一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置及阵列的制作方法

本发明涉及太阳能聚光装置技术领域，尤其涉及一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置及阵列。

背景技术：

菲涅耳光热发电是一种将太阳光的热能转化为电能的发电技术，集热时通过多面反射镜将太阳光反射到接收器上，进一步通过接收器内的传热介质取热，完成太阳能热量采集。其中，在一天当中太阳的高度角和方位角是不断变化的，为了实现更高的集热效率，需要实现反射镜对太阳的跟踪。

为了实现对太阳的跟踪，目前，常用的方法是调整反射镜的角度，即反射镜转动以实现对太阳光高度角或方位角的跟踪，达到更好的聚光效果。目前采用反射镜转动跟踪太阳光高度角或方位角的菲涅耳光热电站聚光装置存在以下问题：

1、由于反射镜具有一定的宽度，且必须考虑到接收器的容差和开口问题，难以实现高倍率聚光，聚光效率低下；

2、余弦效应较大，聚光效率差，单位平米反射镜的截光量少；

3、相邻的菲涅耳反射镜聚光装置之间需要预留充足的空间，确保菲涅耳反射镜聚光装置能正常转动，且避免彼此的遮光，较大的间隙导致菲涅耳反射镜聚光装置的占地面积较大，空间利用率较低。

技术实现要素：

本发明提供一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置及阵列，通过底座使多个反射镜整体移动跟踪太阳光，结构简单，空间利用率高，可以实现高倍聚光，聚光效率更高。

本发明提供了一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置，包括至少一个太阳能聚光单元，所述太阳能聚光单元包括接收器和反射镜组，所述反射镜组包括多个用于向所述接收器反射太阳光的条状反射镜；

所述接收器及多个所述条状反射镜沿长度方向平行设置，多个所述条状反射镜设于底座上，所述底座带动多个所述条状反射镜绕一沿所述条状反射镜长度方向的圆心轴线圆周运动，在垂直截面上，多个所述条状反射镜反射太阳光的焦线位于一圆周上，每个所述条状反射镜上的一点与所述圆周相交，多个所述条状反射镜绕焦线所在圆周转动，所述接收器接收焦线处汇集的太阳光；

跟踪太阳时，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，所述接收器固定不动，多个所述条状反射镜由所述底座带动绕所述圆周转动，在垂直截面上的垂直投影角度变化为

进一步的，包括两个太阳能聚光单元，在同一圆周上设置两个所述接收器及至少两组所述反射镜组，至少一组所述反射镜组用于向一个所述接收器反射太阳光；

跟踪太阳时，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，两个接收器均固定不动，多组所述反射镜组同步绕所述圆周转动，在垂直截面上的垂直投影角度变化为

进一步的，多组所述反射镜组位于同一所述底座上。

进一步的，所述条状反射镜为平面镜，所述平面镜的宽为30mm-300mm。

进一步的，所述条状反射镜为曲面镜，相邻的所述曲面镜之间设有通风间隙，所述曲面镜的弧长为300mm-3000mm。

进一步的，包括二次反射镜，所述接收器设于所述二次反射镜内，所述二次反射镜以所述接收器的中心转动，所述二次反射镜始终追踪并接收反射所述条状反射镜反射的太阳光；

跟踪太阳时，当太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，所述二次反射镜以所述接收器的中心线为圆心，在垂直截面上的垂直投影角度变化转动

进一步的，包括二次反射镜，所述接收器设于所述二次反射镜内，所述二次反射镜固定设置，所述二次反射镜能接收反射所述条状反射镜在所述圆周运动范围内任一位置反射的太阳光。

进一步的，在垂直截面上，多个所述条状反射镜反射太阳光的焦线与每个所述条状反射镜的中点位于同一圆周上，多个所述条状反射镜反射太阳光的焦线与所述接收器的中心线重合。

进一步的，还包括支架，所述支架包括圆弧形轨道，所述底座设于所述圆弧形轨道上，且于所述圆弧形轨道上圆周运动，所述接收器通过支撑杆与所述圆弧形轨道连接。

本发明还提供一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置阵列，包括多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置。

进一步的，多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置为所述接收器中心线东西轴水平布置。

进一步的，多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置为所述接收器中心线南北轴水平或倾斜设置。

进一步的，多个所述反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置并排设置，每个所述反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置包括两个太阳能聚光单元，相邻的所述反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置之间共用一个所述接收器。

由以上技术方案可知，本申请中的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置及阵列，使用时，通过底座带动多个条状反射镜整体绕一圆心轴线圆周运动，条状反射镜随着太阳光角度的变化而变化，实现跟踪太阳，如，当在垂直截面上的垂直投影角度由小变大时，角度变化α，则底座带动条状反射镜反向转动，在垂直截面上的垂直投影角度变化为以实现对太阳光的跟踪反射。

该反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置，底座带动条状反射镜移动，条状反射镜不再单独移动，因此，相邻的条状反射镜之间无需预留空间，可布置更多的条状反射镜，进而空间利用率更高，而且，可将条状反射镜的宽度设置的更小，单位面积内条状反射镜的数量更多，进而能实现高倍率聚光，聚光效率更高。

