專利名稱：光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的光熱發(fā)電行業(yè)中，聚光裝置主要有槽式與塔式兩種。塔式是以鏡陣列光反射單元受控反射將陽光直接匯聚到塔式光收集器，一般采取單座塔結(jié)構(gòu)，收集周圍有限區(qū)域的反射光，后再經(jīng)過熱吸收、熱交換、熱傳導(dǎo)將所采集熱量送至熱發(fā)電系統(tǒng)。另外槽式發(fā)電一般為單軸跟蹤，所反射陽光的焦距點軌跡為一條直線，直線上放置光熱集熱管，管長約幾十米，通過此管收集熱量并傳輸外送。以上兩種方式中，塔式收集光能的區(qū)域有限，在塔頂部的相關(guān)設(shè)備安裝維護也較麻煩；對于槽式由于要長距離輸送熱量，存在密封及熱損失等問題，維護起來同樣麻煩。槽式的集熱傳輸損耗不小，不支持長距離的熱輸送。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可克服空間和地理障礙的限制、簡化裝置降低成本的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，包括若干個串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的光傳輸接力單元、若干個太陽光反射鏡陣列，上一級的光傳輸接力單元依次將其匯聚的光傳輸?shù)较乱患壒鈧鬏斀恿卧匝娱L傳輸距離；光傳輸接力單元包括用于將太陽光反射鏡陣列的反射光收集的光收集裝置和將收集光進行反射匯聚的遠點反射匯聚裝置，其中，一個遠點反射匯聚裝置對應(yīng)于一個光收集裝置或并聯(lián)設(shè)置的若干個光收集裝置。進一步，光傳輸路線中，并聯(lián)設(shè)置的所述光傳輸接力單元構(gòu)成同一級的光傳輸接力單元。進一步，若干個所述太陽光反射鏡陣列對應(yīng)于光收集裝置，所述太陽光反射鏡陣列設(shè)置在系統(tǒng)的端部和/或中部。進一步，所述光收集裝置和遠點反射匯聚裝置之間通過連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接固定為一個整體。進一步，所述連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為一機械結(jié)構(gòu)，連接固定、并調(diào)節(jié)和校準所述光收集裝置與所述遠點反射匯聚裝置的相對位置。進一步，所述連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)控制和調(diào)整所述光收集裝置和遠點反射匯聚裝置的空間姿態(tài)。進一步，所述光收集裝置的外形結(jié)構(gòu)為錐形漏斗結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)面為具有高反光特性的漏斗內(nèi)反射面。進一步，所述錐形漏斗結(jié)構(gòu)為圓錐或棱錐，兩端分別為廣口端和狹口端，廣口端為進光端，狹口端為出光端。
進一步，所述遠點反射匯聚裝置的外形結(jié)構(gòu)為橢球面結(jié)構(gòu)，該橢球面結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)橢球面的截取面，具有兩個焦點，橢球面結(jié)構(gòu)的凹側(cè)一面為具有高反光特性的反射凹面。本發(fā)明由一個或多個光聚能傳輸一體集成接力裝置組合而成，在多個太陽光反射鏡陣列與光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置之間建立起一套光路系統(tǒng)，所有太陽光反射鏡陣列反射的光能進入此光路系統(tǒng)后被多次收集和匯聚傳輸并最終匯集到光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置，其克服空間和地理障礙的限制，簡化裝置降低成本。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明裝置的組合應(yīng)用第一示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置的組合應(yīng)用第二示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的工作原理說明 1、曲面反射特性原理
繞橢圓線長軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球面，從其中一個焦點發(fā)出的光線經(jīng)橢球體內(nèi)表面反射后經(jīng)過另一焦點；即匯聚于橢球面其中一個焦點的光線經(jīng)橢球面反射后必然再匯聚于橢球面的另一個焦點。2、錐形漏斗結(jié)構(gòu)反光匯聚特性原理
