一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构及其跟踪方法与流程

本发明涉及聚光反射镜的布置结构，具体涉及一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构及其跟踪方法。

背景技术：

太阳能塔式聚光集热电站一般由定日镜、高塔、位于高塔上的接收装置、传热储热系统及发电机等部分组成，由于其聚光倍数高、接收装置可获得较高的集热温度，因而被广泛的推广应用。

其中，定日镜的布置结构一般为在大面积的场地上装有多台定日镜，多台定日镜排布形成定日镜镜场，由于镜场中的各定日镜所处位置不同，并且太阳所处空间位置在高度角和方位角两个维度中各自移动变化，为保证每个定日镜同步跟踪太阳移动，每台定日镜都各自独立采用双轴跟踪系统，即对每台定日镜都各自配有两个维度的跟踪机构，从而使得所有定日镜能够各自跟踪太阳的高度角和方位角转动，将阳光反射到塔顶的汇聚点即接收装置。

一般情况下，塔式定日镜的跟踪驱动机构由一套绕垂直轴旋转的驱动装置和一套绕水平轴旋转的驱动装置构成，由于各定日镜在镜场中的位置都不相同，所以每个定日镜的两轴驱动装置的旋转角度均有不同，并且每个定日镜的两个轴的旋转角度又与太阳的方位角和高度角都相关联，所以控制信号相当复杂，需要随时进行复杂计算并向成千上万的定日镜的两轴发出不同的驱动控制信号。另外，这些定日镜跟踪机构需要有很高的跟踪精度以保证定日镜聚光角度的精度，还需要有很强的结构强度以保证定日镜镜片在大风环境中保持形状和角度不变及不被破坏，该双重要求大大增加了跟踪机构的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其可大幅简化反射镜跟踪机构的复杂程度，提高其可靠性、降低成本。

本发明的目的在于提供一种聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法，其可大幅简化反射镜跟踪机构的复杂程度，提高其可靠性、降低成本。

本发明提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其包括接收装置周围水平布置的旋转装置和该旋转装置上布置的多个反射构件；并且所述反射构件在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件统一跟踪太阳的方位角；所述反射构件包含一个转轴或者是绕虚轴转动的转盘(为简化描述，下文中转轴包含真实转轴或者虚轴)，和与所述转轴相固接的反射镜，所述转轴与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；

其中，所述转轴带动所述反射镜旋转，只需一维旋转即可使得所述反射镜跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置的接收范围内。

进一步地，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角δ以及所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η；通过入射光线向量经所述反射镜反射的反射光线向量所述反射镜的镜面中心的坐标点o以及三个不同的太阳光线对应的高度角度计算确定。

进一步地，通过三个不同的来自正南方向太阳光线的高度角度h1、h2、h3，确定对应高度角度h1的所述反射镜的法向量对应高度角度h2的所述反射镜的法向量和对应高度角度h3的所述反射镜的法向量

通过及确定所述转轴的旋转轴线的向量并且通过所述转轴的旋转轴线的向量确定所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角为β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角为δ；

再通过所述转轴的旋转轴线的向量和对应任意太阳光线的高度角度h的所述反射镜的法向量确定所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η。

进一步地，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角α的计算公式为，

所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角β的计算公式为，

所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角δ的计算公式为，

所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角η的计算公式为，

其中，a为对应高度角度h1的所述反射镜的法向量模的倒数，b为对应高度角度h2的所述反射镜的法向量的模的倒数，c为对应高度角度h3的所述反射镜的法向量的模的倒数，k为对应任意高度角度h的所述反射镜的法向量的模的倒数，e为转轴的旋转轴线的向量的模。

进一步地，所述反射镜的镜面中心的坐标点o定义为，o(-h0cotλsinb,-h0cosλcosb,0)；所述入射光线向量的计算公式为，

经所述反射镜反射的反射光线向量的计算公式为，

所述对应高度角度h1的所述反射镜的法向量的计算公式为，

对应高度角度h2的所述反射镜的法向量的计算公式为，

对应高度角度h3的所述反射镜的法向量的计算公式为，

对应任意高度角度h的所述反射镜的法向量的计算公式为，

所述转轴的旋转轴线的向量的计算公式为，

其中，λ为所述反射镜的镜面中心点与所述反射镜在所述接收装置上形成的聚焦点的连线与水平面形成的角度，b为所述反射镜的镜面中心点与所述反射镜在所述接收装置上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向形成的角度，h0为所述反射镜的镜面中心点与其在所述接收装置上形成的聚焦点的高度差，γ为太阳光线的方位角，h为任意太阳光线的高度角，h1、h2、h3分别为三个不同的来自正南方向太阳光线对应的高度角度。