同时，条状反射镜整体移动的方式，只需控制底座的移动即可，其支撑及驱动结构更为简单，而且，条状反射镜反射的太阳光的焦点固定不变，余弦效应低，进而提高聚光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置的单个太阳能聚光单元时的截面图；

图2为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置的单个太阳能聚光单元时的截面图；

图3为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置的两个太阳能聚光单元时的截面图；

图4为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置条状反射镜为平面镜时的截面图；

图5为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置条状反射镜为曲面镜时的截面图；

图6为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置一种二次反射镜结构的截面图；

图7为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置另一种二次反射镜结构的截面图；

图8为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置条状反射镜跟踪太阳变化时的截面示意图；

图9为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置阵列的单个太阳能聚光单元时的截面图；

图10为本发明提供的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置阵列的两个太阳能聚光单元时的截面图。

图中：

1、接收器；2、条状反射镜；3、底座；4、二次反射镜；5、支架；21、平面镜；22、曲面镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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做出创造性劳动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。

如图1和图2所示，一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置，包括一个太阳能聚光单元，太阳能聚光单元包括接收器1和反射镜组，反射镜组包括多个用于向接收器1反射太阳光的条状反射镜2；

接收器1及多个条状反射镜2沿长度方向平行设置，其中，接收器1为集热管或光伏板，多个条状反射镜2设于底座3上，底座3带动多个条状反射镜2绕一沿条状反射镜2长度方向的圆心轴线圆周运动，在垂直截面上，多个条状反射镜2反射太阳光的焦线位于一圆周上，每个条状反射镜2上的一点与圆周相交，多个条状反射镜绕焦线所在圆周转动，接收器1接收焦线处汇集的太阳光；优选的，在垂直截面上，多个条状反射镜2反射太阳光的焦线与每个条状反射镜2的中点位于同一圆周上，多个条状反射镜2反射太阳光的焦线与接收器1的中心线重合；

跟踪太阳时，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，接收器1固定不动，多个条状反射镜2由底座3带动绕圆周转动，在垂直截面上的垂直投影角度变化为

垂直截面为一纵向截面，即接收器1和条状反射镜2长度方向的中线所垂直的平面。其中，在垂直截面上的垂直投影角度变化为太阳光高度角和/或方位角的变化，高度角指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角，太阳光的方位角为从标准方向的北端起，顺时针方向到太阳光的水平角称为该太阳光的方位角。方位角的取值范围为0°～360°。

在一天之中，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度先由小变大，达到最大值后，再由大变小，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度由小变大时，底座3带动条状反射镜2在圆周上均顺时针转动；太阳光在垂直截面上的垂直投影角度由大变小时，底座3带动条状反射镜2在圆周上逆时针转动，以太阳光的在垂直截面上的垂直投影角度由小变大为例，如图8所示，为跟踪太阳变化时的截面示意图，太阳光的在垂直截面上的垂直投影角度分别为30°、50°和70°，接收器1的位置固定不变，为了始终保持条状反射镜2跟踪反射太阳光，需要周向的整体移动条状反射镜2；

以顶部边缘的条状反射镜2为例，图8a中太阳光的在垂直截面上的垂直投影角度为30°时，该条状反射镜2与竖直方向的夹角为145.06°，如图8b所示，当太阳光的在垂直截面上的垂直投影角度变化为50°时，条状反射镜2随之顺时针旋转，条状反射镜2与竖直方向的夹角为131.73°，此时，α为20°，为13.333°，如图8c所示，当太阳光的在垂直截面上的垂直投影角度变化为70°时，条状反射镜2继续顺时针旋转，条状反射镜2与竖直方向的夹角为118.39°，此时，α为20°，为13.333°。

由此可知，接收器1固定不变，随着太阳光在垂直截面上的垂直投影角度的变化，为了实现对太阳光的追踪，使条状反射镜2沿圆周方向顺时针/逆时针旋转，保持太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，条状反射镜2顺时针/逆时针转动的比例关系，可确保太阳光的跟踪反射。

采用条状反射镜2移动跟踪的方式，首先，优化了产品的结构，只需要驱动底座3周向移动即可，无论是生产制造及后期的维护维修均可降低投入成本；而且，条状反射镜2固定不变，在安装时，相邻的条状反射镜2之间无需预留空间，单位面积可安装更多的条状反射镜2，空间利用率及聚光效率更高；同时，太阳光的焦点保持固定不变，余弦效应低，进而提高聚光效率。

如图2所示，还包括支架5，支架5包括圆弧形轨道，底座3设于圆弧形轨道上，且于圆弧形轨道上圆周运动，接收器1通过支撑杆与圆弧形轨道连接。其中，在接收器1和条状反射镜2的长度方向设置多个支架5，支架5间隔设置，一段距离设置一个支架5即可，降低支架5的遮光影响。

圆弧形轨道、底座3以及接收器1均设置在该支架5上形成一整体结构，其支撑结构简单牢固，无需复杂的支撑设计；其中，底座3需要连接驱动组件，通过驱动组件带动底座3在圆弧形轨道上移动，如，在底座3的两端分别设置从动齿轮，从动齿轮连接主动齿轮，主动齿轮连接驱动电机，通过驱动电机驱动底座3圆周运动。

