一种太阳能线性跟踪系统及阵列技术方案

本发明专利技术公布了一种太阳能线性跟踪系统及阵列，采用焦点成为直线的各种太阳能光学镜，在太阳能跟踪的过程中，太阳能光学镜以直线焦线为轴进行运动，取代传统的以太阳能光学镜的底线为轴的运动，保证焦线在太阳能跟踪过程中始终保持不动即与地面相对静止；本发明专利技术采用焦线不运动的结构设计，使得热管可以被应用于系统传热，同时可以在焦线上设置其他太阳能利用设备，如太阳能光伏发电设备、斯特林发电机等重量比较大的设备，可以采用小的驱动力就可以实现对太阳能跟踪和驱动。本发明专利技术提供了其阵列结构，便于大规模的利用太阳能，特别是太阳能的热发电、供暖、烹饪、制冷等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用，特别是太阳能跟踪焦点为直线的线性跟踪以及组成阵列 跟踪及其利用。
技术介绍
太阳能跟踪主要由槽式、塔式和蝶式三种，由于槽式系统为单向跟踪相对技术难度比较低，同时由于太阳能选择涂层以及真空管技术在100-400度的温度区间具备产业化 生产能力，因而可以迅速的被批量生产，在国际上被最早的商业化应用的就是槽式系统。国际上的槽式系统的主要的跟踪方式采用将一个换热管设置在槽式系统的焦线 位置，在换热管内充入导热油，由电机驱动导热油流动从而实现热能的采集。在跟踪太阳能 的过程中导热油在管道内一起运动，在导热油管道与流出端采用波纹管的方式实现运动的 管道与不运动的管之间的连接；由于波纹管需要耐高温、可靠性高等要求，因而成为关键器 件，同时该种连接无法保证保温性要求，因而系统的热损非常高。中国专利200710176966提供了一种组合的跟踪系统，可以用于槽式、塔式结合的 跟踪系统，其跟踪的方式采用将焦点不动而太阳能镜系统进行运动的方式，主要是采用在 地面上设置两个轨道进行跟踪，而槽式系统线聚焦系统，利用其线性轴与地球自传轴平行 放置，因而可以采用一个方向的转动实现跟踪，但是该方案采用在地面上的转动来实现槽 式跟踪，显然不能实现跟踪，因而专利技术者在方案中进一步设置了俯仰跟踪，这样槽式系统就 不是单向跟踪，而成为双向的跟踪，因而专利技术者没有解决槽式单向跟踪时焦线不运动的跟 踪问题。采用热管技术可以提高系统的传热性能，但是热管实现与运动部件的连接非常困 难，因而无法将热管技术应用于传统的槽式跟踪技术中。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种太阳能线性跟踪系统及阵列，提供一种线聚焦的槽式 焦线不运动的单向跟踪技术，采用焦点成为直线的各种太阳能光学镜，在进行跟踪太阳的 过程中，保持其焦距始终处于直线区域，同时在太阳能跟踪的过程中，太阳能光学镜以直线 焦线为轴进行运动，取代传统的以太阳能光学镜的底线为轴的运动，保证焦线在太阳能跟 踪过程中始终保持不动即与地面相对静止；将热管或者其他各种太阳能利用设备设置在焦 线上，就可以实现太阳能利用。解决了现有技术中槽式单向跟踪时焦线不运动的跟踪问题同时由于本专利技术采用焦线不运动的结构设计，使得热管可以被应用于系统传热， 也可以在焦线上设置其他太阳能利用设备，如太阳能光伏发电设备、斯特林发电机等重量 比较大的设备，可以采用小的驱动力就可以实现对太阳能跟踪和驱动。本专利技术可以实现多 种的太阳能利用，包括对大重量的设备的应用，克服了现有的槽式系统的载重小、可靠性 差、应用范围有限的缺点，极大的扩展了槽式太阳能利用的技术与范围。本专利技术的另一个目的是提供了其阵列结构，解决了现有的适用规模局限的问题，使其可以适合于不同规模的系统，即适合于小规模的多种功能的系统，同时也适合于大规 模系统，特别是太阳能的热发电、供暖、烹饪、制冷等多种不同功能的应用。本专利技术的技术方法，不仅适用于光学镜和热管，还可以适用于光学镜和其他技术 方式的吸热、传热、换热。具体的
技术实现思路
