太阳能连动跟踪方法技术

本发明专利技术涉及太阳能连动跟踪方法，属于太阳能利用领域。为实现太阳能低 成本跟踪，采用的方案是太阳能利用装置由可偏转支撑架支撑，互相通过传动 机构连接构成连动机构，由驱动装置拖动连动机构实现偏转跟踪太阳。可以用 于各种太阳能利用工程解决余弦效应的影响，可以实现太阳能反射镜的平面聚 光，也可以通过在连动机构中增加补偿措施实现空间定日镜聚光，为太阳能低 成本热力利用及发电提供了很好的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能跟踪利用领域。
技术介绍
目前太阳能集热与发电技术发展比较快，但是，因为太阳能能流密度低 共同的问题依然是利用成本高。真空管式或平板式集热器集热板芯受材料与 工艺的限制成本偏高；太阳能光伏发电(太阳能电池)晶体硅的原材料产量 与成本难以突破，成本不会下降很快；太阳能热发电有望实现规模化，可是 无论碟式或槽式反射聚光还是塔式平面反射聚光，普遍的思路是单台反射镜 大型化，配套单独的跟踪系统，结果是复杂笨重的支撑与控制系统对于能流 密度很低的太阳能总是难以发挥反射镜低成本优势，离全社会迫切希望解决 能源与环境压力的要求的低成本全面使用还有很远的距离。太阳能早晚变化规律使太阳能利用装置总是存在"余弦效应"影响使用 效率，目前还没有一种普遍适合的低成本太阳能跟踪技术解决这样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的彻底简化太阳能跟踪系统，最大程度发挥反射镜低成本 优势，提出简单低成本的普遍适合各种太阳能利用装置的太阳能跟踪新方法。本专利技术的技术方案本专利技术采用连动跟踪太阳的太阳能利用方法，由太阳 能利用装置、太阳能利用装置支撑架、及驱动与控制系统等组成太阳能跟踪 系统。太阳能利用装置由可偏转支撑架支撑，互相通过传动机构连接构成连 动机构，由驱动装置拖动连动机构实现统一偏转跟踪太阳，驱动装置一般由 自动控制系统控制。太阳能利用装置包括太阳能电池、太阳能集热器(如真 空管或平板集热器等)、聚光透镜及聚光反射镜等，其支撑方式采用可以自由 偏转的结构，例如a) 每个太阳能转换装置由一个单独万向铰接支撑架支撑；b) —组太阳能转换装置装于支架的一组横轴上可以分别以横轴偏转，整 体支架的转轴设置为与横轴垂直或其它角度，是一种组合铰支；c) 支撑架由立轴支撑以立轴偏转，太阳能转换装置装于支架的横轴上。 所谓的立轴不局限于垂直于地面。传动机构可以是连杆、绳缆及液压等各种机构，传动机构在机械设计领域 灵活多样有利于连动机构满足各种太阳能跟踪需要。 一般情况，因为每个太 阳能转换装置跟踪太阳的规律相同，采用平行连杆机构就可以使太阳能利用 装置同步连动跟踪太阳；当太阳能利用装置为平面反射镜时，可以通过连动 机构按平面聚光或近似平面聚光的方式实现连动跟踪聚光。所谓的平面聚光 是指一组入射光与其反射光都在同一聚光平面内，连动跟踪系统控制聚光平 面跟踪太阳同步偏转，并使反光镜在与聚光平面垂直的转轴上的平均偏转速 度是太阳光线在聚光平面内偏转速度的二分之一，不同位置的反光镜以不同 的偏转相位差安装以满足反射光总是朝向聚光点。但是平面镜反射采用简单的平行连杆机构无法实现严格意义上的空间定 点聚光(即所谓的定日镜聚光，此后简称空间聚光)，实际工程中在连动系统 与平面镜之间可以增加补偿措施，使系统在连动跟踪的过程中反射光都能聚 向聚光点或接近聚光点，实现空间聚光。一般动力装置由控制系统自动控制也可以采用半自动或手动控制，多组平 面聚光可以按阵列组合成各种太阳能跟踪聚光系统。本专利技术的优点.-1. 是一种普遍适合各种太阳能利用方式的低成本太阳能跟踪解决方案， 使太阳能利用消除"余弦效应"提高使用效率。2. 太阳能跟踪系统采用同步连动机构，有利于较大面积的太阳能利用系 统只用一套跟踪控制系统实现自动跟踪太阳，小型微型的太阳能转换装置大 面积阵列分布，重心可以很低连动机构作用力很小，可大幅度简化系统增加 抗风能力，从而大幅度降低投资成本。3. 不但有利于小型微型的太阳能聚光热利用与热发电，而且有利于采用高倍率聚光和多个同步连动跟踪聚光实现高温大功率的太阳能工程，如大型太阳能发电站，太阳能冶金工程等。