进一步地，所述镜场中的多个所述反射构件形成一个反射单元，所述反射单元在所述接收装置上形成一沿所述接收装置的高度方向延伸的线性光线。

进一步地，所述反射单元中的多个所述转轴联动。

进一步地，所述线性光线位于所述接收装置的接收范围内。

进一步地，在所述投影点由内至外的方向上形成至少一个环形布置区域，所述环形布置区域由多个所述反射单元绕所述投影点呈环形布置形成。

进一步地，所述环形布置区域为多个，并且多个所述环形布置区域在所述投影点由内至外的方向上呈间隔分布。

进一步地，多个所述反射单元在其所在的所述环形布置区域内呈均布。

进一步地，所述旋转装置包括蓄水池和置于所述蓄水池中并漂浮覆盖在水面上的浮板，所述接收装置的中心点在水平面上的投影点位于所述蓄水池的中心处，所述浮板构造成在所述蓄水池内以所述接收装置的中心点在水平面上的投影点为圆心旋转移动的结构；所述反射构件布置在所述浮板上。

进一步地，所述蓄水池中还设置有换热管，所述换热管与汽轮机乏汽冷却管路连接。

进一步地，所述旋转装置包括旋转板和以所述接收装置在水平面上的投影点为圆心布置的至少一条环形轨道，所述旋转板沿所述环形轨道以所述接收装置在水平面上的投影点为圆心旋转移动；所述反射构件布置在所述旋转板上。

本发明提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法，基于上述的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，所述塔式聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法包括：根据太阳方位角度的变化实时调整所述旋转装置的旋转角度，使得所有反射构件统一旋转跟踪太阳方位角；根据太阳高度角度的变化调整所述转轴的旋转角度，通过所述转轴带动所述反射镜旋转，使得每个所述反射镜均跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置的接收范围内。

与现有技术相比，本发明提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，通过在接收装置周围水平布置旋转装置，并在该旋转装置上布置多个反射构件，所有反射构件在旋转装置的带动下在水平面内以接收装置的中心点的垂线为轴线(垂轴)旋转)，从而使得所有反射构件中的所有反射镜统一绕垂轴旋转，实时跟踪太阳方位角的变化，进而保证各反射镜、汇聚点及太阳方位角的相对关系不变。进一步地，可将各反射镜的聚光跟踪简化为太阳在固定方位角不变的情况下只发生高度角变化的一种单一变量跟踪(即各特定位置的反射镜在统一进行了绕垂轴旋转跟踪太阳方位角之后，其进一步的聚光跟踪角度只与太阳高度角的变化量有关，而不再与太阳方位角的变化有关)。因此，本发明所述的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构与传统的复杂结构有显著不同，其可以通过旋转装置带动所有反射镜统一绕垂轴旋转跟踪太阳方位角，并通过每个反射构件中的一个转轴(即为斜轴)分别带动相应转轴上的反射镜只进行一维旋转就能实时跟踪太阳高度角的变化，其中的绕垂轴旋转跟踪角度只与太阳方位角变化有关，斜轴旋转跟踪角度只与太阳高度角变化有关，其结构牢固可靠、控制简单，能大幅降低塔式聚光系统的成本，提高其运行的可靠性。

在进一步的技术方案中，通过将反射单元中的多个转轴联动，保证了反射单元中的所有反射构件同步跟踪太阳转动。

在进一步的技术方案中，反射单元在接收装置上形成的沿接收装置的高度方向延伸的线性光线可位于接收装置的接收范围内，即该线性光线可完全被接收装置接收，避免线性光线延伸到接收装置之外造成的光照能量的损失。

在进一步的技术方案中，通过将反射单元的布置结构设置为反射镜单元绕投影点呈环形布置，从而形成环形布置区域，使得反射单元的布置更加有序、规整，并能提高反射镜布置结构的整体聚光效果。

