塔式太阳能聚光系统及聚光方法
【专利摘要】本发明提供一种塔式太阳能聚光系统及聚光方法，塔式太阳能聚光系统，包括:定日镜阵列、接收塔和腔式吸热器;以所述接收塔为圆心，所述定日镜阵列呈扇形布置在定日镜场地;所述腔式吸热器通过旋转控制机构安装在所述接收塔的顶端。具有以下优点:(1)扩大了定日镜阵列布置的范围，在原有接收塔的北侧镜场的基础上，将定日镜的布置范围扩充至接收塔东侧和西侧，从而提高了定日镜能够辐射的太阳能;(2)安装在接收塔顶的腔式吸热器可以旋转，使腔式吸热器的开口方向与定日镜反射的能量焦点保持一致，从而提高了能量利用率;(3)能够精确计算出当前的太阳方位角，从而使定日镜角度与当前的太阳方位角一致，提高定日镜能够辐射的太阳能。
【专利说明】塔式太阳能聚光系统及聚光方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能应用【技术领域】，具体涉及一种塔式太阳能聚光系统及聚光方 法。
【背景技术】
[0002] 太阳能热发电技术是21世纪解决环境污染和能源危机的有效途径之一。太阳能 热发电主要包括槽式、碟式和塔式三种方式。其中，塔式太阳能热发电是大型太阳能发电中 最为经济的发电形式。
[0003] 塔式太阳能热发电系统主要包括太阳能聚光系统和能量转化系统；其中，太阳能 聚光系统包括安装在场地上大量的定日镜和安装在场地中央接收塔上的吸热器两部分。放 置定日镜的区域称为定日镜场。其工作原理为：定日镜场中大量的定日镜对太阳进行跟踪， 从而将太阳光反射到接收塔上的吸热器上，吸热器再将聚集的太阳辐射能转化为热能，后 续通过能量转化系统，将热能转化为电能而发电。
[0004] 在上述太阳能热发电过程中，聚集到吸热器的能量高低直接影响整个热发电系统 发电效率，因此，如何有效提高聚集到吸热器的能量具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种塔式太阳能聚光系统及聚光方法，能 够有效提高聚集到吸热器的能量，从而提高整个热发电系统发电效率。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 本发明提供一种塔式太阳能聚光系统，包括：定日镜阵列、接收塔和腔式吸热器； 以所述接收塔为圆心，所述定日镜阵列呈扇形布置在定日镜场地；所述腔式吸热器通过旋 转控制机构安装在所述接收塔的顶端。
[0008] 优选的，所述定日镜阵列布置在所述接收塔北侧、东侧和西侧的定日镜场地。
[0009] 优选的，围绕所述接收塔的所述定日镜阵列的扇形夹角大于180度且小于360度。
[0010] 优选的，所述旋转控制机构安装在所述腔式吸热器的底部，包括步进电机、一个主 动轮和若干个从动轮；所述步进电机直接驱动所述主动轮转动，在所述主动轮转动的带动 下，带动若干个所述从动轮转动，进而带动所述腔式吸热器旋转。
[0011] 优选的，所述腔式吸热器内部的传热介质通道采用软管或者旋转密封装置。
[0012] 本发明还提供一种塔式太阳能聚光方法，包括以下步骤：
[0013] S1，以接收塔为圆心，定日镜阵列呈扇形布置在定日镜场地；在接收塔的顶端安装 腔式吸热器；
[0014] S2,定日镜阵列中各个定日镜跟踪太阳而旋转，使定日镜反射面实时朝向太阳辐 射方向；同时，所述腔式吸热器也按照一定的控制规则进行旋转，使所述腔式吸热器的开 口实时为所述定日镜阵列反射的太阳光聚焦点；则：定日镜阵列最大限度的接收太阳光辐 射，并将接收到的太阳光辐射准确反射到腔式吸热器的开口位置。
[0015] 优选的，所述定日镜阵列布置在所述接收塔北侧、东侧和西侧。
[0016] 优选的，所述定日镜阵列中各个定日镜跟踪太阳而旋转，具体为：
[0017] 实时计算出太阳方位角FW;其中，太阳方位角是太阳至腔式吸热器连线在地面上 的投影与正南向的夹角；
[0018] 控制各个定日镜的角度，使各个定日镜角度与当前的太阳方位角一致。
[0019] 优选的，太阳方位角FW通过以下方法计算：太阳方位角FW由当地纬度、赤纬角、时 角、高度角计算，公式如下：
