本发明专利技术提出一种槽式太阳能聚光装置，其主要的组成部件包括一个槽式反射镜和一个槽式的凹面基板，当太阳光由正面入射到这个凹面时，凹面上的反射镜把太阳光反射到一个焦点上，形成一个聚集的线形光斑；其特征是，所述的槽式反射镜是由两个或两个以上的条状平面镜片组成，每个镜片边与边平行相靠，并按照不同的倾斜角度镶在基板的凹面上，镜片的反射面外露，所述的凹面的截面形状，是由多边形组成近似抛物形、圆形、椭圆形、多次方形或者其他能够实现反射聚光目的的多边形；所述的基板的组成材料包含片状模塑料SMC、团状模塑料BMC、玻璃钢FRP、陶瓷或者复合材料或者其他热膨胀系数与反射镜的热膨胀系数互相匹配的物质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能聚光装置，尤其是一种在太阳能集热应用上使用的太阳能聚光装置，特别是在太阳能光热发电上使用的太阳能聚光装置。
技术介绍
太阳能光热采集以及太阳能光热发电技术是新能源技术发展版图上的一个非常重要的领域，其当前和未来的重要性超越光伏发电，因为人类主要的能源消耗在于火力发电、工业热水、工业蒸汽、室内采暖和生活热水等等，而火力发电所产出的大部分电能主要还是用在工业制热制冷和民用制热制冷；电子设备和照明所消耗的电能比重要比制热制冷应用上所消耗的电能小。太阳能集热技术可以免费地(无材料成本)给人类带来上面所述的热能，比如说太阳能热水器可以提供生活热水(50-90°C);低倍聚光太阳能集热器可以提供高压热水和低温蒸汽(90-150°C )给工业、农业、服务行业、商场、农村和部队等领域使用；中倍聚光太阳能集热器可以制造中高温蒸汽(150-55(TC )给工业使用，也可以用来推动热机发电；高倍聚光太阳能集热器可以制造高温空气(550-1200°C )，用来推动燃气轮机发电，或者用来分解水分子以制备氢气和氧气，或者用来促进化学反应，或者用来分解工业废料、毒素等。在以上所述的低倍聚光、中倍聚光和高倍聚光技术都需要使用到太阳能聚光装置。目前太阳能聚光装置有以下几大类型:1.成像点聚光的碟式抛物面聚光镜(高倍聚光)；2.成像线聚光的槽式抛物面聚光镜(中倍聚光)；3.非成像线聚光的菲涅尔聚光镜(中倍聚光)；4.非成像点聚光的菲涅尔聚光镜(中倍聚光)；5.非成像线聚光的复合式抛物面聚光镜CPC(低倍聚光)；上述的五大类型聚光技术已经成熟，目前每种技术已经在以不同的步伐走向商业化应用，其中尤其是成像线聚光的槽式抛物面聚光镜的商业化发展速度最为快速。以下针对五大聚光技术目前在商业化过程当中所面临的问题给予分析:1.成像点聚光的碟式抛物面聚光镜(高倍聚光)光学性能:反射率达95%，满足商业应用要求，光斑质量尚可，满足商业应用要求；耐候性:采用热弯玻璃镜子技术的，满足商业要求；使用寿命:20年,满足商业要求；生产速度:80万m2/年，将来可以满足商业要求；造价:300元/m2，造价非常昂贵，无法满足商业要求(需要政府补贴)。2.成像线聚光的槽式抛物面聚光镜(中倍聚光)光学性能:反射率达95%，满足商业应用要求，光斑质量佳，满足商业应用要求；机械性能:采用热弯玻璃镜子技术的，满足商业要求；使用寿命:20年,满足商业要求；生产速度:120万m2/年，将来可以满足商业要求；造价:180元/m2，造价昂贵，无法满足商业要求(需要政府补贴)。3.非成像线聚光的菲涅尔聚光镜(中倍聚光)；光学性能:透射率达92%，满足商业应用要求，光斑质量尚可，有色差问题，满足部分商业应用要求；机械性能:一般采用高透率光亚克力材料，不耐候，长期在户外使用有老化问题，表面磨损问题，温度变化导致的变形问题，在户外使用的无法满足商业要求，采用玻璃材料的设计尚有生产技术瓶颈未攻克；使用寿命:几个月到3年，无法满足商业要求；生产速度:快(采用高透光率亚克力材料压制成形)，可以满足商业要求；造价:造价一般，可以满足商业要求。4.非成像点聚光的菲涅尔聚光镜同3.5.非成像线聚光的复合式抛物面聚光镜CPC`光学性能:反射率达95%，满足商业应用要求，光斑质量尚可，满足商业应用要求；机械性能:采用热弯玻璃镜子技术的，满足商业要求；采用塑料镀膜技术的，需要采取封装手段，导致光学损耗增加，成本增加，同时户外使用有老化、表层磨损、热胀冷缩导致变形和开裂等问题，无法满足商业要求；使用寿命:20年(采用玻璃镜子技术)，满足商业要求；1-2年(采用塑料镀膜技术)，尚无法满足商业要求；生产速度:快(采用塑料注塑成形和真空镀膜或贴反射膜)，可以满足商业要求；造价:造价一般，可以满足商业要求。以上的分析总结了两点:1.凡是可以采用玻璃材料的技术方案，都可以满足商业应用上的技术要求；2.