一种空中聚光系统技术方案

本申请公开了一种空中聚光系统，其特征在于，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。本申请中的聚光系统在空中将阳光聚拢为聚光光束再将聚光光束射向目标区域，该系统可获得指定朝向的汇聚光（高能光束），且汇聚光透过大气云层时传输损失小，可广泛应用于太阳能光热发电站、太阳能光热供暖站中作为高效热源。

【技术实现步骤摘要】
一种空中聚光系统
本专利技术涉及太阳能聚光领域，具体涉及一种空中聚光系统。
技术介绍
由于常规能源如石油煤等的日近枯竭，各种新能源越来越受到人们的关注。其中太阳能作为一种清洁无污染的能源且取之不竭用之不尽，使其在众多新能源中受到许多国家和地区的推崇。在世界能源结构转换中，太阳能利用的研究受到各国重视。利用太阳能的形式多种多样,主要分为太阳能光热转换、光化学转化、光生物和太阳能光电转换等方式。光热利用是接受或聚焦太阳能使之转换为热能，然后再用于生产和生活，如城市供热装置、海水淡化装置、热力发电装置及太阳能医疗器具等。光化学转换包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应等,使用太阳能通过催化作用制氢气、甲烷等燃料。光电转换利用半导体器件（称为光伏电池）的光生伏打效应将太阳能转换为电能输出。虽然太阳能热利用在中国开展的非常普及,但从根本上解决能源动力的问题,还是要依赖太阳能发电技术。太阳能发电系统有两种:光伏发电系统及光热发电系统。光伏发电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；光热发电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。光伏电站主要将太阳能聚集到光伏电池芯片上，其效率与电池有关，但普遍低于20%。光热电站主要通过地面上的光汇聚系统实现光能密度的提升来加热工质发电，其效率普遍为16%左右。无论采用何种技术将太阳能转换为所需要的能源，大都需要将太阳光传输到地面聚光系统进行能量收集，此过程中因昼夜、天气的影响，太阳光损失较多，传输效率低。提升太阳能的转换效率首先要减少太阳光传输过程中的损失，提高传输效率。要提高太阳光传输效率，就必须改进现有的聚光技术。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本申请公开了一种空中聚光系统能够减少阳光传输过程中的损失，提高传输效率。为解决上述技术问题，本申请采用了如下的技术方案：一种空中聚光系统，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。优选地，所述聚光装置包括聚光镜及反射镜，聚光镜为曲面镜，聚光镜用于将太阳光聚拢为聚光光束并将聚光光束射向反射镜，反射镜用于反射聚光光束，并将聚光光束射向目标区域。优选地，反射镜与聚光镜相对设置。优选地，聚光控制装置包括聚光朝向控制单元、反射朝向控制单元及照度传感器，其中：照度传感器与聚光朝向控制单元相连接，照度传感器采集光强信息；聚光朝向控制单元用于基于照度传感器采集的光强信息判断太阳相对于聚光镜的方位并控制聚光镜始终朝向太阳；反射朝向控制单元用于控制反射镜的朝向使反射镜将聚光光束射向目标区域。优选地，聚光镜及反射镜均由骨架结构和覆盖骨架结构的柔性薄膜及反射膜组成，所述柔性薄膜覆盖在骨架结构两侧，所述反射膜负载在朝向阳光一侧的柔性薄膜上。优选地，聚光镜及反射镜均由单个镜面组成或由多个镜面单元组成。优选地，所述驻空装置包括大气层内的飞艇、旋翼、翼上轮轨推进器及大气层外的航天器平台中的任意一种或多种。优选地，所述翼上轮轨推进器中，所述轨道为环形，所述轨道的上侧或下侧安装有多个可沿所述轨道运动的翼片，所述驱动装置用于驱动所述翼片以相同速度沿所述轨道顺时针或逆时针运动，所述翼片相对于所述翼片围成的面倾斜设置，所述翼片沿所述轨道运动时能够产生作用于所述轨道的垂直于所述轨道围成的面的推进力；所述聚光装置与轨道相连接。综上所述，本申请公开了一种空中聚光系统，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。本申请中的聚光系统在空中将阳光聚拢为聚光光束再将聚光光束射向目标区域，减少了阳光在传递过程中的损失，提高了传输效率。附图说明为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步的详细描述，其中：图1为本申请公开的一种空中聚光系统的结构示意图；图2为本申请公开的聚光镜骨架结构结构示意图；图3为本申请中聚光镜或反射镜的剖面图。附图标记说明：驻空装置1、聚光装置2、控制装置3、能源转换节点4、反射镜5、聚光镜6、对光控制器7、阳光10、反射薄膜11、柔性薄膜12、骨架结构13。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。如图1所示，本申请公开了一种空中聚光系统，其特征在于，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。本申请中的目标区域包括将光能转换为其他能源的能源转换节点。本申请中的聚光系统在空中将阳光聚拢为聚光光束再将聚光光束射向目标区域，减少了阳光在传递过程中的损失，提高了传输效率。此外，本申请还具有以下优点：1）占地小：本专利技术在空中进行聚光，占地面积大大减小，而占空面积可进一步扩展，实现大规模发电；2）高效：地面聚光系统在太阳光传输过程因天气的影响，太阳光损失较多，传输效率低。而空中聚光系统因其在空中，太阳光照射时间长、能流密度大、持续稳定，且不受气候影响，聚光效率高。3）应用广泛：本专利技术可将聚光部分置于现有设施的上空，与现有资源兼容。譬如直接利用现有火力发电站的大型机组发电，或者用于海水淡化工程，或者用于城市供热等。具体实施时，所述聚光装置包括聚光镜及反射镜，聚光镜为曲面镜，聚光镜用于将太阳光聚拢为聚光光束并将聚光光束射向反射镜，反射镜用于反射聚光光束，并将聚光光束射向目标区域。具体实施时，反射镜与聚光镜相对设置。具体实施时，聚光控制装置包括聚光朝向控制单元、反射朝向控制单元及照度传感器，其中：照度传感器与聚光朝向控制单元相连接，照度传感器采集光强信息；聚光朝向控制单元用于基于照度传感器采集的光强信息判断太阳相对于聚光镜的方位并控制聚光镜始终朝向太阳；反射朝向控制单元用于控制反射镜的朝向使反射镜将聚光光束射向目标区域。本申请中，通过聚光朝向控制单元能够控制聚光镜始终朝向太阳，反射朝向控制单元根据聚光镜的朝向对反射镜进行调节，使得聚光光束能够照射在反射镜上之后再被反射镜射向目标区域。这样使得聚光系统能够最大限度的利用太阳能，提高了聚光的效率。如图2及图3所示，具体实施时，聚光镜及反射镜均由骨架结构和覆盖骨架结构的柔性薄膜及反射膜组成，所述柔性薄膜覆盖在骨架结构两侧，所述反射膜负载在朝向阳光一侧的柔性薄膜上。聚光镜和反光镜采用柔性薄膜材料具有以下优点：1）重量轻，减轻驻空装置的负载；2）具有良好的折叠性，可收拢发射、在轨展开；3）体积小，易于制作大口径的聚光面和反光面；4）在同等运载能力下，大大提升了光学系统的最大极限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空中聚光系统，其特征在于，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。

