专利名称：槽式太阳能综合利用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能应用技术、斯特林发电动力系统等技术领域，是一种太阳能综合利用系统。此外，还可以加装燃气动力系统，从而获得利用太阳能和燃气两种能源动力互为补充地驱动斯特林发电系统发电。斯特林发电系统产生的热能加热冷却水，可直接用于提供生活热水或用于空调系统的制冷供热；聚集的太阳光能通过光纤传导，不经过转换直接用于自然光照明。
背景技术：
太阳能已在光伏发电和槽式光热发电、供热系统和自然光照明方面有广泛应用。目前的各种太阳能利用系统还不能把光热发电、光热供暖和自然光照明有机地结合在一起，还不能实现用最佳的结构形式组合和最先进的零部件技术来发挥最大的太阳能综合利 用效率。例如，现有的槽式太阳能发电系统依然沿用传统的先加热水产生蒸汽、再推动蒸汽轮机发电的方式。并且，现有的槽式太阳能发电系统的抛物面反光镜(如菲涅尔透镜)的焦线随太阳的移动而在空间移动，使得发电系统也要随焦线在空间移动；如若加上供热系统，输水管路难以在空间大范围移动，从而给设计、制造带来难题。以上种种原因限制了槽式太阳能发电系统的应用。虽然槽式太阳能发电系统的一些示范项目已经成功运行，并已经初步具备商业化运作的特征，但由于上述种种原因的限制，难以向更深层次的商业化运作和产业化发展。
实用新型内容本实用新型提供了一种新型的槽式太阳能综合利用系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。为了实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案在一个实施例中，本实用新型的槽式太阳能综合利用系统包括机身；太阳能接收和转化装置，所述太阳能接收和转化装置固定至所述机身，用于接收太阳光并将其转化为热能，并且所述太阳能接收和转化装置包括面镜；发电系统，所述发电系统连接至所述太阳能接收和转化装置并固定至机身，利用太阳能接收和转化装置转化出的热能做功发电；旋转驱动系统，所述旋转驱动系统安装在所述太阳能接收和转化装置的一端，用于驱动面镜；和跟踪传动控制系统，所述跟踪传动控制系统安装在所述太阳能接收和转化装置上，并通过太阳所处位置的光信号驱动所述旋转驱动系统转动，从而驱动所述面镜转动以便使所述太阳能接收和转化装置接收太阳光的能力最大化。优选地，所述太阳能接收和转化装置还包括高温传导管，所述面镜通过固定支架与所述高温传导管连接成一体并围绕高温传导管可同步旋转地设置，其中所述面镜的焦线位于高温传导管上。优选地，所述面镜是菲涅尔透镜。优选地，所述发电系统是斯特林发电系统，所述斯特林发电系统与所述高温传导管连接，利用高温传导管传来的热能做功发电。优选地，所述旋转驱动系统驱动所述面镜沿所述高温传导管的轴线旋转。优选地，所述跟踪传动控制系统包括太阳一维跟踪电器控制器、太阳跟踪导向柱和多个光敏电阻，其中多个光敏电阻被设置在太阳跟踪导向柱周围；当所述多个光敏电阻接收的光强度出现差异时，所述太阳一维跟踪控制器控制所述旋转驱动系统带动面镜的转动，直到所述多个光敏电阻的光强度一致。优选地，所述太阳跟踪导向柱与 所述面镜保持垂直并且穿过所述高温传导管。优选地，所述槽式太阳能综合利用系统还包括燃气系统，用于在光线不足时使发电系统继续工作。优选地，所述槽式太阳能综合利用系统还包括自然光照明系统。优选地，所述面镜将太阳光导入光纤，并传送至所述自然光照明系统。本实用新型与现有技术相比具有如下优点及效果I、改变了以往槽式发电系统中用加热的蒸汽推动蒸汽轮机发电的方式，减少了这一转换环节，直接利用光热转换的热能推动斯特林发电系统发电；2、解决了现有槽式太阳能发电系统的面镜(如菲涅尔透镜)的焦线随太阳的移动而在空间移动，使得发电系统也要随焦线在空间移动的问题，从而可以在系统中加上供热系统。3、自然光照明与光热发电、供暖(制冷)结合，构成太阳能的全面综合利用系统。