在进一步的技术方案中，通过设置多个环形布置区域，且将该多个环形布置区域在投影点由内至外的方向上间隔分布，从而在相邻的两个环形区域之间预留通道，便于开展反射单元中的反射镜的日常清洗、维护等工作。

在进一步的技术方案中，通过将多个反射单元在其所在的环形布置区域内均布设置，从而简化反射镜单元的布置。

在进一步的技术方案中，通过采用蓄水池和置于蓄水池中的浮板作为旋转装置，可避免反射构件布置于地面上需要平整土地而造成的高额费用。

在进一步的技术方案中，通过在蓄水池中设置换热管，可利用蓄水池内部的相对低温的水冷却汽轮机乏汽。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1、2为本发明实施例一提供的塔式电站中的反射镜布置结构的结构示意图。

图3为本发明实施例二提供的塔式电站中的反射镜布置结构的结构示意图。

图4至6为本发明实施例三提供的塔式电站中的反射镜布置结构的结构示意图。

图7为本发明实施例四提供的塔式电站中的反射镜布置结构的结构示意图。

附图说明：

1-旋转装置，2-反射构件，3-接收装置，4-蓄水池，5-浮板，6-转轴，7-反射镜，8-旋转轴线，9-法线21-第一反射单元，22-第二反射单元，23-第三反射单元，24-第四反射单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、2所示，本实施例提供的塔式电站中的反射镜布置结构，包括接收装置3周围水平布置的旋转装置1和由旋转装置1上布置的多个反射构件2；并且所述反射构件2在所述旋转装置1的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所述反射构件1统一跟踪太阳的方位角；其中的反射构件2包括一个转轴6和与所述转轴6固接的反射镜7，所述转轴6与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；其中，所述转轴6带动所述反射镜7旋转，使得所述反射镜7跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置3的接收范围内。如图2所示，其中的水平面为x轴和y轴形成的平面，其中的竖直平面为y轴与z轴形成的平面，入射光线b经反射镜7反射形成的反射光线c在接收装置3上形成聚光点，所有的反射镜7跟踪太阳高度角旋转时所反射的光线的汇聚点均位于接收装置3的接收范围内。

本实施例提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，通过在接收装置3周围水平布置旋转装置1，并在该旋转装置1上布置多个反射构件2，通过水平布置的旋转装置1使得所有反射构件2均布置在同一水平基准面上，然后所有反射构件2在旋转装置1的带动下在水平面内以接收装置3上形成的反射构件2聚光光线的汇聚点为轴线(垂轴)统一旋转)，从而使得所有反射构件2中的所有反射镜7统一绕垂轴旋转，实时跟踪太阳方位角的变化，进而保证各反射镜7、汇聚点及太阳方位角的相对关系不变。

进一步地，可将各反射镜7的聚光跟踪简化为太阳在固定方位角不变的情况下只发生高度角变化的一种单一变量跟踪(即各特定位置的反射镜7在统一进行了绕垂轴旋转跟踪太阳方位角之后，其进一步的聚光跟踪角度只与太阳高度角的变化量有关，而不再与太阳方位角的变化有关)。因此，本发明所述的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构与传统的复杂结构有显著不同，其可以通过旋转装置1带动所有反射镜7统一绕垂轴旋转跟踪太阳方位角，并通过每个反射构件2中的转轴6(即为斜轴)分别带动相应转轴6上的反射镜7实时跟踪太阳高度角的变化，其中的绕垂轴旋转跟踪角度只与太阳方位角变化有关，绕转轴6(斜轴)旋转跟踪角度只与太阳高度角变化有关，进而实现了多个反射镜7以一个垂轴为第一旋转轴线进行整体跟踪，反射镜7在以各自的转轴6(斜轴)为第二旋转轴线进行独立跟踪，即以一个垂轴和多个转轴6(即1+n个旋转轴，其中n为与反射镜7一一对应的转轴6的数量)完成了反射镜7的二维跟踪，其结构可靠、控制简单，能大幅降低塔式聚光系统的成本，提高其运行的可靠性。