如图3所示，该反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置，还可设置两个太阳能聚光单元，在同一圆周上设置两个接收器1及至少两组反射镜组，至少一组反射镜组用于向一个接收器1反射太阳光；

跟踪太阳时，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，两个接收器1均固定不动，多组反射镜组同步绕圆周转动，在垂直截面上的垂直投影角度变化为

优选的，多组反射镜组位于同一底座3上，即一个底座3上设置至少两组反射镜组，当需要整体移动多个反射镜组时，只需驱动一个底座3移动即可，操作简单精准。

通过设置两个太阳能聚光单元能够实现双焦点聚光，增加了聚光面积，聚光效率更高；同时，图2中示出的支架5，降低了支撑高度，在工程方面，施工操作更加简单快捷，安全可靠。

其中，条状反射镜2可以为宽度较小的平面镜21，或者弧长较大的曲面镜22，具体的：

如图4所示，条状反射镜2为平面镜21，平面镜21的宽为30mm-300mm。现有技术中，平面镜21的宽度一般在1500mm左右，本实施例中采用宽为30mm-300mm的平面镜极大的降低了平面镜21的宽度。条状反射镜在追踪太阳光时固定不动，因此，相邻的条状反射镜之间无需预留间隙，同时，平面镜的宽度更小，在单位面积内，可设置更多的平面镜21，进而可提高聚光倍数，以提高聚光效率。

如图5所示，条状反射镜2为曲面镜22，相邻的曲面镜22之间设有通风间隙，曲面镜22的弧长为300mm-3000mm。曲面镜22的面积相对平面镜21较大，一个曲面镜22起到多个平面镜21的作用。采用此种形式，优化了条状反射镜2的数量，底座3上条状反射镜2的结构更加简单。其中，相邻的曲面镜22之间可设置通风间隙，通风间隙可透风，缓解风力对条状反射镜2及整个装置的影响。

为了提高聚光效果，在接收器1处设置二次反射镜4，条状反射镜2反射的太阳光部分直接反射到接收器1上，部分反射到二次反射镜4上，由二次反射镜4再次反射到接收器1上，以提高聚光效果；同时，增加了二次反射镜4结构，允许条状反射镜2整体移动时存在较小的偏差，即便出现偏差，仍能确保聚光效果。其中，二次反射镜4可采用转动追踪或固定两种方式：

如图6所示，包括二次反射镜4，接收器1设于二次反射镜4内，二次反射镜4与条状反射镜2以接收器1的中心转动，二次反射镜4始终追踪并接收反射条状反射镜2反射的太阳光；

跟踪太阳时，太阳光在垂直截面上的垂直投影角度变化α，二次反射镜4以接收器1的中心线为圆心，在垂直截面上的垂直投影角度变化转动其中，二次反射镜4的转动方向与条状反射镜2的转动方向相同，即，当条状反射镜2顺时针旋转时，二次反射镜4顺时针旋转，当条状反射镜2逆时针旋转时，二次反射镜4逆时针旋转。

此结构二次反射镜4随底座3的转动而同步转动，始终保持二次反射镜4的中心线与多个条状反射镜2的中心相对设置，其中，二次反射镜4的接收范围与多个条状反射镜2的宽度相同或近似，例如，二次反射镜4的接收弧度范围为30°。

常规的能使二次反射镜4与底座3同步转动的驱动方式均可应用到对二次反射镜4的转动驱动，如，二次反射镜4结构的边缘处连接从动齿轮，从动齿轮连接主动齿轮，主动齿轮连接有驱动电机，由驱动电机驱动，最终实现二次反射镜4与底座3的同步转动。二次反射镜4采用可移动的方式进行聚光，其聚光精度高，聚光效果更好。

如图7所示，包括二次反射镜4，接收器1设于二次反射镜4内，二次反射镜4固定设置，二次反射镜4能接收反射条状反射镜2在圆周运动范围内任一位置反射的太阳光。

此结构二次反射镜4固定不动，因此，需要将二次反射镜4的接收范围设置的较大，如，接收弧度范围为80°，无论条状反射镜2移动至任何位置，二次反射镜4均可接收反射条状反射镜2反射的太阳光，同样可确保将太阳光反射到接收器1上，此方式省去了二次反射镜4结构的转动及驱动结构，结构更加简单。

本发明还提供一种反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置阵列，包括多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置。优选的，多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置为东西轴水平布置布置，或者南北轴水平或倾斜设置。其中，图9为阵列结构中单个太阳能聚光单元的截面图，图10为阵列结构中两个太阳能聚光单元的截面图。

其中，如图10所示，多个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置并排设置，每个反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置包括两个太阳能聚光单元，相邻的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置之间共用一个接收器1。相邻的反射镜整体移动跟踪的太阳能线性聚光装置之间两个接收器1的位置重合，因此，该处可优化为共用一个接收器1，在不影响聚光效率的情况下，优化产品结构，降低投入成本。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。