4.本专利技术低成本优势从太阳能热利用到太阳能发电将影响到诸多领域的节能降耗，对全社会的环境与能源结构必将产生深远影响。附图说明图1是太阳能转换装置由单个万向铰接支撑架支撑的同步偏转方式；图2是一种二维移动控制驱动机构；图3是平面万向铰支机构的两种结构方式；图4是组合式平面万向铰支机构；图5是几个组合式平面万向铰支机构阵列布置支撑架同步连动示意图；图6是一个组合式平面万向铰支机构中太阳能转换装置同步连动示意图；图7是三种同步连动机构示意图8是同一支撑架上的反光镜同步连动平面聚光系统示意图9是多个平面聚光系统的反光镜支撑架同步连动跟踪太阳光线示意图IO是多个同步连动平面聚光系统立体示意图11是具有二次反射聚光示意图12是具有二次反射与一次反射分组聚光示意图13是反光镜连动控制空间聚光系统示意图14 图18是5种增加了补偿环节或补偿机构的连动控制机构示意图19是年跟踪连动机构与日跟踪连动机构各自独立驱动太阳能利用装置偏转示意图20是采用立轴支撑的太阳能利用装置偏转机构示意图21是增加了补偿机构的立轴支撑的太阳能利用装置偏转机构示意图。具体实施例方式实施例1:如附图1所示的太阳能转换装置1由单个万向铰接(向前后左右都可以偏转)支撑架2支撑的同步偏转方式，由连杆3连接后形成平行连杆的同步连动机构，通过驱动端4与自动控制的驱动系统连接，随着驱动端4的移动，全部太阳能转换装置将同步偏转。因为太阳的跟踪移动分东西方向的日跟踪和南北发现方向的年跟踪，是二维的，附图2表示双螺杆机构可以满足位移输出端5的二维移动，通过控制系统分别控制两个螺杆的转速就可以使输出端5的二维移动满足设计规律的要求，当其与附图1中的驱动输入端4连接时就可以实现太阳能能转换装置自动跟踪太阳。事实上实现二维传动的驱动机构在机电一体化领域应用非常普遍形式多样这里不再一一列举。如果一定数量的太阳能转换装置按纵横矩阵排列，那么连杆3之间可以互相固连为一体成为网架由一套控制系统控制。附图3是平面万向铰支机构的两种结构方式，其优点是支撑架转轴线容易设计为通过太阳能转换装置的重心，使机构偏转更轻巧简单。附图4是组合式平面万向铰支机构，支撑架6通过其平行轴安装一组太阳能装置，使二维连动机构更简单。附图5是几个组合式平面万向铰支机构平行布置，形成平行连杆的同步连动机构，附图6是一个组合式平面万向铰支机构中几个太阳能转换装置同步连动示意图。附图7是三种种同步连动机构示意图，不管用于年跟踪还是日跟踪这些机构都是通用的，其中图A是螺杆推动的滑块连杆机构，图B是采用螺杆螺母滑块机构，螺杆轴向被限位螺母与滑快铰接，螺杆旋转使螺母移动带动滑快及太阳能转换装置偏转，图C是采用链轮机构，由动力轮8通过链条带动与各个太阳能转换装置连接的链轮旋转。另外，连动机构的"连杆"也可以采用绳缆，绳缆的一端用固定弹簧牵引，另一端由控制系统的动力装置牵引，或者类似附图7C将链条改为绳缆，绳缆和动力轮及每个链轮铰接。采用绳缆弹簧机构的优点是太阳能转换装置分布更自由。太阳能同步连动跟踪系统的驱动装置具体可以是以下三种方式之一a) 年跟踪驱动装置安装于地面，日跟踪驱动装置安装于年跟踪驱动装置的驱动件上如附图2，或安装于太阳能转换装置的支撑架上。b) 年跟踪驱动装置与日跟踪驱动装置各自独立安装于地面，日跟踪驱动装置通过空间连接机构(一般情况为万向节或其它活节，也可以绳缆弹簧机构)与日跟踪同步连动机构连接。例如可以增加一个与年跟踪的连杆(如附图5中的连杆7)平行的扭杆，扭杆上的每个摇臂通过空间连接机构与各个日跟踪同步连动机构连接，这样可以通过控制驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连动跟踪太阳的太阳能利用方法，由太阳能利用装置、太阳能利用装置支撑架及控制与驱动装置等组成太阳能跟踪系统，其特征是：太阳能利用装置由可偏转支撑架支撑，互相通过传动机构连接构成连动机构，由驱动装置拖动连动机构实现偏转跟踪太阳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉良，
申请(专利权)人：张玉良，
类型：发明
国别省市：11