需要说明的是，水平布置的旋转装置1为所有的反射构件2提供一个布置的水平基准面，但各个反射构件2布置在旋转装置1上的竖直方向的高度可根据实际情况错位布置，从而有效地降低反射构件2的阴影遮挡相邻的其他反射构件2的反射镜面。

实施例二

如图3所示，本实施例提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其包括接收装置3周围水平布置的旋转装置和该旋转装置上布置的多个反射构件2；并且所述反射构件2在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件2统一跟踪太阳的方位角；所述反射构件2包含一个转轴6和与所述转轴6固接的反射镜7，所述转轴6与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；其中，所述转轴6带动所述反射镜7旋转，使得所述反射镜7跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射聚集至所述接收装置3上的同一聚光点处。

其中，所述转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ以及所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η；可通过入射光线向量经所述反射镜7反射的反射光线向量所述反射镜7的镜面中心的坐标点o以及三个不同的太阳光线对应的高度角度计算确定。为便于计算，具体地，可以通过三个不同的来自正南方向太阳光线的高度角度h1、h2、h3(由于所有反射构件2在旋转装置的带动下统一绕接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转跟踪方位角时，可以将太阳光线视为来自于正南方向以使得太阳光线方位角γ为0，因此，在计算转轴6的布置位置时，可选取不同的来自正南方向的太阳光线的高度角，以方便计算)，确定对应高度角度h1的所述反射镜7的法向量对应高度角度h2的所述反射镜7的法向量和对应高度角度h3的所述反射镜7的法向量并通过及确定所述转轴6的旋转轴线8的向量并且通过所述转轴6的旋转轴线8的向量确定所述转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角为β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角为δ；再通过所述转轴6的旋转轴线8的向量和对应任意太阳光线的高度角度h的所述反射镜的法向量确定所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η。

为获得转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ以及所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η的具体计算公式，可设定横轴x，表示东西方向，纵轴y，表示南北方向，竖轴z，表示垂直于水平面的方向。并设定λ为所述反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点的连线与水平面形成的角度，b为所述反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向形成的角度，h0为所述反射镜7的镜面中心点与其在所述接收装置3上形成的聚焦点的高度差，γ为太阳光线的方位角，h为任意太阳光线的高度角，h1、h2、h3分别为三个不同的来自正南方向光线对应的高度角度，并设定反射镜7的镜面中心的坐标点o为，

o(-h0cotλsinb,-h0cosλcosb,0)。并根据上述参数确定以下变量：

入射光线向量的计算公式为，

经反射镜7反射的反射光线向量的计算公式为，

对应高度角度h1的所述反射镜7的法向量的计算公式为：

对应高度角h2的反射镜7的法向量的计算公式为：

对应高度角h3的反射镜7的法向的计算公式为：

对应任意高度角度h的所述反射镜的法向量的计算公式为，

转轴6的旋转轴线8的向量的计算公式为：

根据上述参数获得转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ以及所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η的具体计算计算公式如下：

转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α的计算公式为，

转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β的计算公式为，

转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ的计算公式为，

反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η的计算公式为，

其中，a为对应高度角度h1的所述反射镜7的法向量模的倒数，b为对应高度角度h2的所述反射镜7的法向量的模的倒数，c为对应高度角度h3的所述反射镜7的法向量的模的倒数，k为对应任意太阳光线高度角度h的所述反射镜的法向量的模的倒数，e为转轴6的旋转轴线8的向量的模。

需要说明的是，上述公式计算得到的α、β、δ、η的值均为计算值，因此α、β、δ、η的值处于合理的误差范围(例如±2°)内，也应落入本发明保护的范围之内。

为明确转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ以及所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η的具体数值，本实施例通过以下具体实施方式给出了不同参数下对应的α、β、δ及η的值。

首先，若反射镜7的镜面中心点与其在所述接收装置3上形成的聚焦点的高度差h0为44m，反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点的连线与水平面形成的角度λ为14.8°。所述反射构件在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件统一跟踪太阳的方位角；所述需要旋转的角度等于太阳的方位角。