凡是采用玻璃材料的技术方案，都有生产速度较慢，生产成本较高的问题。这表明了，在太阳能光热采集的商业应用当中，需要一种能够使用普通的平面玻璃加以工业上最常用、成本低、可以批量化生产的工业手段就能够实现足够聚光倍数的太阳能聚光的技术方案。目前，采用玻璃材料制造的太阳能聚光装置的成本很高，其成本主要体现在其关键元器件即热弯玻璃镜子的产业化生产工艺，要求在一条生产线上实现玻璃的裁剪、清洗、热弯、钢化、镀膜、涂保护漆、固化和光学检测等的所有过程，而这些流程要求高度自动化(机械手，特别是玻璃热弯的高精度自动化控制装置)作业以保证其光学质量，造成设备投入成本、制造成本和管理费非常高。用冷弯的方式制造玻璃聚光镜子是一个相对比较低成本的方法。以下列出几种用冷弯的方式制造玻璃聚光镜子的现有技术。美国专利(US 4124277)公开了一种制造抛物面聚光镜的制造方法，其组成部件为玻璃反射镜，沾满环氧树脂的玻璃布和可伸缩的蜂窝状板材，其制造过程是把一片玻璃镜子、一张沾满环氧树脂的玻璃布、一块可伸缩的蜂窝状板材和一张沾满环氧树脂的玻璃布按顺序叠放在底模上，上面往下施压导致玻璃镜子和蜂窝状板材弯曲成一个连续的抛物面，同时玻璃布里的环氧树脂渗透到蜂窝状的板材内，填满空隙，当环氧树脂胶固化后，弯曲的玻璃镜子、蜂窝状的板材和玻璃布形成一个固定的单体，当这个单体从模具里取出来之后，玻璃镜子仍然保持着原来弯曲的状态，实现一个冷弯的抛物面镜子。这个技术方案的缺点是:加工周期很长，聚光镜的焦距必须很远(比如几十米)否则玻璃镜子的冷弯曲率会很大(焦距短，比如槽式光热发电系统要求焦距是1.2m到1.7m)，容易造成镜子破裂，或者制造很大的弯曲应力造成脱模后镜子反弹，成品尺寸不稳定，质量很难控制。美国专利(US 4682865)公开了一种凹面镜子装置和制造方法，所公开的方法是用机械框架把平面玻璃镜子的两个或四个边扣住，镜子底面的中央部位与一个机械伸缩结构粘接，机械伸缩结构的拉力使平面镜子弯曲成凹面镜子，镜子的曲率由该机械伸缩结构的拉力控制。这个技术方案的缺点是:1.所公开的机械结构是一个简支梁静态受力结构，可以通过机械手册计算出平面玻璃镜子的弯曲曲线是一种三次方的曲线，因此可以判断这种凹面镜的光斑大，而且光强分布非常不均匀，镜子的边缘部位的曲率变化太快(二次方相比三次方)；2.玻璃镜子处在于外部悬空，内部受力的物理状态，在这种状态下，由于玻璃不是钢化的，任何外来的冲击，比如小冰雹，小石头，甚至一只调皮的动物的小碰撞，都很容易把整片玻璃镜子砸烂。国际专利PCT (申请号WO 2011/029852A1)公开了一种曲面镜的制造方法，根据这种方法，可以外置的弯曲力(用重力或者气压)在低温的环境下将钢化的平面玻璃镜子弯曲成所需的的曲线，并将之固定起来，比如固定在支架上，形成一个固定的玻璃曲面镜。这种技术方案的缺点是:1.镜子的曲率是依靠支架来保持的，而在实际应用中这个支架的材料必须是金属材料，但是金属材料的热膨胀系数比玻璃材料大的多，比如铝的膨胀系数是玻璃(钠钙玻璃)的2.6倍，钢材的热膨胀系数是玻璃(钠钙玻璃)的1.48倍；在经过了长期的户外冷热循环之后(特别是在沙漠)，这种热膨胀系数的差异容易造成玻璃镜子和支架的粘接点脱落，同时也会在环境本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种槽式太阳能聚光装置，其主要的组成部件包括一个槽式反射镜和一个基板；基板的其中一个面是一个槽式的凹面，反射镜的背面连接在这个凹面上，当太阳光由正面入射到这个凹面时，凹面上的反射镜把太阳光反射到一个焦点上，形成一个聚集的线形光斑；其特征是，所述的槽式反射镜是由两个或两个以上的条状的平面反射镜片组成，特别是平面玻璃反射镜，每个镜片边与边平行相靠，并按照不同的倾斜角度镶在基板的凹面上，镜片的反射面外露，镜片的其他部位被基板材料包围，所述的凹面的截面形状，是由多边形组成的线性近似的抛物形、线性近似的圆形、线性近似的椭圆形、线性近似的多次方形或者其他能够实现反射聚光目的的多边形；所述的基板的组成材料包含片状模塑料SMC、团状模塑料BMC、玻璃钢FRP、陶瓷、复合材料或者其他热膨胀系数与反射镜的热膨胀系数互相匹配的物质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，林晨星，林文汉，卢育发，康科，李倩，李虎，
申请(专利权)人：安徽天柱绿色能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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