結(jié)構(gòu)為一端粗一端細的錐形，可為圓錐或棱錐，兩端分別為廣口端、狹口端，可設(shè)計為單一或集束結(jié)構(gòu)。首先在單一結(jié)構(gòu)中，使用所收集的光從廣口端射入經(jīng)漏斗內(nèi)反射面多次反射由狹口端呈放射狀射出。由于狹口端口的幾何中心點設(shè)置在橢球面結(jié)構(gòu)的一個焦點上，根據(jù)上面所述的曲面反射特性原理，呈放射狀射出的光經(jīng)反射凹面反射后匯聚于橢球面結(jié)構(gòu)的另而對于集束結(jié)構(gòu)，則為喇叭集束形，多個錐形漏斗結(jié)構(gòu)彼此結(jié)合集成于一體，相鄰的錐形漏斗結(jié)構(gòu)腔壁彼此重合，形成類似一頭大另一頭小的蜂窩結(jié)構(gòu)，所有錐形漏斗結(jié)構(gòu)的幾何中心線相交于橢球面結(jié)構(gòu)的一個焦點。如圖1至圖3所示，本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，包括若干個串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的光傳輸接力單元、若干個太陽光反射鏡陣列，光傳輸接力單元包括光收集裝置、 連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、遠點反射匯聚裝置；光收集裝置和遠點反射匯聚裝置由連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接固定為一個整體。根據(jù)不同太陽光反射鏡陣列與所述光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置的具體位置由多個光聚能傳輸一體集成接力裝置一起組合使用。光收集裝置包括錐形漏斗結(jié)構(gòu)、漏斗內(nèi)反射面。錐形漏斗結(jié)構(gòu)指所述光收集裝置的外形，漏斗內(nèi)反射面指錐形漏斗結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)面，其具有高反光特性。遠點反射匯聚裝置包括橢球面結(jié)構(gòu)、反射凹面。橢球面結(jié)構(gòu)即指所述遠點反射匯聚裝置的外形，為旋轉(zhuǎn)橢球面的截取面，有兩個焦點。反射凹面即指橢球面結(jié)構(gòu)的凹側(cè)一面，其具有高反光特性。
連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為一機械結(jié)構(gòu)，連接固定光收集裝置和遠點反射匯聚裝置，并具有相對位置可調(diào)以及連接校準的功能。固定及連接方式可采用法蘭裝置、螺絲螺母、焊接等。同時， 連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可受控控制光收集裝置和遠點反射匯聚裝置的空間姿態(tài)，規(guī)避或降低塵埃、 積雪、鳥類糞便等的侵害。連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)所連接固定的光收集裝置和遠點反射匯聚裝置，具有一定的數(shù)量、比例，其根據(jù)為現(xiàn)場地理、氣象及太陽光反射鏡陣列等的情況。實施例1
如圖1所示，本實施例為單一結(jié)構(gòu)的光傳輸接力單元，其包括光收集裝置1、連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)3和遠點反射匯聚裝置2等三部分；來自上一級裝置或太陽光反射鏡陣列的匯聚光，首先從光收集裝置1即錐形漏斗結(jié)構(gòu)的廣口入射，箭頭8為其入射方向。經(jīng)漏斗內(nèi)反射面4 多次反射匯聚最終從錐形漏斗結(jié)構(gòu)的狹口即近處的第一焦點5位置射出，后經(jīng)遠點反射匯聚裝置2的反射凹面6反射，再匯聚于遠處的第二焦點7位置。本實施例中公開的單一結(jié)構(gòu)的光傳輸接力單元為本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力裝置的基本組成部分，其他串聯(lián)、并聯(lián)的組合結(jié)構(gòu)形式均以本實施例為基礎(chǔ)。實施例2
如圖2所示，為本發(fā)明裝置組合應(yīng)用圖1所示的三個光傳輸接力單元和兩個太陽光反射鏡陣列組合的模型首先由第一光傳輸接力單元13接收來自第一太陽光反射鏡陣列11 的匯集光，經(jīng)收集、反射匯聚到第二光傳輸接力單元14的收集裝置；同時，第二太陽光反射鏡陣列12的匯集光17也匯聚到此收集裝置。在此兩路光束匯集后經(jīng)收集、反射又匯聚于第三光傳輸接力單元15，再通過收集、反射，而后匯聚于集熱器16。本實施例中，三個光傳輸接力單元采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)置，同時在光路結(jié)構(gòu)的中部增設(shè)了第二太陽光反射鏡陣列12。實施例3
如圖3所示，本實施例中，將光收集裝置進行集束結(jié)構(gòu)的使用模型，首先，A太陽光反射鏡陣列21和B太陽光反射鏡陣列22的反射光束匯聚至第四光傳輸接力單元25中的B光收集裝置23，此處結(jié)構(gòu)為集束形，可同時接收多個太陽光反射鏡陣列的反射光束。匯集光經(jīng)收集、反射，匯聚到第五光傳輸接力單元27，再通過收集、反射，而后匯聚于集熱器四。本實施例中，將兩個光收集裝置進行集束設(shè)置，以接收兩個太陽光反射鏡陣列的反射光束，實際使用中，可根據(jù)實際使用需要來將多個光收集裝置進行集束處理，以對應(yīng)多個太陽光反射鏡陣列，提高其使用效率。本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，由一個或多個光聚能傳輸一體集成接力裝置組合而成，在多個太陽光反射鏡陣列與光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置之間建立起一套光路系統(tǒng)，所有太陽光反射鏡陣列反射的光能進入此光路系統(tǒng)后被多次收集和匯聚傳輸并最終匯集到光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置。