当反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向(正南方向为0°)形成的角度b为30°，三个不同的来自正南方向太阳光线对应的高度角度h1为15°，h2为45°、h3为75°时，通过上述公式计算得到转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α为35.27°，转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β为68.26°，转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ为63.69°，所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η为36.74°。当反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向(正南方向为0°)形成的角度b为60°，三个不同的来自正南方向太阳光线对应的高度角度h1为15°，h2为45°、h3为75°时，通过上述公式计算得到转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α为17.19°，转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β为77.71°，转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ为78.16°，所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η为42.84°。

当反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向(正南方向为0°)形成的角度b为90°，三个不同的来自正南方向太阳光线对应的高度角度h1为15°，h2为45°、h3为75°时，通过上述公式计算得到转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α为7.01°，转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β为89.77°，转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ为82.98°，所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η为45.35°。

由上述的具体实施方式可以看出，通过上述公式确定的转轴6的旋转轴线8分别与横轴x、纵轴y、竖轴z的夹角，并通过其夹角确定的转轴6的位置，在光路模拟中，对应位置的转轴6上的反射镜7可将光线完全聚集于接收装置3上，且同一反射镜7在转轴6的带动下旋转至不同位置时，其均可在接收装置3上形成同一聚光点。从而验证了上述公式的正确性。

本实施例中，以反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点在水平面上的投影点的连线与正南方向(正南方向为0°)形成的角度b为30°，反射镜7的镜面中心点与其在所述接收装置3上形成的聚焦点的高度差h0为44m，反射镜7的镜面中心点与所述反射镜7在所述接收装置3上形成的聚焦点的连线与水平面形成的角度λ为14.8°为例，并定义当太阳高度角度为h＝0时，转轴6处于起始位置，并计算得出起始角度θ；经计算得出当太阳高度角度h1为15°时，转轴6从起始角度θ旋转32.03°后，太阳入射光经反射镜7反射后在接收装置3上形成的聚焦点的位置未发生变化；当太阳高度角度h2为45°时，转轴6从起始角度θ旋转72.43°后，太阳入射光经反射镜7反射后在接收装置3上形成的聚焦点的位置未发生变化；当太阳高度角度h3为75°时，转轴6从起始角度θ旋转77.98°后，太阳入射光经反射镜7反射后在接收装置3上形成的聚焦点的位置未发生变化。因此，可以确定，当转轴6按本发明提供的计算公式得出的转轴6的旋转轴线8与横轴x的夹角α，所述转轴6的旋转轴线8与纵轴y的夹角β，所述转轴6的旋转轴线8与竖轴z的夹角δ以及所述反射镜7的法线9与所述转轴6的旋转轴线8的夹角η进行布置后，随太阳高度角度的变化，只需使得转轴6进行旋转即可实现将不同太阳高度角度下的太阳光均反射至接收装置3的接收范围内，从而实现了通过转轴6旋转即可使得反射镜7跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至接收装置3的接收范围内，进而实现了二轴旋转跟踪。

实施例三

如图4至6所示，本实施例提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其包括接收装置3周围水平布置的旋转装置和该旋转装置上布置的多个反射构件；并且所述反射构件在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件统一跟踪太阳的方位角；所述反射构件包含一个转轴和与所述转轴固接的反射镜，所述转轴与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；其中，所述转轴带动所述反射镜旋转，使得所述反射镜跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置3的接收范围内。

其中，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角为α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角为β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角为δ，所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角为η，其中，α，β，δ及η的计算公式在实施例中已经给出，在此不再赘述。

其中，多个反射构件形成一个反射单元，反射单元在接收装置3上形成一沿接收装置3的高度方向延伸的线性光线，反射单元中的多个转轴可联动连接，从而保证反射单元中的所有反射构件在转轴的带动下同步旋转，以跟踪太阳高度角。其中的线性光线应位于接收装置3的接收范围内，即该线性光线可完全被接收装置3接收，避免线性光线延伸到接收装置3之外造成的光照能量的损失。

以接收装置3的中心点在水平面上形成的投影点为圆心，由内至外的方向上形成至少一个环形布置区域，该环形布置区域由多个反射单元绕该投影点呈环形布置形成。其中的环形布置区域可以为多个，该多个环形布置区域在该投影点由内至外的方向上呈间隔分布。反射单元中的所有反射构件在旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得每个反射单元中的所有反射构件同步跟踪太阳的方位角，从而将太阳光线聚集于接收装置中，并在接收装置3上形成一沿接收装置3的高度方向延伸的线性光线。

