带有固定的一次反射器和铰接的二次镜的太阳能集中器系统技术方案

某些实施方式利用一系列设置在地面上的无源一次集中器，这些无源一次集中器从下方将一次集中的太阳辐射提供至一系列追踪的二次集中器。该二次集中器将太阳辐射进一步集中至一个或更多个中央接收器。太阳能集中器系统可包括用于收集太阳辐射、集中、以及吸收集中的太阳辐射的设置。太阳能集中器系统的一些实施方式包括由无源水平的一次集中器、高架的追踪二次集中器、以及一个或更多个接收器构成的大型场，太阳能集中器系统的这些实施方式将太阳辐射转换成可用产物或诸如电之类的能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有固定的一次反射器和铰接的二次镜的太阳能集中器系统相关文献的交叉引用本申请是于2009年9月23日提交的临时申请No. 61/245，250的延续部分，该临时申请以参引的方式并入本文中。
技术介绍
太阳能作为最有前途的可持续能源中的一种而出现。太阳能电厂获取太阳能并将太阳能转换成有用的能源和/或产品。太阳能电厂获取太阳能并将太阳能转换成电能。太阳能具有令人印象深刻的潜力整个世界在理论上能够由仅覆盖地球约1%的太阳能电站来供给其当前对于电力的需求。如图IA中所示，太阳能集中器系统收集来自收集场的入射的直接太阳辐射2并将辐射2集中至较小的太阳能接收器区域。太阳能集中器的目的是集中太阳辐射用于随后转换到其它形式的可用能量，例如将太阳热能转换成电能。集中太阳能电站是一种由两个主要部分组成的太阳能电站太阳能集中器系统8和成套的电站设备140，该电力块140将二次集中的太阳辐射6转换成能量和/或有用的产品。集中的太阳能热电厂是利用(主要处于红外线(IR)区域中的)太阳辐射以产生电的太阳能电厂。美国西南部的每平方米的陆地取决于季节和天气状况，每个太阳日接收约5至8千瓦时(kWh)的太阳辐射。由伊利诺斯州芝加哥市的国家可再生能源实验室的 Sargent和Lundy LLC咨询集团撰写的名为抛物槽和电力塔太阳能技术成本以及性能预测的评估(Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts)的报告(在本文中称之为“Sargent和Lundy报告”)做出成本分析，该成本分析暗示当前运行的大型太阳能集中和收集系统以电的当前商业市场价(每 kWh)的约2到5倍的成本(包括用于建造的财政成本)来发电(每kWh)。根据该报告，对这些当前太阳能集中器系统进行的详细的已摊销成本分析暗示了非常长的回收期，其接近给定系统的预期功能寿命。太阳能光伏(PV)电厂利用光伏(PV)电池发电。最有效的PV电站利用主要处于紫外线(UV)区域和可见(VIS)区域中的集中太阳辐射。与太阳热能系统的主要部件相比， PV电池通常降解得更快，从而使得与太阳热电厂相比，PV电池此时对于大规模发电来说并不是优选的选择。然而，太阳能PV电厂具有明显的优点，例如太阳能PV电厂在远程区域中提供电力的能力以其潜在的便携性。太阳能集中器系统太阳能集中器系统通常由多种主要光学部件构成一次集中器、可能地二次集中器、包含一些形式的太阳能吸收器和/或能量存储系统在内的太阳能接收器。已知的大型太阳能集中器系统可基于太阳能集中器系统的一次集中表面的形状或构型而大致分为四种类别。这些类别是电力塔系统、槽系统、小型线性菲涅耳反射器系统、和盘系统。电力塔收集器包括一批定日镜，这些定日镜单独循路而行以将太阳辐射集中到中心；以及通常提升的接收器。槽系统的一次集中器呈弯曲的槽状或分面近似性，该一次集中器将太阳辐射集中于其焦线。小型线性菲涅耳反射器系统的一次集中器是平的反射条，这些反射条旋转以将太阳辐射集中于其焦线。盘系统的一次集中器呈弯曲的盘状或分面近似性，该一次集中器将太阳辐射集中于单个焦点。存在电力塔、槽系统和盘系统的多个当前运行示例。尽管上述分类对于描述集中系统的几何形状是很有用的，但是，当确定系统的成本效率时，基于主要部件(例如，一次集中器、二次集中器、和太阳能收集器)是否为固定的或可移动的而为太阳能系统进行分类是优选的。