就像電子元器件在電路中的串并聯(lián)一樣，本發(fā)明裝置也可在空間進行光路的串并聯(lián)，將來自于太陽光反射鏡陣列的不同而分散的光能逐次匯聚到一處，用光收集替代熱收集，提高光熱轉(zhuǎn)換效率降低熱散失。此外還將熱輸送線路大幅簡化，集熱溫度得到提高。同時可克服空間和地理障礙的限制，簡化裝置降低成本。本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，在實際使用過程中，不局限于上述3個實施例的具體結(jié)構(gòu)，實施例中的具體結(jié)構(gòu)不作為對權(quán)利要求的約束。上述3個實施例中的具體結(jié)構(gòu)為最基本的原始結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，實際使用時，可將上述3個實施例中的結(jié)構(gòu)進行任意組合使用，如在光路中，將若干個并聯(lián)設(shè)置的光傳輸接力單元構(gòu)成同一級的光傳輸接力單元，
5在光路的中部設(shè)置若干個太陽光反射鏡陣列，在同一個光傳輸接力單元上集束若干個光收集裝置，同一級的多個光傳輸接力單元對應(yīng)于下一級或上一級的單個光傳輸接力單元等等組合結(jié)構(gòu)，均在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括若干個串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的光傳輸接力單元、若干個太陽光反射鏡陣列，上一級的光傳輸接力單元依次將其匯聚的光傳輸?shù)较乱患壒鈧鬏斀恿卧?，以延長傳輸距離；光傳輸接力單元包括用于將太陽光反射鏡陣列的反射光收集的光收集裝置和將收集光進行反射匯聚的遠點反射匯聚裝置，其中，一個遠點反射匯聚裝置對應(yīng)于一個光收集裝置或并聯(lián)設(shè)置的若干個光收集裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，光傳輸路線中，并聯(lián)設(shè)置的所述光傳輸接力單元構(gòu)成同一級的光傳輸接力單元。
3.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，若干個所述太陽光反射鏡陣列對應(yīng)于光收集裝置，所述太陽光反射鏡陣列設(shè)置在系統(tǒng)的端部和/或中部。
4.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述光收集裝置和遠點反射匯聚裝置之間通過連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接固定為一個整體。
5.如權(quán)利要求4所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為一機械結(jié)構(gòu)，連接固定、并調(diào)節(jié)和校準所述光收集裝置與所述遠點反射匯聚裝置的相對位置。
6.如權(quán)利要求4所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述連接調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)控制和調(diào)整所述光收集裝置和遠點反射匯聚裝置的空間姿態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述光收集裝置的外形結(jié)構(gòu)為錐形漏斗結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)面為具有高反光特性的漏斗內(nèi)反射面。
8.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述錐形漏斗結(jié)構(gòu)為圓錐或棱錐，兩端分別為廣口端和狹口端，廣口端為進光端，狹口端為出光端。
9.如權(quán)利要求1所述的光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，其特征在于，所述遠點反射匯聚裝置的外形結(jié)構(gòu)為橢球面結(jié)構(gòu)，該橢球面結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)橢球面的截取面，具有兩個焦點，橢球面結(jié)構(gòu)的凹側(cè)一面為具有高反光特性的反射凹面。
全文摘要
本發(fā)明光聚能傳輸一體集成接力系統(tǒng)，包括若干個串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的光傳輸接力單元、若干個太陽光反射鏡陣列，上一級的光傳輸接力單元依次將其匯聚的光傳輸?shù)较乱患壒鈧鬏斀恿卧?，以延長傳輸距離；光傳輸接力單元包括用于將太陽光反射鏡陣列的反射光收集的光收集裝置和將收集光進行反射匯聚的遠點反射匯聚裝置，其中，一個遠點反射匯聚裝置對應(yīng)于一個光收集裝置或并聯(lián)設(shè)置的若干個光收集裝置。本發(fā)明由一個或多個光聚能傳輸一體集成接力裝置組合而成，在多個太陽光反射鏡陣列與光熱轉(zhuǎn)換集熱裝置之間建立起一套光路系統(tǒng)，其克服空間和地理障礙的限制，簡化裝置降低成本。
文檔編號G02B19/00GK102279456SQ201110179130
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者劉伯昂, 薛黎明 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司