在本实施例中的其中一个实施方式中，多个反射单元在其所在的环形布置区域内可呈均布，可在相邻的两个环形布置区域之间形成环形通道，便于工人或机器在该环形通道中通过，进而可方便反射单元的日常清洗及维护。

为便于理解本实施例的反射镜布置结构中反射单元的聚光形式，为方便描述，将图4、图5中的反射单元分别标示为第一反射单元21、第二反射单元22。如图4所示，第一反射单元21中的多个反射构件中的多个反射镜反射的太阳光线均汇聚于接收装置3上，第二反射单元22中的多个反射构件中的多个反射镜反射的太阳光线均汇聚于接收装置3上。如图5所示，第一反射单元21中的多个反射构件中的多个反射镜反射的太阳光线分别在接收装置3上形成不同聚焦点；其中，反射构件中靠近投影点q的一端的反射镜反射的光线聚集至接收装置3下端部，即接收装置3的b处；反射构件中远离投影点q的一端的反射镜反射的光线聚集至接收装置3的上端部，即接收装置3的a处；而第一反射单元21中的其他反射构件中的反射镜则将太阳光线反射聚集于接收装置3上位于a与b之间的区域内。同理，第二反射单元22中靠近投影点q的一端的反射镜反射的光线聚集至接收装置3下端部；第二反射单元22中远离投影点q的一端的反射镜反射的光线聚集至接收装置3的上端部；而第二反射单元22中的其他反射反射构件中的反射镜则将太阳光线反射聚集于接收装置3上位于接收装置3下端部与上端部之间的区域内。

综上可知，经反射单元反射的光线可在接收装置3上形成一沿接收装置3的高度方向延伸的线性光线，且该线性光线位于接收装置3的接收范围内。即该线性光线可完全被接收装置3接收，避免线性光线延伸到接收装置3之外造成的光照能量的损失。最优的情况下，该线性光线的两个端点恰好分别为a点、b点。

另外，如图6所示，为保证所有反射单元在接收装置3上形成的光线均位于接收装置3的接收范围内，靠近投影点q的环形区域内的反射单元中的反射构件的数量应较少，而远离投影点q的环形区域中的反射单元中的反射构件的数量应较多。如图6所示，第三反射单元23中的反射构件的数量应多于第一反射单元21中的反射构件的数量；第四反射单元24中的反射构件的数量应多于第二反射单元22中的反射构件的数量。即，从投影点q由内至外的方向上分布的不同环形布置区域中布置的反射单元中的反射构件的数量次逐渐增大。

实施例四

如图7所示，本实施例提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，其包括接收装置3周围水平布置的旋转装置和该旋转装置上布置的多个反射构件2；并且所述反射构件2在所述旋转装置的带动下在水平面内以所述接收装置3的中心点的垂线为轴线旋转移动，使得所有所述反射构件2统一跟踪太阳的方位角；所述反射构件2包含一个转轴和与所述转轴固接的反射镜，所述转轴与水平面和竖直平面均呈固定角度倾斜布置；其中，所述转轴带动所述反射镜旋转，使得所述反射镜跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置3的接收范围内。

其中，所述转轴的旋转轴线与横轴的夹角为α，所述转轴的旋转轴线与纵轴的夹角为β，所述转轴的旋转轴线与竖轴的夹角为δ，所述反射镜的法线与所述转轴的旋转轴线的夹角为η，其中，α，β，δ及η的计算公式在实施例中已经给出，在此不再赘述。

其中的多个反射构件的布置结构在实施例二中已具体描述，在此不再赘述。本实施例着重描述旋转装置的具体结构。

在本实施例的其中一个实施中，旋转装置包括旋转板和以接收装置3的中心点在水平面上的投影点为圆心布置的至少一条环形轨道，其中的旋转装置可布置于平整的地面上，其中环形轨道可为多个，多个环形轨道上分别布置旋转板。其中的旋转装置还可布置于温室大棚的顶部，其中的环形轨道可间隔布置于温室大棚的顶部，并在环形轨道上布置旋转板，在利用温室大棚作为旋转装置的支撑件时，还可利用透过旋转装置的太阳光为温室大棚的农作物提供生长所需的光照。