图I是本实用新型的槽式太阳能综合利用系统的优选的结构示意图；图2是本实用新型的槽式太阳能综合利用系统的系统运动示意图。附图标记列表如下10、机身；12、中间支撑件；22、面镜(透镜或反光镜)；24、高温传导管；26、支架；30、斯特林发电系统；40、冷却水循环系统；50、燃气系统；60、自然光照明系统；70、电力输送系统；80、X轴旋转驱动系统；100、跟踪传动控制系统；112、太阳一维跟踪电器控制器；114、太阳跟踪导向柱；116、光敏电阻；118、连接件。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的槽式太阳能综合利用系统作出详细的说明。图I示出了本实用新型的槽式太阳能综合利用系统的优选实施例。该系统包括机身10、固定至机身10的太阳能接收和转化装置(包括面镜22)、与太阳能接收和转化装置相连的发电系统30、安装在太阳能接收和转化装置一端的X轴旋转驱动系统80、以及安装在太阳能接收和转化装置上的跟踪传动控制系统100。所述跟踪传动控制系统100包括与面镜(透镜或反光镜)22垂直的太阳跟踪导向柱114。所述太阳跟踪导向柱114在X轴旋转驱动系统80的驱动下和跟踪传动控制系统100的控制下，始终指向太阳的方向。其中，机身10作为整个槽式太阳能综合利用系统的支架是固定不动的。太阳能接收和转化装置除两端固定至机身10外，中间还借助中间支撑件12的支撑。太阳能接收和转化装置包括面镜(透镜或反光镜)22和高温传导管24 ;面镜22通过固定支架26与高温传导管24连接成一体并一起固定至机身10。面镜22优选为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜在本领域中已有应用，在此不再详述。发电系统30可以是斯特林发电系统。所述斯特林发电系统固定至机身10的端部并与高温传导管24连接。跟踪传动控制系统100包括太阳跟踪导向柱114、安装在太阳跟踪导向柱114 一端上的太阳一维跟踪电器控制器112、和安装在太阳跟踪导向柱114另一端并上下平行排列于太阳跟踪导向柱114设置的一组光敏电阻116。跟踪传动控制系统100通过连接件118安装在高温传导管24上。优选的，跟踪传动控制系统100通过连接件118安装在与高温传导管同轴的旋转联接件上(图中未示出)。优选的，连接件的材料可以是45号钢。在本实施例中，旋转驱动系统80是X轴旋转驱动系统。跟踪传动控制系统100通过控制驱动X轴旋转驱动系统80来实现面镜24绕X轴的转动。此外，如图I所示，本实用新型的槽式太阳能综合利用系统还包括冷却水循环系统40、燃气系统50、自然光照明系统60、以及连接到发电系统30的电力输送系统70。例如，冷却水循环系统40可以与斯特林发电系统联接，用于冷却斯特林发动机。燃气系统50可 通过将燃气管道固定在机身10，使喷嘴的火苗与光斑重合，从而连接至本系统。自然光照明系统60可以通过将光纤固定在机身10，使光纤的前端在光斑的范围内，从而连接至本系统。如图I所示，以高温传导管24的中心线为X轴，面镜22构成以X轴为中心线的抛物面体或菲涅尔反光镜的外周表面的一部分，并可绕高温传导管24旋转。在太阳一维跟踪电器控制器112 (见图2)的控制下，X轴旋转驱动系统80被驱动，使面镜22以X轴为轴心旋转，跟踪太阳运动时仰角变化的轨迹，使聚焦的太阳光始终聚焦在沿X轴方向的高温传导管24上。此时，高温传导管24上会产生大量的热量，所述热量通过高温传导管24传导到与高温传导管24的一端相连的斯特林发电系统30的前端，从而推动斯特林发电系统30做功发电(斯特林发电机/系统的工作原理是本领域技术人员公知的，因而本说明书中不再赘述)。斯特林发电系统30发出的电由电力输送系统70输送至需要的地方。同时，用于冷却斯特林发电系统30的冷却水循环系统40利用通过高温传导管24传导到斯特林发电系统30的热量将输入的凉水进行加热，输出热水用于提供生活热水或供暖。在一些应用中，如果加上制冷系统，斯特林发电系统30还可以进行制冷。