[0020] (1)按式1计算赤纬角cw，单位为度
【权利要求】
1. 一种培式太阳能聚光系统，其特征在于，包括：定日镜阵列、接收培和腔式吸热器； W所述接收培为圆也，所述定日镜阵列呈扇形布置在定日镜场地；所述腔式吸热器通过旋 转控制机构安装在所述接收培的顶端。
2. 根据权利要求1所述的培式太阳能聚光系统，其特征在于，所述定日镜阵列布置在 所述接收培北侧、东侧和西侧的定日镜场地。
3. 根据权利要求1所述的培式太阳能聚光系统，其特征在于，围绕所述接收培的所述 定日镜阵列的扇形夹角大于180度且小于360度。
4. 根据权利要求1所述的培式太阳能聚光系统，其特征在于，所述旋转控制机构安装 在所述腔式吸热器的底部，包括步进电机、一个主动轮和若干个从动轮；所述步进电机直接 驱动所述主动轮转动，在所述主动轮转动的带动下，带动若干个所述从动轮转动，进而带动 所述腔式吸热器旋转。
5. 根据权利要求1所述的培式太阳能聚光系统，其特征在于，所述腔式吸热器内部的 传热介质通道采用软管或者旋转密封装置。
6. -种培式太阳能聚光方法，其特征在于，包括W下步骤： S1，W接收培为圆也，定日镜阵列呈扇形布置在定日镜场地；在接收培的顶端安装腔式 吸热器； S2,定日镜阵列中各个定日镜跟踪太阳而旋转，使定日镜反射面实时朝向太阳福射方 向；同时，所述腔式吸热器也按照一定的控制规则进行旋转，使所述腔式吸热器的开口实时 为所述定日镜阵列反射的太阳光聚焦点；则；定日镜阵列最大限度的接收太阳光福射，并 将接收到的太阳光福射准确反射到腔式吸热器的开口位置。
7. 根据权利要求6所述的培式太阳能聚光方法，其特征在于，所述定日镜阵列布置在 所述接收培北侧、东侧和西侧。
8. 根据权利要求6所述的培式太阳能聚光方法，其特征在于，所述定日镜阵列中各个 定日镜跟踪太阳而旋转，具体为： 实时计算出太阳方位角FW ;其中，太阳方位角是太阳至腔式吸热器连线在地面上的投 影与正南向的夹角； 控制各个定日镜的角度，使各个定日镜角度与当前的太阳方位角一致。
9. 根据权利要求8所述的培式太阳能聚光方法，其特征在于，太阳方位角FW通过W下 方法计算；太阳方位角FW由当地缔度、赤缔角、时角、高度角计算，公式如下： (1) 按式1计算赤缔角CW，单位为度
其中，day表示从1月1日开始计算的天数； (2) 按式2计算真太阳时H，单位为小时
其中，Hs-该地区标准时间，单位为小时； L、L,-分别为当地的经度和地区标准时间位置的经度；对于东半球，式中"± "号取正
号；对于西半球则取负号； e-时差，单位为分钟；其值可按下式计算： e=229. 2*(7. 5 X 10-5+0. 001868*cosB-0. 032077 X sinB-0. 014615 X COS2B-0. 04089 X S in2B ； B=360X (n-l)/365 (1《n《365); (3) 按式3计算太阳时角SJ，单位为度； SJ=(H-12) X15 式 3 (4) 按式4计算太阳高度角GD，单位为度； GD=arcsin kin 化3) X sin (CW) +COS (Xa) X cos (CW) X cos (SJ)) 式 4 La-当地缔度，单位为度； (5) 按下列方式计算太阳方位角FW，单位为度； 如果 |cw| 乂a,则 Cl=l ; 辅助参数 EW,单位：。，EW=arccos (tan (CW) /tan (La))。 如果 |SJ|<EW，则 Cl=l ;反之 Cl=-1 ; 如果 LaX (La-CW)〉0,则 C2=l ;反之 C2=-l ; 如果 SJ〉0,则 C3=l ;反之 C3=-l ; 辅助参数 FF=sin (SJ) X cos (CW) /cos 佑D); 则FW=ClXC2Xarcsin(F巧+180XC3X(l-ClXC2)/2。
【文档编号】F24J2/40GK104422153SQ201310401191
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】董军, 邱河梅 申请人:中广核太阳能开发有限公司, 中国广核集团有限公司