其中，旋转板沿环形轨道以接收装置3的中心点在水平面上的投影点为圆心旋转移动，其中的反射构件2布置在该旋转板上。通过布置在地面上的环形轨道为旋转板提供基础平台，并利用旋转板绕以接收装置3在水平面上的投影点在水平面内旋转移动，使得旋转板上的所有反射构件2同步统一绕以接收装置3的中心点在水平面上的投影点在水平面内旋转移动，从而使得旋转板上的所有反射构件2同步统一跟踪太阳方位角。同时，通过调节反射构件2中的转轴的转动带动反射镜旋转跟踪太阳高度角，从而使得所有反射构件2中的反射镜同步跟踪太阳方位角和高度角，进而提升接收装置3接收的太阳光能量。

传统的塔式电站中的反射镜布置结构通常将由大规模阵列的反射构件2组成的镜场布置于地面上，为保证阵列布置的大规模反射构件2的统一跟踪太阳，提高其跟踪精度，需要将反射构件2统一布置在平整的土地上，但实际环境中由于地势的不同，大面积范围的地面多凸凹不平，需要对地面进行平整处理，极大地增加了反射构件2的布置成本。为此，在本实施例其中一个实施方式中，如图6所示，其中的旋转装置包括蓄水池4和置于蓄水池4中并漂浮覆盖在水面上的浮板5，接收装置3的中心点在水平面上的投影点位于所述蓄水池4的中心处，浮板5构造成在蓄水池4内以接收装置3的中心点在水平面上的投影点为圆心旋转移动，反射构件2布置在所述浮板5上。

另外，为充分利用蓄水池4的资源，还可在蓄水池4中设置换热管，将换热管与汽轮机乏汽冷却管路连接，利用蓄水池4中温度相对较低的温度冷却汽轮机排汽。还可在蓄水池4内设置供氧装置，以保证蓄水池4中的生物的生长，从而提高该蓄水池4的综合利用效率。

采用蓄水池4为反射构件2的布置提供平台，并通过在蓄水池4中布置覆盖于水面上的浮板5，通过该浮板5可避免蓄水池4内的水分蒸发，还可为反射构件2的布置提供一个旋转平台，同时还可保证所有反射构件2均处于同一基准面内。浮板5绕以接收装置3的中心点在水面上形成的投影点为圆心作旋转移动，从而带动位于浮板5上的所有反射构件2同步绕以接收装置3的中心点在水面上形成的投影点为圆心作旋转移动，以使得所有反射构件2跟踪太阳方位角。同时，通过调节反射构件2中的转轴的转动带动反射镜旋转跟踪太阳高度角，从而使得所有反射构件2中的反射镜同步跟踪太阳方位角和高度角，进而提升接收装置3接收的太阳光能量。

实施例五

本实施例提供了一种塔式聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法，基于权利要求实施例一至实施例四中任一所述的塔式聚光系统的聚光反射镜的布置结构，该塔式聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法包括：

根据太阳方位角度的变化实时调整所述旋转装置的旋转角度，使得所有反射构件统一旋转跟踪太阳方位角；

根据太阳高度角度的变化调整所述转轴的旋转角度，通过所述转轴带动所述反射镜旋转，使得每个所述反射镜均跟踪太阳高度角并将太阳入射光反射至所述接收装置的接收范围内。

本实施例提供的塔式聚光系统的聚光反射镜的跟踪方法，其通过旋转装置带动所有反射镜统一绕垂轴旋转跟踪太阳方位角，并通过每个反射构件中的转轴(即为斜轴)分别带动相应转轴上的反射镜实时跟踪太阳高度角的变化，其中的绕垂轴旋转跟踪角度只与太阳方位角变化有关，绕斜轴旋转跟踪角度只与太阳高度角变化有关，进而实现了多个反射镜以一个绕垂轴为第一旋转轴线进行整体跟踪，反射镜在以各自的转轴(即为斜轴)为第二旋转轴线进行独立跟踪，即以一个垂轴和多个转轴(即1+n个旋转轴，其中n为与反射镜一一对应的转轴的数量)完成了反射镜的二维跟踪，其结构可靠、控制简单，能大幅降低塔式聚光系统的成本，提高其运行的可靠性。

最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的精神和范围。