基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法及其装置，旋转抛物面碟式反射镜中间开有透光孔，透光孔下方沿碟式反射镜轴线两侧分别布置有聚光光伏电池板和集热器入口；在透光孔上方离碟式反射镜的顶点一定距离处布置一分频透镜，离碟式反射镜近的分频透镜一曲面上贴有分频薄膜，离碟式反射镜远的分频透镜另一曲面为银镜反射面，碟式反射镜与分频透镜之间设有支撑杆，碟式反射镜下方设有支架，支架上设有双轴跟踪系统，整个系统放于旋转底盘上。本发明专利技术可实现太阳能聚光分频，并将两个聚光焦斑都转移到系统下方，有效降低系统追日时的能耗，提高系统的平衡性和抗风性能；可分别调节两束光的聚光比，满足聚光光伏电池板和集热器各自所需的最佳聚光强度要求。

Solar concentrating and frequency dividing method and device based on dish condensing solar energy two times

The invention discloses a dish type solar concentrator two light division method and device based on intermediate rotation parabolic dish mirrors a light hole, light hole below the disc mirror axis on both sides are respectively provided with photovoltaic panels and collector entrance; in light transmission holes above the disc reflection the mirror vertex at a certain distance from the layout of a frequency lens, from dish mirror near the lens with a frequency divider film on the surface, from the frequency of disc type mirror lens further a surface for the silver mirror, between disc mirror and lens set divider with a supporting rod, the reflecting mirror is below the dish support bracket is provided with a dual axis tracking system, the whole system is placed on a rotating chassis. The invention can realize the solar frequency, and the two focal plane are transferred to the system under the system, effectively reduce energy consumption, improve balance and wind resistance performance of the system can be adjusted respectively; concentrating light beams than concentrating photovoltaic panels and meet the required strength in the best spot of each heat exchanger request.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能发电
，尤其涉及一种基于碟式聚光的太阳能二次聚光 分频方法及其装置。
技术介绍
全球太阳能辐射总量约1.7X IO17W,其中我国约占1% (1.8X IO15W,相当于1. 9万 亿吨标煤/年)，是我国目前年能耗总量的680倍。电力是世界上消耗量最大的二次能源， 太阳能发电技术是缓解当前能源危机的有效手段，应用前景极广。太阳能发电技术主要分为光伏发电和光热发电两大类。光伏发电主要是利用光伏 电池板的光电效应进行发电。该技术目前主要存在三大缺点(1)发电功率随太阳光强度 变化而变化，在晚上和阴雨天完全不能发电，对电网冲击大；(2)太阳光流密度低，单位发 电容量所需的光伏电池板面积大，而光伏电池板制造过程污染严重、成本很高；(3)光伏电 池板对太阳能光谱的响应波段主要集中在高频短波区域(400 < λ < 1100 nm)，低频长波 区域的能量则大部分转化为热量，致使光伏电池板温度升高、光电转换效率降低、使用寿命 缩短。采用聚光光伏发电方法可以成倍减少光伏电池板的使用面积、采用薄膜分频方法将 太阳光中的低频长波分离后再照射光伏电池板，是目前光伏发电技术的两个重要方向；对 于昼夜不连续的问题，光伏发电技术本身难以克服，主要依靠蓄电池或蓄能发电系统(如蓄 能水电站等)配套补充，成本很高。光热发电技术是主要是利用抛物面反射镜(或菲涅尔镜)将太阳光聚集起来，通过 光热转换及换热装置产生蒸汽或加热流体驱动发动机(如汽轮机、斯特林机等)进行发电； 其优点在于该技术可吸收全波段的太阳光、可通过蓄热实现昼夜连续发电。抛物面反射镜 主要分为槽式、塔式和碟式三大类。其中，槽式镜是将太阳光聚集在一条与镜面平行的线 上，该技术只对太阳光进行一维跟踪，太阳能利用效率较低。塔式聚光通常是利用数千(或 更多)个定日镜将太阳光聚集在高塔顶端的集热器上，该系统占地面积大，每个定日镜的方 位和曲面都不相同，控制系统复杂。碟式聚光通常由整体旋转抛物镜面或多面镜子组成，可 将太阳光聚集在一个小面积内，占地面积和聚光比灵活可调，是当前发展的重要方向；当前 的碟式聚光发电系统需要将斯特林发电机安装在碟式镜的焦点上，而斯特林发电机很重， 这就大大增加了追日时的系统能耗，同时明显降低了系统平衡性和抗风性能。从目前的技术指标来看，聚光光伏发电与碟式光热发电的峰值效率都可达到30% 左右。