另外，自然光照明系统60(例如通过将光纤固定在机身10，使光纤的前端在光斑的范围内)中的光纤及太阳光灯具将面镜22聚集的太阳光直接传导，用于室内、地下及海洋等地点的自然光照明。当阳光不足或夜晚时，整个槽式太阳能综合利用系统自动切换到燃气系统50，用燃烧燃气产生的热能驱动斯特林发电系统30继续发电、供热，以保证整个系统始终处于工作状态。优选的，自动切换到燃气系统50可利用不同的光强度完成。例如，晴天或阴天的光强度不同，在光敏电阻上产生的电信号强度不同，再由电器控制系统控制联供系统进行太阳能系统与燃气系统的切换。图2为本实用新型专利的系统运动示意图。当太阳跟踪导向柱114垂直精确指向太阳时(即太阳光沿图2所示Y向垂直入射面镜)，照射到数个平行排列于导向柱114上排(或下排)(的光敏电阻116上的光强度一致，此时太阳一维跟踪电器控制器112控制X轴旋转驱动系统80保持不动。当太阳移动后，太阳跟踪导向柱114产生的阴影会使平行排列于导向柱114上排(或下排)设置的一组光敏电阻中背向太阳光的光敏电阻接收到的太阳光照的光强度下降，与不在阴影区域的光敏电阻接收到的光强度之间产生差异。此时，太阳一维跟踪电器控制器112会控制X轴旋转驱动系统80，使之驱动包括面镜22、高温传导管24和支撑太阳跟踪导向柱114的连接件118在内的系统部件绕X轴旋转，直到照射到数个平行排列于导向柱114上排(或下排)的光敏电阻116上的光强度一致，S卩，使太阳跟踪导向柱114沿Y向重新垂直精确指向太阳。本实用新型的系统工作原理如下设太阳跟踪导向柱114的中心轴线方向为Y向。如图2所示，Y向穿过X轴且始终与面镜22保持垂直；又因面镜22的焦线(即，面镜22的横截面产生的焦点的集合)与X轴重合，当太阳跟踪导向柱114沿Y向精确指向太阳时，面镜22聚焦的太阳光照射在沿X轴排列(或环绕)于X轴的外轮廓表面的高温传导管24上(此时面镜22的受光效率在一般情况下是最高的)。如前所述，照射在高温传导管24上的太阳光会产生大量的热量，所述 热量通过高温传导管24传导到与高温传导管24的一端相连的斯特林发电系统30的前端，从而推动斯特林发电系统30做功发电，并分别通过冷却水循环系统40和自然光照明系统60进行供热和自然光照明。当太阳运动使得太阳跟踪导向柱114没有精确指向太阳(即太阳光没有沿Y向垂直入射面镜)时，在太阳一维跟踪电器控制器112的控制下，X轴旋转驱动系统80被驱动做正反向旋转运动，直到照射到数个上下平行排列于导向柱114上排(或下排)的光敏电阻116上的光强度一致，也就是说使太阳跟踪导向柱114沿Y向重新精确指向太阳。此外，太阳有一个自东向西的运动，使面镜22的横截面产生的焦点沿X轴会有一个横向移动，但会始终聚焦在由面镜22的横截面产生的焦点的集合的焦线上，保证面镜22做一维正反向旋转运动就能使聚焦的太阳光始终照射在排列(或环绕)于X轴的外轮廓表面的高温传导管24上，并传导到斯特林发电系统30的前端，推动斯特林发电系统30做功发电、供热和自然光照明。工业实用性本实用新型中燃气系统50所用的燃气可以是天然气、沼气和氢气等各种清洁能源，也可以是生物材料燃烧后产生的热气体。作为太阳能的补充能源，阴天或夜晚时可驱动系统发电、供热。太阳能光热发电与现有电网匹配性好、光电转化效率高、发电连续稳定和调峰发电能力较强，发电设备生产过程绿色环保，不产生任何有毒物质，容易实现直接并网供电。本实用新型既能小规模分布式单独应用，又能够大规模阵列模块化集成应用。适用于别墅或农村单户居民使用，也可用于居民楼、写字楼等建筑。也可以用于构建大规模电站及集中供热系统。太阳能作为取之不尽的绿色环保能源，不仅有益于人们的身体健康，节约大量电能和热能，还减少因发电、供热而对环境造成的污染。本实用新型不局限于上述具体实施方式
，本领域的技术人员可以根据本实用新型的教导对本实用新型的槽式太阳能综合利用系统作出各种修改和变化。所有这些修改和变化均应落在本实用新型的保护范围之内，并且本实用新型的保护范围应根据权利要求的内容加以确定。
