一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于太陽能聚光集熱技術領域，具體涉及一種傾斜軸線性跟蹤太陽能 聚光集熱裝置。
【背景技術】
[0002] 由于太陽輻照不連續(xù)不穩(wěn)定，使太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)經常在偏離設計工況運行，弓丨 起變輻照時太陽能凈發(fā)電效率遠遠偏離峰值效率，從而導致太陽能熱發(fā)電全年效率低。因 此，如何提高變輻照時的聚光集熱效率是太陽能熱發(fā)電技術研究的核心。
[0003] 傳統(tǒng)的線性跟蹤太陽能聚光集熱系統(tǒng)采用單軸水平跟蹤，如槽式太陽能聚光集熱 器和線性菲涅爾式太陽能聚光集熱器，其跟蹤軸水平布置，對于中高煒度地區(qū)會造成變輻 照光學損失大的問題，因此全年聚光集熱效率低。
[0004] 為實現(xiàn)槽式太陽能集熱系統(tǒng)雙軸跟蹤，美國Sandia國家實驗室將一塊槽式太陽 能聚光鏡固定于一個可移動的臺架上，臺架通過跟蹤裝置實時跟蹤太陽光。實驗結果表明， 跟蹤精度存在較大誤差，而且臺架規(guī)模小，無法實現(xiàn)規(guī)?；?。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種傾斜軸線性 跟蹤太陽能聚光集熱裝置，以實現(xiàn)線性跟蹤太陽能聚光集熱場變輻照高效聚光集熱。
[0006] 為達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案：
[0007] -種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，包括高度可調底座2以及固定于高度 可調底座2上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 陣列1包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括多 個串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1在 高度可調底座2的帶動下能夠改變任意一端的高度。
[0008] 所述高度可調底座2包括油箱2-1，通過吸油管2-7與油箱2-1連接的大活塞2-2 和小活塞2-3,在小活塞2-3與油箱2-1連接的吸油管2-7上設置有第一單向閥2-4,在大活 塞2-2與油箱2-1連接的吸油管2-7上設置有截止閥2-5,在大活塞2-2與和小活塞2-3連 接的管路上設置有第二單向閥2-6 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元固定在大活塞2-2 上方。
[0009] 所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡1-1、集熱管1-2和支架 1-3,所述線性跟蹤聚光鏡1-1通過支架1-3固定于高度可調底座2上，所述集熱管1-2固 定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的集熱 管1-2被無縫串聯(lián)連接構成集熱管回路。
[0010] 所述線性跟蹤聚光鏡1-1為拋物槽式線性跟蹤聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤 聚光鏡。
[0011] 本實用新型和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
[0012] 1、本實用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，能在每天不 同時段實現(xiàn)南北向高度可調功能，改變聚光鏡采光口法平面方向，從而減小太陽光入射方 向與聚光鏡采光口法線方向不平行引起的余弦損失，使年均聚光集熱效率提高約7個百分 點。
[0013] 2、本實用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，適用于全球不 同煒度地區(qū)和不同氣象條件，根據(jù)不同煒度，改變高度可調底座的高度，從而改變聚光集熱 器傾斜角，具有普適性。
[0014] 3、本實用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，可改變線性跟 蹤太陽能聚光集熱單元陣列的長度，避免其過長造成的一端高度過高。
[0015] 4、本實用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，適用于不同類 型的線性跟蹤太陽能聚光鏡，例如槽式太陽能聚光鏡和線性菲涅爾式太陽能聚光鏡。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的結構示意圖。
[0017] 圖2為高度可調底座的結構示意圖。
[0018] 圖3為線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合附圖及具體實施例，對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0020] 如圖1所示，本實用新型一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，包括高度可 調底座2以及固定于高度可調底座2上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1 ;所述線性 跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太 陽能聚光集熱單元包括多個串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽 能聚光集熱單元陣列1在高度可調底座2的帶動下能夠改變任意一端的高度。
[0021] 如圖2所示，高度可調底座2包括油箱2-1，通過吸油管2-7與油箱2-1連接的大 活塞2-2和小活塞2-3,在小活塞2-3與油箱2-1連接的吸油管2-7上設置有第一單向閥 2-4,在大活塞2-2與油箱2-1連接的吸油管2-7上設置有截止閥2-5,在大活塞2-2與和小 活塞2-3連接的管路上設置有第二單向閥2-6 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元固定在 大活塞2-2上方。
[0022] 如圖3所示，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡1-1、集熱管1-2 和支架1-3,所述線性跟蹤聚光鏡1-1通過支架1-3固定于高度可調底座2上，所述集熱管 1-2固定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 的集熱管1-2被無縫串聯(lián)連接構成集熱管回路。
[0023] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述線性跟蹤聚光鏡1-1為拋物槽式線性跟蹤 聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤聚光鏡。