如上所述，太阳能系统设计的一个限制因素为高初始建造成本。该建造成本的大多数来自用于对可移动集中器的追踪和控制的机构以及用于将一次收集器支承在暴露于风和其它天气因素的构型中所需的结构元件。在任何太阳能集中器系统中，作为接收直接太阳辐射的部件的一次集中器通常具有任何部件的最大表面区域，并且由此一次集中器的设计就整个系统的成本来说是很大的一部分。大多数的一次集中器并不是水平的，并且极度暴露于风力，通常需要昂贵的结构支承结构。此外，大多数大型太阳能集中器包含正在追踪的一次集中器，即，一次集中器移动以跟随太阳的日常运动。在槽集中器系统中，这可以在一个尺寸追踪槽中证明，而在电力塔系统中，它可包括两个尺寸追踪的定日镜。在两种情况下，这些追踪一次集中器由于其追踪机构和帮助它们经受风和其它天气状况所需的结构支承结构而通常占据该系统的总成本的大部分。Sargent和Lundy报告做出了用于2004槽系统的部件成本分析并评估出该成本的百分之三十五是由于金属支承结构和驱动件，它们共同构成了用于一次集中器的追踪和控制系统。小型线性菲涅耳反射器系统的一次集中器能够放置在接近水平位置处的地面上，但一次集中器被要求追踪，从而增加了其复杂性和建造成本。还存在包括可以追踪或可以不追踪的二次反射器在内的现有太阳能集中器系统。 例如，在一些系统中，一次集中器和二次集中器相对于彼此固定但作为用于追踪的单元移动，这仍使得移动部件和支承结构成为必需。太阳能接收器具有重要的部件，吸收器，该吸收器的作用是出于存储或能量转换的目的来接收集中的太阳能。通常，吸收器的成本比太阳能集中器系统的成本低。吸收器的位置可以在太阳能收集器中改变；集中太阳能系统被限定成在每个一次集中器元件各自需要截然不同的吸收器的情况下，具有地方吸收器，而集中太阳能系统在多个集中器将太阳能引导至少数个吸收器的情况下，具有中央吸收器。地方吸收器的利用通常导致更为复杂且更为昂贵的热传输和转换系统。此外，热能转换的效率随着温差的增大而提高。由于地方吸收器通常具有较低的太阳辐射的集中度并且其温度较低，从而使得这些系统效率较低，并且因此不是优选的。太阳辐射的低集中度和随之而来的低温还提高了地方吸收器的发射度；测试结果表明利用黑铬和路兹金属陶瓷接收器管例如在超过400华氏度的温度下具有仅百分之九的热发射度(每单位面积发射的量，其对应于热损失)(Sargent和Lundy 报告，4. 2.2节)。目前，市场上的大多数集中器具有地方吸收器。在一些示例中，这种地方吸收器系统包括大型槽集中器，大型盘集中器、和几乎所有的小型集中器。太阳能电力塔是少数中央吸收器系统中的一个。除了吸收器之外，太阳能接收器通常也包括用于存储由吸收器收集的能量的装置。能量存储期可以是短暂的或者可以是超过太阳日的时期的较长时期。在太阳能一热能太阳能集中器系统的情况下，能量存储可通过用于存储热能的材料或介质来实现，该热能的存储可以是暂时的或者可以是长期的。由于仅可在太阳日的一部分(通常一天约8小时)来收集太阳能，因此，在没有用于能量存储的装置的情况下，发电机仅能够在太阳日的一部分发电。在该时间窗期间，发电机必须转换所有收集到的太阳辐射。在典型的实践中，通过利用能量存储介质，发电机可运转达到三倍时长，从而在二十四小时的时期内提供约三分之一的电力。在带有能量存储器的太阳能系统中，接收器可用于吸收来自聚焦的太阳辐射的能量并存储在热能存储物质、 相变材料、或化学能存储物质中。大多数热存储介质仅通过加热该介质来存储能量。在一些示例中，热能存储物质包括液态硫、熔盐、氟化盐、和各种矿物油。相变材料利用了用于能量存储的状态变化(例如，从固态变成液态，或从液态变成气态)。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·H·赖夫，卡蒂·L·赖夫，
申请(专利权)人：鹰眼研究股份有限公司，
类型：发明
国别省市：