrial application value. The rotating parabolic reflector with high magnification and homogeneous reflector system has the same specifications, the size is moderate, the surface shape is controllable, the processing technology is mature, and the installation rules between mirrors are simple, which is very suitable for large-scale construction in the field.

【技术实现步骤摘要】
一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术正是基于聚光光伏或光热技术当前所面临的困局，专利技术一种高聚光倍数、聚光光斑均匀、镜片加工工艺简单可靠、安装方法便利、且适用于大面积工程施工的高倍均匀聚光反射镜系统，用于提高聚光光伏或光热转换效率，同时提高其使用周期。本专利技术的一种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。太阳光经过所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统聚集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，由光伏或光热接收器将其光能转换为电能或热能；所形成的高倍均匀的聚光光斑有利于光伏或光热接收器的吸收，从而极大的提高了光伏或光热转换效率，同时有效的提高了光伏或光热接收器的使用周期。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种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。所述旋转抛物面反射镜以光伏级超白玻璃为基底，加工成型后，在凸面镀制高反射率银膜、过度层、保护漆层等功能膜层形成最终的反射镜，其使用周期必须大于25年；所述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，传统的反射镜加工厂都可以根据需要进行生产。所述旋转抛物面反射镜的数量为y2个，y=2x+1，x的取值为2~15的整数，可根据具体的设计需求进行调整。所述旋转抛物面反射镜由抛物线沿着其对称轴旋转360度形成旋转抛物面，并由边长为a（a>0）的正方形四条边沿着抛物线对称轴方向切割，去除正方形外的部分而形成具有四个角的旋转抛物面反射镜，在切割过程中抛物线的对称轴和正方形所在面垂直，且过正方形中心；所述抛物线方程如下：y=x2/2p（p>0）其中抛物线的焦点为（0，p/2）,焦距为p/2，定义正方形的边长a为旋转抛物面反射镜的开口宽度。所述抛物线的焦距p/2的取值为1000~10000mm；所述开口宽度a的取值为50~500mm，图1为旋转抛物面反射镜的示意图。所述经过边长为a的正方形四条边切割而形成具有四个角的旋转抛物面反射镜便于组装形成为碟式高倍均匀聚光反射镜系统。所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统由多个规格相同的旋转抛物面反射镜按照特定的规则组装而成，参考图2，其特定的组装规则如下所述：为了描述更加清楚明了，定义旋转抛物面反射镜四个角的顶点分别为A，B，C，D，所对应的抛物线顶点为o；以数字编号指代对应的旋转抛物面反射镜；o、A、B、C、D前面的数字指对应旋转抛物面反射镜的编号；定义编号为1的旋转抛物面反射镜为中心参考反射镜；相对于中心参考反射镜定义四个方向，分别为：定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1C1D边的中点X1所指方向为正X方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1A1B边的中点X2所指方向为负X方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1B1C边的中点Y1所指方向为正Y方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1A1D边的中点Y2所指方向为负Y方向。（1）以半径为r的球为参考，中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，且抛物线的焦点和球心S重合。（2）沿正X方向，以中心参考反射镜为参考，编号为2的旋转抛物面反射镜2的顶点2A和中心参考反射镜的顶点1D相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为2的旋转抛物面反射镜2的顶点2B和中心参考反射镜的顶点1C相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且1D，1C，2B，2A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为2的旋转抛物面反射镜2所对应的抛物线顶点2o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，则抛物线的焦点和球心S重合；定义编号为2的旋转抛物面反射镜2为正X方向的第1块参考反射镜。沿正X方向，以正X方向的第1块参考反射镜为参考，编号为3的旋转抛物面反射镜3的顶点3A和正X方向的第1块参考反射镜的顶点2D相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为3的旋转抛物面反射镜3的顶点3B和正X方向的第1块参考反射镜的顶点2C相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且2D，2C，3B，3A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为3的旋转抛物面反射镜3所对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：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形成碟式高倍均匀聚光反射镜系统。

【技术特征摘要】