[0024] 如圖1所示，上述所述傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的聚光集熱方法，開 啟高度可調底座2,根據(jù)所在地理位置和太陽高度角的變化調節(jié)線性跟蹤太陽能聚光集熱 單元陣列1兩端高度，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1根據(jù)太陽入射角的變化圍繞傾 斜軸旋轉跟蹤；拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1反射匯聚太陽光，將太陽光反射到位于拋物 槽式線性跟蹤聚光鏡1-1焦線處的集熱管1-2上，加熱集熱管1-2中的傳熱流體，從而將傳 熱流體的熱能進行利用；
[0025] 如圖2所示，所述高度可調底座2調節(jié)線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1兩端 高度的方法為：采用電驅動或者手動提起小活塞2-3,小活塞2-3下端油腔容積增大，形成 局部真空，這時第一單向閥2-4打開，通過吸油管2-7從油箱2-1中吸油；用力壓下小活塞 2-3,小活塞2-3下腔壓力升高，第一單向閥2-4關閉，第二單向閥2-6打開，油液經管道輸 入大活塞2-2的下腔，迫使大活塞2-2向上移動，大活塞2-2與線性跟蹤太陽能聚光集熱 單元固連，從而頂起線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的支架1-3 ;再次提起小活塞2-3吸油 時，第二單向閥2-6自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 的支架1-3不會自行下落；不斷地往復提起壓下小活塞2-3,就能不斷地把油液壓入大活塞 2-2的下腔，使線性跟蹤太陽能聚光集熱單元逐漸地升起；如果打開截止閥2-5,大活塞2-2 下腔的油液通過管道、截止閥2-5流回油箱2-1，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的支架1-3 就向下移動；從而能夠改變線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1兩端的高度。
[0026] 實施例
[0027] 這里以槽式太陽能聚光集熱器為例進行說明。圖2是傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光 集熱裝置示意圖。太陽能集熱場選用LS-3型槽式太陽能集熱器，包含拋物槽式太陽能聚光 鏡和集熱管，循環(huán)工質為THERMIN0LVP-1型號導熱油。導熱油進出口溫度分別為276°和 292°C。集熱場通過一臺油水換熱器與動力島進行熱量交換。在循環(huán)栗的作用下，導熱油被 輸送至各回路的槽式聚光集熱器，吸收來自太陽的輻射熱使溫度逐漸升高，在母管匯集后 進入膨脹罐。若膨脹罐出口油溫低于換熱器的設計換熱溫度，此時不進行換熱，導熱油重新 栗送至聚光集熱器繼續(xù)加熱，直到達到設計換熱溫度值；設計工況下，膨脹罐出口油溫達到 設計換熱溫度，啟動太陽能給水加熱器與動力島給水側進行換熱，換熱器出口油溫降至循 環(huán)初溫，繼續(xù)參與下一次循環(huán)。
[0028] 氣象條件選用我國新疆地區(qū)（煒度44.1° N)的數(shù)據(jù)，全年日照時數(shù)為2719~ 3115小時，日照百分率為60%~80%，年輻射總量達5430~6670MJ *111-2。新疆地區(qū)在典 型氣象年（TMY)的全年氣象數(shù)據(jù)從美國國家可再生能源實驗室（NREL)開發(fā)的SAM軟件中 獲得。
[0029] 表1是傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的年均性能。經過計算，當跟蹤軸傾 斜角為15度時，年均余弦損失將從17%下降到10%，從而使年均集熱效率從52%提升到 59%〇
[0030] 表1傾斜跟蹤軸槽式太陽能聚光集熱裝置年均性能

【主權項】
1. 一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：包括高度可調底座（2)以 及固定于高度可調底座（2)上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列（1);所述線性跟蹤太 陽能聚光集熱單元陣列（1)包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能 聚光集熱單元包括多個串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚 光集熱單元陣列（1)在高度可調底座（2)的帶動下能夠改變任意一端的高度。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述高度可調底座（2)包括油箱（2-1)，通過吸油管（2-7)與油箱（2-1)連接的大活塞（2-2) 和小活塞（2-3)，在小活塞（2-3)與油箱（2-1)連接的吸油管（2-7)上設置有第一單向閥 (2-4)，在大活塞（2-2)與油箱（2-1)連接的吸油管（2-7)上設置有截止閥（2-5)，在大活塞 (2-2)與和小活塞（2-3)連接的管路上設置有第二單向閥（2-6);所述線性跟蹤太陽能聚光 集熱單元固定在大活塞（2-2)上方。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡（1-1)、集熱管（1-2)和支架（1-3)， 所述線性跟蹤聚光鏡（1-1)通過支架（1-3)固定于高度可調底座（2)上，所述集熱管（1-2) 固定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡（1-1)的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的 集熱管（1-2)被無縫串聯(lián)連接構成集熱管回路。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述線性跟蹤聚光鏡（1-1)為拋物槽式線性跟蹤聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤聚光鏡。
【專利摘要】一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，該裝置包括高度可調底座以及固定于高度可調底座上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括多個串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列在高度可調底座的帶動下能夠改變任意一端的高度；本實用新型能夠實現(xiàn)線性跟蹤太陽能聚光集熱場變輻照高效聚光集熱。
【IPC分類】F24J2/38, F24J2/12
【公開號】CN204963241
【申請?zhí)枴緾N201520602842
【發(fā)明人】彭爍, 周賢, 王保民
【申請人】中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月11日