权利要求1.一种槽式太阳能综合利用系统，其特征在于 机身； 太阳能接收和转化装置，所述太阳能接收和转化装置固定至所述机身，用于接收太阳光并将其转化为热能，并且所述太阳能接收和转化装置包括面镜； 发电系统，所述发电系统连接至所述太阳能接收和转化装置并固定至机身，利用太阳能接收和转化装置转化出的热能做功发电； 旋转驱动系统，所述旋转驱动系统安装在所述太阳能接收和转化装置的一端，用于驱动所述太阳能接收和转化装置；和 跟踪传动控制系统，所述跟踪传动控制系统安装在所述太阳能接收和转化装置上，并通过太阳所处位置的光信号驱动所述旋转驱动系统转动，从而驱动所述面镜转动以便使所述太阳能接收和转化装置接收太阳光的能力最大化。
2.根据权利要求I所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述太阳能接收和转化装置还包括高温传导管，所述面镜通过固定支架与所述高温传导管连接成一体并围绕高温传导管的轴线可同步旋转地设置，其中所述面镜的焦线位于高温传导管上。
3.根据权利要求2所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述面镜是菲涅尔透镜。
4.根据权利要求3所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述发电系统是斯特林发电系统，所述斯特林发电系统与所述高温传导管连接，利用高温传导管传来的热能做功发电。
5.根据权利要求4所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于，所述旋转驱动系统驱动所述面镜沿所述高温传导管的轴线旋转。
6.根据权利要求5所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述跟踪传动控制系统包括太阳一维跟踪电器控制器、太阳跟踪导向柱和多个光敏电阻，其中多个光敏电阻被设置在太阳跟踪导向柱周围；当所述多个光敏电阻接收的光强度出现差异时，所述太阳一维跟踪控制器控制所述旋转驱动系统带动面镜的转动，直到所述多个光敏电阻的光强度一致。
7.根据权利要求6所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述太阳跟踪导向柱与所述面镜保持垂直并且穿过所述高温传导管。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述槽式太阳能综合利用系统还包括燃气系统，用于在光线不足时使发电系统继续工作。
9.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述槽式太阳能综合利用系统还包括自然光照明系统。
10.根据权利要求9所述的槽式太阳能综合利用系统，其特征在于， 所述面镜将太阳光导入光纤，并传送至所述自然光照明系统。
专利摘要本实用新型公开了一种槽式太阳能综合利用系统。所述系统包括机身；固定至机身的太阳能接收和转化装置，用于接收太阳光并将其转化为热能并且所述太阳能接收和转化装置包括面镜；连接至太阳能接收和转化装置并固定至机身的发电系统，利用太阳能接收和转化装置转化出的热能做功发电；安装在太阳能接收和转化装置一端的旋转驱动系统，用于驱动面镜；和安装在太阳能接收和转化装置上并通过太阳所处位置的光信号驱动旋转驱动系统转动的跟踪传动控制系统，通过驱动太阳能接收和转化装置转动使太阳能接收和转化装置接收太阳光的能力最大化。该系统还包括燃气系统，用于在光线不足时使发电系统继续工作；以及自然光照明系统和冷却水循环系统，从而构成综合的太阳能利用系统。
文档编号F24J2/00GK202597006SQ20122002800
公开日2012年12月12日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者孟忠阳, 任前卯 申请人:孟忠阳, 任前卯