如下一种太阳能线性跟踪系统及阵列，包括至少一个太阳能利用设备(1)、至少一个聚 焦为一条焦线的太阳能聚焦光学镜(2)、使太阳能聚焦光学镜能跟踪太阳的跟踪装置(4)、 驱动跟踪装置运动的驱动装置、以及电子控制系统，所述的太阳能聚焦光学镜以其聚焦的 焦线为轴跟踪太阳转动，至少一个太阳能利用设备设置在以焦线为轴的圆柱体内并始终保 持不动，所述跟踪装置采用单轴跟踪方式。所述的单轴跟踪装置包括用于支撑太阳能聚焦光学镜并同时为太阳能聚焦光学 镜的运动提供轨道的太阳能镜支架、用于支撑整个系统的跟踪支架、以及与驱动装置连接 使聚焦光学镜运动的动力传输装置，所述太阳能镜支架为至少 两个设置在太阳能聚焦光学 镜两端的弧或环或抛物线型器件(3)。太阳能聚焦光学镜(2)设置在太阳能镜支架的弧或环(3)上，并可以沿着弧或环 (3)进行运动，同时使得太阳能聚焦光学镜的线聚焦焦线处于太阳能利用设备的直线区域。 将太阳能聚焦光学镜设置在弧或环的轨道上的运动，实现了对单轴跟踪，同时保持了太阳 能利用设备及焦线的不运动。跟踪支架为太阳能利用设备、跟踪装置、太阳能镜支架等全部组件提供支撑，其与 地面进行固定连接，不能运动。跟踪支架可以设置在上述系统的任何部位，只要符合本专利技术 的要求，便于实现支架支撑的功能，可以任意的设置跟踪支架的位置与结构。优选的实现方案为至少设置有两个弧或环(3)，位于设置在焦线上的太阳能利 用设备⑴的两端，太阳能聚焦光学镜⑵设置在弧或环⑶上，并可以沿着弧或环(3)进 行运动，同时使得太阳能聚焦光学镜的线聚焦焦线处于太阳能利用设备的直线区域。任何通过动力驱动系统(6)驱动动力传输机构，都可以用于本专利技术的太阳能跟 踪，通常的动力传输机构选择下列之一齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链机 构。所述动力传输装置(10) —端与驱动装置进行连接，至少另一端设置在下列位置 之一，实现对系统的驱动A、设置在每个太阳能镜支架的转轴上并与转轴进行连接，转轴与太阳能聚焦光学 镜连接，太阳能聚焦光学镜与太阳能镜支架固定连接，通过驱动转轴使太阳能镜支架以焦 线为轴进行转动，从而驱动太阳能聚焦光学镜运动；B、设置在太阳能镜支架的抛物线或弧或环型的器件上并与该器件进行连接，太阳 能聚焦光学镜与太阳能镜支架固定连接，通过驱动太阳能镜支架的运动使太阳能聚焦光学 镜进行运动；C、设置在太阳能聚焦光学镜上并与该器件进行连接，在太阳能聚焦光学镜与太阳 能镜支架连接的地方设置，太阳能支架固定不动，使太阳能聚焦光学镜以太阳能支架为轨 道进行运动。一个动力驱动装置可以与多个动力传输装置进行连接，一个动力传输装置可以与多个转轴、弧或环、太阳能镜进行连接。驱动动力传输机构运动的驱动装置可以采用不需要消耗电能的无电驱动机构，也 可以采用消耗电能的耗电驱动机构实现多系统的驱动，通常所采用的动力驱动系统装置， 选自下列之一A、机械驱动器件，优选为机械发条、弹簧、跟踪；B、相变驱动装置，采用密闭在一个空间的物质，随着温度的增大使其压力的增大， 来推动运动机构，实现跟踪；上述A、B两种跟踪不需要耗费电能，成为无电驱动。 C、利用电能带动电机或液压装置驱动动力传输机构来实现跟踪；D、通过电或光的传感器的信号，通过比较不同部位的太阳能转化器件的电流、电 压值和/或光亮度值，由计算机或单片机来调整电机(6)的运动实现的跟踪；上述C、D两种跟踪需要耗费电能，成为耗电驱动。太阳能聚焦光学镜焦线以及太阳能光学镜的长度方向的对称轴线与地球自转轴 平行或与地面平行，太阳能聚焦光学镜(2)以太阳能线性聚焦的焦线为轴跟踪太阳转动 时，使太阳能利用设备(1)处于焦线的圆柱体内并始终保持不动。线性跟踪系统由南北方向与东西方向两种跟踪方式，主要采用与地平面平行放 置，根据在地球表面的不同的经度与纬度，优先选择与太阳光照射垂直或夹角最小的方向 设置，太阳能聚焦光学镜焦线、太阳能光学镜的长度方向的对称轴线与地球自转轴平行，这 样使得集热效率最高，因而成为优选的方式。太阳能聚焦光学镜的焦线选择下列方式之一 进行放置与地球自转轴平行、与地球自转轴平行夹角最小、与地面平行、与水平面平行，优 选为与地球自转轴平行放置。任何的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能线性跟踪系统，包括至少一个太阳能利用设备（１）、至少一个聚焦为一条焦线的太阳能聚焦光学镜（２）、使太阳能聚焦光学镜能跟踪太阳的跟踪装置（４）、驱动跟踪装置运动的驱动装置、以及电子控制系统，其特征是：太阳能聚焦光学镜以其聚焦的焦线为轴跟踪太阳转动，至少一个太阳能利用设备设置在以焦线为轴的圆柱体内并始终保持不动，所述跟踪装置采用单轴跟踪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，
申请(专利权)人：北京智慧剑科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]