1.一种碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：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形成碟式高倍均匀聚光反射镜系统。2.如权利要求1中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述旋转抛物面反射镜以光伏级超白玻璃为基底，加工成型后，在凸面镀制高反射率银膜、过度层、保护漆层等功能膜层形成最终的反射镜，其使用周期必须大于25年；所述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，传统的反射镜加工厂都可以根据需要进行生产。3.如权利要求1中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述旋转抛物面反射镜的数量为y2个，y=2x+1，x的取值为2~15的整数，可根据具体的设计需求进行调整。4.如权利要求1中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述旋转抛物面反射镜由抛物线沿着其对称轴旋转360度形成旋转抛物面，并由边长为a（a>0）的正方形四条边沿着抛物线对称轴方向切割，去除正方形外的部分而形成具有四个角的旋转抛物面反射镜，在切割过程中抛物线的对称轴和正方形所在面垂直，且过正方形中心；所述抛物线方程如下：y=x2/2p（p>0）其中抛物线的焦点为（0，p/2）,焦距为p/2，定义正方形的边长a为旋转抛物面反射镜的开口宽度。5.如权利要求4中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述抛物线的焦距p/2的取值为1000~10000mm；所述开口宽度a的取值为50~500mm。6.如权利要求4中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述经过边长为a的正方形四条边切割而形成具有四个角的旋转抛物面反射镜便于组装形成为高倍均匀聚光反射镜系统。7.如权利要求1中所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统，其特征在于：所述碟式高倍均匀聚光反射镜系统由多个规格相同的旋转抛物面反射镜按照特定的规则组装而成，其特定的组装规则如下所述：为了描述更加清楚明了，定义旋转抛物面反射镜四个角的顶点分别为A，B，C，D，所对应的抛物线顶点为o；以数字编号指代对应的旋转抛物面反射镜；o、A、B、C、D前面的数字指对应旋转抛物面反射镜的编号；定义编号为1的旋转抛物面反射镜为中心参考反射镜；相对于中心参考反射镜定义四个方向，分别为：定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1C1D边的中点X1所指方向为正X方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1A1B边的中点X2所指方向为负X方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1B1C边的中点Y1所指方向为正Y方向，定义中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o到其对应的1A1D边的中点Y2所指方向为负Y方向；（1）以半径为r的球为参考，中心参考反射镜所对应的抛物线顶点1o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，且抛物线的焦点和球心S重合；（2）沿正X方向，以中心参考反射镜为参考，编号为2的旋转抛物面反射镜2的顶点2A和中心参考反射镜的顶点1D相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为2的旋转抛物面反射镜2的顶点2B和中心参考反射镜的顶点1C相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且1D，1C，2B，2A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为2的旋转抛物面反射镜2所对应的抛物线顶点2o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，则抛物线的焦点和球心S重合；定义编号为2的旋转抛物面反射镜2为正X方向的第1块参考反射镜；沿正X方向，以正X方向的第1块参考反射镜为参考，编号为3的旋转抛物面反射镜3的顶点3A和正X方向的第1块参考反射镜的顶点2D相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为3的旋转抛物面反射镜3的顶点3B和正X方向的第1块参考反射镜的顶点2C相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且2D，2C，3B，3A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为3的旋转抛物面反射镜3所对应的抛物线顶点3o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，则抛物线的焦点和球心S重合；定义编号为3的旋转抛物面反射镜3为正X方向的第2块参考反射镜；以此类推，可以组装出正X方向的第n块参考反射镜，n的取值为3~x内的所有整数；（3）沿负X方向，以中心参考反射镜为参考，编号为4的旋转抛物面反射镜4的顶点4D和中心参考反射镜的顶点1A相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为4的旋转抛物面反射镜4的顶点4C和中心参考反射镜的顶点1B相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且4D，4C，1B，1A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为4的旋转抛物面反射镜4所对应的抛物线顶点4o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，则抛物线的焦点和球心S重合；定义编号为4的旋转抛物面反射镜4为负X方向的第1块参考反射镜；沿负X方向，以负X方向的第1块参考反射镜为参考，编号为5的旋转抛物面反射镜5的顶点5D和负X方向的第1块参考反射镜的顶点4A相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），编号为5的旋转抛物面反射镜5的顶点5C和负X方向的第1块参考反射镜的顶点4B相距z（z的取值为10~50mm，具体根据不同的设计需要进行调整），且5D，5C，4B，4A四个点构成一个矩形的四个顶点；且保证编号为5的旋转抛物面反射镜5所对应的抛物线顶点5o和球面重合，且抛物线的对称轴过球心S，则抛物线的焦点和球心S重合；定义编号为5的旋转抛物面反射镜5为负X方向的第2块参考反射镜；以此类推，可以组装出负X方向的第n块参考反射镜，n的取值为3~x内的所有整数；（4）沿正Y方向，以中心参考反射镜为参考，编号为6的旋转抛物面反射镜6的顶点6A和中心参考反射镜的顶点1B重合，编号为6的旋转抛物面反射镜6的顶点6D和中心参考反射镜的顶点1C重合；且保证编号为6的旋转抛物面反射镜6所对应的抛物...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭先德，彭忠祥，
申请(专利权)人：彭忠祥，
类型：发明
国别省市：四川,51