一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，由若干镜场组合模块和一个吸热器组成，所述的每个镜场组合模块均由镜场和二次反射塔构成，镜场通过二次反射塔中的二次反射镜将二次反射光线汇聚到近地面的吸热器内，其中，镜场由若干定日镜组成的呈椭圆形镜场或菱形镜场，镜场组合模块之间紧密排布在一起。本发明专利技术能设计合理，只选用北镜场余弦效率最高的区域，最大限度地提高了光学效率，同等规模下节省了定日镜数量，电站单位成本大幅降低，采用狭长的椭圆形或菱形单侧镜场，进行镜场模块化组合的策略更加灵活，大大降低了土地的浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，属于光热发电

技术介绍
塔式太阳能热发电技术已经在全球范围内引起能源领域的广泛兴趣，以熔盐作为传热介质的塔式光热发电系统具有功率大，效率高，储热能力强，运行稳定等优点。典型的塔式熔盐光热发电系统的吸热器安装于聚光塔塔顶，吸热器由吸热管密集排布而成，管径较细，管壁较薄，在运行过程中吸热管容易出现冻堵及过热工况，影响系统的正常运行，且需要高功率的熔盐泵将工质泵送至聚光塔顶，系统自耗电较高。为了避免典型塔式熔盐光热系统的各种技术风险，通过二次反射塔改变光路，将吸热器置于地面的二次反射光热技术应运而生。二次反射聚光系统包括定日境场、二次反射塔和吸热器，太阳光线经定日镜场汇聚至二次反射塔，二次反射塔将定日镜场聚焦的太阳光线进行二次聚焦，二次反射塔将太阳光线二次聚焦至吸热器。该系统的定日镜场多采用360°全周镜场，二次反射镜多采用旋转双曲面，光学系统光轴为该曲面的旋转轴，光轴沿竖直方向。地面吸热器开口朝上，吸热器所使用的传热工质以熔盐、超临界二氧化碳、气体、固体颗粒等。一个采用二次反射技术的电站，通常采用多个二次反射塔，每个塔正下方有一个吸热器，产生的热工质通过互联管道汇集到常规岛中的大容量蓄热罐中供电站调配发电。但对于中高纬度地区，南镜场的光学效率比北镜场低很多，同样的能量输出需要更多的定日镜。现有的二次反射镜场多采用环状布局，镜场的南北跨度和东西跨度相差不大，且单塔单模块规模较大，在电站模块化布局时会浪费大量的土地；现有的二次反射镜光轴都是沿竖直方向的，且每座塔下设置一台吸热器，加热后的工质需要通过较长的管道汇聚到常规岛中的大容量蓄热罐，热工运行模式较复杂，长距离管道散热较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，该系统只选用北镜场余弦效率最高的区域，最大限度地提高了光学效率，同等规模下节省了定日镜数量，电站单位成本大幅降低，采用狭长的椭圆形或菱形单侧镜场，进行镜场模块化组合的策略更加灵活，大大降低了土地的浪费。本专利技术所采用的技术方案是：一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，由若干镜场组合模块和一个吸热器组成，所述的每个镜场组合模块均由镜场和二次反射塔构成，镜场通过二次反射塔中的二次反射镜将二次反射光线汇聚到近地面的吸热器内，其中，镜场由若干定日镜组成的呈椭圆形镜场或菱形镜场，镜场组合模块之间紧密排布在一起。在本专利技术中：所述的镜场为二次反射塔下余弦效率最高区域的北镜场。在本专利技术中：所述的二次反射镜为不同焦距的双曲面或椭球面的反射境，各镜场的光线都聚焦到各自二次反射镜的上焦点，并共同汇聚到近地面处的公共下焦点即吸热器内。本专利技术的有益效果：1．只选用北镜场余弦效率最高的区域，最大限度地提高了光学效率，同等规模下节省了定日镜数量，电站单位成本大幅降低；2.采用狭长的椭圆形或菱形单侧镜场，进行镜场模块化组合的策略更加灵活，大大降低了土地的浪费；3.为每块镜场定制了不同焦距的二次反射镜（双曲面或椭球面），各镜场的光线都聚焦到各自二次反射镜的上焦点，并共同汇聚到近地面处的吸热器内（公共下焦点），实际操作中可以达到任意高的聚光比。附图说明图1是本专利技术的系统示意图；图2是本专利技术中的椭圆镜场的系统示意图；图3是本专利技术中的菱形镜场的系统示意图；图4是本专利技术中北半球春分日余弦效率分布图。其中：1.镜场；2.二次反射塔；3.二次反射光线；4.