[发明专利]多级太阳聚光器及其聚光方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳聚光领域，特别涉及一种将太阳光聚光后再聚光的两级或多级聚光器及其聚光方法。

背景技术

伴随着化石能源日渐枯竭，及由此所产生的生态破坏和温室效应日益严重，太阳能作为无污染、可再生的新能源已成为世界各国可持续发展的主要战略决策之一。

但是，太阳能能流密度低（约1kw/㎡）的缺点成为利用太阳能的主要障碍之一。为了提高太阳能的能流密度低，可采用聚光的方式将太阳光聚集到太阳能电池上发电。以提高光电转换效率和降低太阳能发电成本。因此，太阳能聚光光伏发电正获得快速发展。

太阳能聚光光伏发电主要由聚光器、吸收器、散热系统、跟踪系统四大部分组成。其中，聚光器按照聚光原理区分，可分为反射聚光和折射聚光两大类，它们主要包括抛物面聚光镜、槽形抛物面聚光器、圆锥反射聚光镜、球面反射聚光镜，菲涅尔透光镜等。但这些聚光镜基本为一次聚光（或称一级聚光），即聚光汇聚点只存在一个。普遍存在问题：1.聚光倍数越高导致焦距越大，焦距越大导致聚光光线路径越长，从而对太阳能跟踪系统精度要求越高；2.聚光倍数越高，要求聚光镜半径和焦距越大，导致聚光器体积越庞大，不便于运输和安装，同时，大体积也要求更大更牢固的支架体系；3. 聚光倍数越高，聚光镜半径越大，导致聚光器的加工精度大大增加，进而增加了成本。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种对太阳跟踪系统要求相对较低、体积小、易制作、低成本的多级太阳聚光器。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级太阳聚光器，所述聚光器由若干个聚光装置固定组成，所述聚光装置包括槽型的聚光支架及若干个固定于聚光支架上方开口处的聚光镜，所述聚光支架底部对应每个聚光镜设有一聚光反射器，聚光支架的中间上、下面还设有光线接收器，利用凸透镜、凹面反射镜等聚光镜形成首次聚光，然后将若干首次聚光通过聚光反射器再反射至同一位置形成二次聚光。

作为本发明的进一步改进，所述聚光反射器包括反射支架及能够轴向旋转定位于反射支架上的平行光转换器和平面反射镜，所述平行光转换器设于聚光镜和平面反射镜之间。

作为本发明的进一步改进，所述平行光转换器为凸透镜或凹透镜。

作为本发明的进一步改进，所述聚光反射器包括反射支架及能够轴向旋转定位于反射支架上的曲面反射镜。

作为本发明的进一步改进，所述曲面反射镜为凹面镜或凸面镜。

作为本发明的进一步改进，所述聚光镜为聚光镜，所述聚光镜的中间下端面设置一第一平面反射镜，所述第一平面反射镜的宽度为聚光镜宽度的1/3；所述聚光支架底部对应聚光镜中心位置设置一第二平面反射镜，所述第二平面反射镜的宽度为聚光镜的2/3。

作为本发明的进一步改进，所述聚光镜为聚光镜，所述聚光镜与聚光反射器之间还设置一聚光镜。

作为本发明的进一步改进，所述聚光镜为凸透镜、菲涅尔透镜或凹透镜。

一种多级太阳聚光器聚光方法，其步骤如下：

A、首先通过聚光装置上的若干聚光镜将太阳光汇聚；

B、汇聚后的太阳光经过聚光反射器中的平行光转换器转换为平行光再经过平面反射镜反射或是经过聚光反射器中的反射镜(44)直接反射至光线接收器中；

C、多级聚光时，将光线接收器中汇聚的光线再经过一平面反射镜反射至另一聚光装置中的聚光镜进行下一级聚光。

本发明的有益效果是：本发明的的关键在于多级聚光方式，即将一束平行光通过聚光镜形成一次聚光后，再通过聚光反射器反射至同一位置，形成再次聚光。而聚光反射器的两种设计形式，使得一束聚焦光线轻易实现反射到指定位置。另外，为减少聚光装置的厚度，这里增加凸透镜或增加平面反光镜的方法，使得体积再度缩小。从而，无需一次制造大体积、高精度、高追踪要求的单聚焦聚光镜。而这种聚光器的重复运用，又形成了多级聚光方式。且制作简单、方便、易组装、易运输、成本低、太阳跟踪系统要求相对较低、可制作相对较薄的高倍聚光镜。

附图说明

图1为本发明中聚光装置结构示意图；

图2为本发明聚光反射器的结构图之一； 

图3为本发明聚光反射器的结构图之二；

图4为图2中聚光反射器的光学原理示意图；

图5为图3中聚光反射器的光学原理示意图；

图6为本发明中聚光装置的改进结构示意图；

图7为图6的光学原理示意图；

图8为本发明结构的俯视图；