【技术特征摘要】
1.一种空中聚光系统，其特征在于，包括驻空装置、聚光装置及控制装置，其中：聚光装置可转动朝向地安装在驻空装置上，驻空装置用于使聚光装置停留在空中；聚光装置用于将太阳光聚拢为聚光光束并将所述聚光光束射向目标区域；控制装置分别与聚光装置及驻空装置电连接，用于控制驻空装置调节所述聚光系统在空中的驻空停留位置，还用于调节聚光装置的朝向。2.如权利要求1所述的空中聚光系统，其特征在于，所述聚光装置包括聚光镜及反射镜，聚光镜为曲面镜，聚光镜用于将太阳光聚拢为聚光光束并将聚光光束射向反射镜，反射镜用于反射聚光光束，并将聚光光束射向目标区域。3.如权利要求2所述的空中聚光系统，其特征在于，反射镜与聚光镜相对设置。4.如权利要求2所述的空中聚光系统，其特征在于，聚光控制装置包括聚光朝向控制单元、反射朝向控制单元及照度传感器，其中：照度传感器与聚光朝向控制单元相连接，照度传感器采集光强信息；聚光朝向控制单元用于基于照度传感器采集的光强信息判断太阳相对于聚光镜的方位并控制聚光...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤劲松，屈菁菁，徐扬，何晔，宋晓佳，王瑞，桂进乐，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50