吸热器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1本实施例采用椭圆形镜场，如图2所示，一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，包括7个镜场组合模块和一个吸热器4组成，镜场组合模块之间紧密排布在一起，呈前三后四的排列方式，其中每个镜场组合模块均由一个椭圆形镜场1和一个二次反射塔2构成，椭圆形镜场1通过二次反射塔2中的二次反射镜将二次反射光线3汇聚到近地面的吸热器4内，且前排二次反射塔2的高度须不遮挡后排二次反射塔2将二次反射光线3反射到吸热器4内即可。实施例2本实施例采用菱形镜场，如图3所示，一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，包括7个镜场组合模块和一个吸热器4组成，镜场组合模块之间紧密排布在一起，呈前三后四的排列方式，其中每个镜场组合模块均由一个菱形镜场1和一个二次反射塔2构成，菱形镜场1通过二次反射塔2中的二次反射镜将二次反射光线3汇聚到近地面的吸热器4内，且前排二次反射塔2的高度须不遮挡后排二次反射塔2将二次反射光线3反射到吸热器4内即可。其中，二次反射镜为不同焦距的双曲面或椭球面的反射境，各镜场的光线都聚焦到各自二次反射镜的上焦点，并共同汇聚到近地面处的公共下焦点即吸热器内。数学上的双曲面或椭球面都有两个焦点，会聚光对准其中一个焦点入射，反射到另一个焦点，这里的上焦点就是二次反射镜背面空中的一个虚拟点，而下焦点就是吸热器开口处。由于这样的二次反射模块可以在空间上任意组合，其在吸热器处的聚光比是任意叠加的，所以可以达到任意高聚光比。如图4所示，图中纵横坐标代表镜场的平面尺寸，云纹分布图表示了春分正午时的余弦效率值，颜色越浅，效率越高。本专利技术中的椭圆形镜场或者菱形镜场1选用了北半球余弦效率最高的区域，由于定日镜都是跟着太阳转动的，但不面对太阳，其反射面法线与太阳入射角必然成某个角度，且每个位置不同时刻都在变化，在设计镜场时通常取春分正午的余弦分布来逼近全年的均值。每块镜场1对应的二次反射塔2都位于图4的“白色圆圈位置”，相比于典型二次反射的圆形镜场，整体效率大幅提升，从而大幅降低了同等规模系统中的定日镜数量。在实际操作中，可以根据需要，图2和图3中的镜场组合模块还可以不断扩展，镜场组合模块可以根据地形的形状具体布置，从而实现极高的电站装机容量，并在吸热器焦平面处达到任意高的聚光比，从而驱动各种温度点的换热工质，并在同等温度下将吸热器效率提升到极致。不严重影响余弦效率的前提下，镜场组合模块中的二次反射塔可以不在同一高度上，水平面内的位置也可以小幅调整，前后排的二次塔有高度差，从而可以有效的防止前排二次反射塔对后排的遮挡。以上对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但本专利技术并不限于以上描述。对于本领域的技术人员而言，任何对本技术方案的同等修改和替代都是在本专利技术的范围之中。因此，在不脱离本专利技术的精神和范围下所作的均等变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，其特征在于：由若干镜场组合模块和一个吸热器组成，所述的每个镜场组合模块均由镜场和二次反射塔构成，镜场通过二次反射塔中的二次反射镜将二次反射光线汇聚到近地面的吸热器内，其中，镜场由若干定日镜组成的呈椭圆狭长镜场或菱形镜场，镜场组合模块之间紧密排布在一起。

【技术特征摘要】
1.一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统，其特征在于：由若干镜场组合模
块和一个吸热器组成，所述的每个镜场组合模块均由镜场和二次反射塔构成，镜场通过二
次反射塔中的二次反射镜将二次反射光线汇聚到近地面的吸热器内，其中，镜场由若干定
日镜组成的呈椭圆狭长镜场或菱形镜场，镜场组合模块之间紧密排布在一起。
2.根据权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：游思梁，沈平，孙楠，宋士雄，陈煜达，
申请(专利权)人：上海晶电新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31