如果能够采用聚光分频方法，将聚光光伏发电(利用高频短波)与碟式光热发电(利 用低频长波)结合起来，不仅可以实现昼夜连续发电，而且总体发电峰值效率可达到45%左 右；如果能够将聚光的焦斑从空中转移到系统下方或者地面，则可有效降低系统能耗，提高 系统的平衡性和抗风性能。虽然目前槽式、塔式和碟式聚光系统都提出有各自的聚光分频的方法，但它们共 同的缺点是仅简单利用分频薄膜将高频短波与低频长波分开，分频后的两束光分别位于 分光镜的两侧，无法同时将两个焦斑转移到系统下方或者地面，且两个焦斑的聚光比不能独立调节，降低了聚光光伏与光热联合发电的可行性和灵活性。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有聚光分频系统的不足，提供一种基于碟式聚光的太阳能 二次聚光分频方法及其装置，提供一种能够将分频后的两个焦斑都转移到系统下方，且两 个焦斑的聚光比可独立调节的碟式聚光分频方法及其装置。基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法采用开有中间透光孔的旋转抛物面碟 式反射镜将太阳光聚集起来，在离旋转抛物面碟式反射镜的顶点200 4000mm处布置一分 频透镜，离旋转抛物面碟式反射镜近的分频透镜一曲面上贴有分频薄膜，将聚光光伏电池 板响应波段范围内的太阳光反射回来，穿过透光孔后照射到聚光光伏电池板上，离旋转抛 物面碟式反射镜远的分频透镜另一曲面为银镜反射面，银镜反射面将所有透过分频薄膜的 光反射回来，穿过透光孔后进入集热器入口。基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频装置中的旋转抛物面的碟式反射镜中间开 有透光孔，透光孔的下方沿着旋转抛物面的碟式反射镜轴线的两侧分别布置有聚光光伏电 池板和集热器的入口 ；透光孔上方，在离旋转抛物面碟式反射镜的顶点200 4000mm处布 置一分频透镜，分频透镜具有两个不同曲面，其中，离旋转抛物面碟式反射镜近的分频透镜 一曲面上贴有分频薄膜，离旋转抛物面碟式反射镜远的分频透镜另一曲面为银镜反射面， 旋转抛物面碟式反射镜与分频透镜之间设有支撑杆，旋转抛物面碟式反射镜的背部支架与 立柱一端通过双轴跟踪系统连接，双轴跟踪系统的控制器置于地面上，立柱另一端与旋转 底盘相连。所述的分频透镜布置方式为分频透镜布置在旋转抛物面碟式反射镜与其聚光焦 点之间，或分频透镜布置在旋转抛物面碟式反射镜的焦点外侧，或分频透镜的两个不同曲 面分别位于旋转抛物面碟式反射镜的焦点内外两侧。所述的分频透镜布置在旋转抛物面碟 式反射镜与其聚光焦点之间时，分频透镜两个不同曲面都为凸面，两个凸面的近焦点分别 位于旋转抛物面碟式反射镜轴线的两侧；所述的凸面的曲面方程是一个旋转双曲线方程或 者多个旋转双曲线方程组成的复合面。所述的分频透镜布置在旋转抛物面碟式反射镜的焦 点外侧时，分频透镜两个不同曲面都为凹面，两个凹面的近焦点分别位于旋转抛物面碟式 反射镜轴线的两侧，所述的凹面的曲面方程是一个旋转椭圆方程或者多个旋转椭圆方程组 成的复合面。所述的分频透镜的两个不同曲面分别位于旋转抛物面碟式反射镜的焦点内外 两侧时，分频透镜两个不同曲面分别为凸面和凹面，其中凸面在旋转抛物面碟式反射镜与 其焦点之间，凹面在旋转抛物面碟式反射镜焦点外侧，凸面和凹面的近焦点分别位于旋转 抛物面碟式反射镜轴线的同侧；所述的凸面的曲面方程是一个旋转双曲线方程或者多个旋 转双曲线方程组成的复合面；所述的凹面的曲面方程是一个旋转椭圆方程或者多个旋转椭 圆方程组成的复合面。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1、本专利技术的方法可以同时实现太阳能的聚光和分频，并将两个聚光焦斑都转移到系统 下方，可有效降低系统追日时的能耗，提高系统的平衡性和抗风性能。2、本专利技术的方法可以通过调整分频透镜的两个不同曲面的方程分别调节两束光 的聚光比，满足聚光光伏电池板和集热器(或斯特林机热端)各自所需的最佳聚光强度的要求。附图说明图1是基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法的装置示意图2是本专利技术的布置在碟式反射镜及其焦点之间的具有两个不同曲面的分频透镜示 意图3是本专利技术的布置在碟式反射镜焦点外侧的具有两个不同曲面的分频透镜示意图； 图4是本专利技术的两个不同曲面分别位于碟式反射镜焦点内外两侧的分频透镜示意图； 图中控制器1、旋转抛物面碟式反射镜2、透光孔3、支撑杆4、银镜反射面5、分频透镜 6、分频薄膜7、集热器入口 8、聚光光伏电池板9、背部支架10、双轴跟踪系统11、立柱12、旋 转底盘13。具体实施例方式基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法是采用开有中间透光孔3的旋转抛 物面碟式反射镜2将太阳光聚集起来，在离旋转抛物面碟式反射镜2的顶点距离200 4000mm处布置一分频透镜6，分频透镜6具有两个不同曲面，其中，离旋转抛物面碟式反射 镜2近的分频透镜6 —曲面上贴有分频薄膜7，将聚光光伏电池板9响应波段范围内的太阳 光反射回来，穿过透光孔3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法，其特征在于：采用开有中间透光孔（３）的旋转抛物面碟式反射镜（２）将太阳光聚集起来，在离旋转抛物面碟式反射镜（２）的顶点２００～４０００ｍｍ处布置一块分频透镜（６），分频透镜（６）具有两个不同曲面，其中，离旋转抛物面碟式反射镜（２）近的分频透镜（６）一曲面上贴有分频薄膜（７），将聚光光伏电池板（９）响应波段范围内的太阳光反射回来，穿过透光孔（３）后照射到聚光光伏电池板（９）上，离旋转抛物面碟式反射镜（２）远的分频透镜（６）另一曲面为银镜反射面（５），银镜反射面（５）将所有透过分频薄膜（７）的光反射回来，穿过透光孔（３）后进入集热器入口（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪明江，肖刚，骆仲泱，岑可法，高翔，方梦祥，周劲松，施正伦，程乐鸣，王勤辉，王树荣，余春江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86