CN102282430A

CN102282430A - 一种二维聚光器太阳能聚集***和方法

Info

Publication number: CN102282430A
Application number: CN2010800110694A
Authority: CN
Inventors: 项晓东; 张融
Original assignee: CUBE ENERGY Inc E
Current assignee: CUBE ENERGY Inc E
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN102282430B; EP2394107A2; US20100206295A1; WO2010091127A3; WO2010091127A2

Abstract

本发明公开了包括与太阳能聚集和/或热能采集、传输或利用方面相关的创新***和方法。在某些示例性实施方式中，提出了利用多个太阳能模块生成热能的***和方法。每个太阳能模块均包括一个采集器和一个接收器。

Description

一种二维聚光器太阳能聚集***和方法

技术领域

本发明的创新方面广义上涉及太阳能聚集，更特别地，涉及用于太阳能聚集和/或热能采集、传输或利用的***和方法，例如，用于太阳能聚光器阵列和/或传热流体的***和方法。

背景技术

太阳能聚集有两种应用类型。在一种应用中，将太阳（光）能采集并聚焦到目标上，在该目标上使用斯特林发动机将热能直接转换为机械能，以驱动发电机。在另一种应用中，采用聚光器、接收器和传热流体（HTF）采集太阳（光）能并转换为热能。该热能随后转换为电能或直接用于冷却或加热等其他应用。在这些应用中，采光效率和热损失决定了太阳能转换为热能的总效率。

所述采光效率根据聚焦和跟踪为二维还是一维而确定，如为二维，如抛物面镜，正常情况下其采光效率可超过80%，如为一维，如抛物面形槽，其峰值采光效率可达cosφ*64%（其中，φ为槽式太阳能场的纬度角）。所述采光效率根据使用的表面材料（通常为镀银玻璃镜）的反射率（正常情况下等级为85至96%）以及反射光学器件的余弦角（其中，余弦角由直接入射太阳能阵列相对反射面的法线方向而限定）而确定。在采用抛物面镜法时，该余弦角损失小于5%，并与太阳能场位置的纬度角无关，因为跟踪机构始终将抛物面镜与太阳能阵列保持垂直。在采用抛物面形槽法时，该余弦角与太阳能场位置的纬度角和一年中的时间（季节）相关，即，太阳能阵列相对槽式镜的法线方向。如果抛物面形槽太阳能场的纬度角为30度，年度平均余弦角损失将为25%。因此，二维跟踪抛物面镜具有更高的采光效率，因为与一维跟踪抛物面形槽相比，其固有余弦角损失较小。但是，抛物面镜法要求两个独立跟踪机构在日间跟随太阳移动。为降低单位采集面积跟踪***的相对成本，应使用面积较大的抛物面镜反射器。另一方面，较大采集面积不可避免地会增加采集***的风力荷载，这要求机械结构更强，以抵抗可能的破坏性风力荷载。这样就陷入了两难境地：为提高采光效率，需采用二维聚焦和跟踪法，而为降低跟踪成本，需增加采光面积，但这会产生较大的风力荷载，使***过于庞大，且费用较高，抵消了提高采光效率的优点。

所述太阳能接收器的热损失根据传导损失、对流损失和黑体辐射损失的总和而确定，其中，前两项热损失与太阳能接收器与环境之间的温差成线性比例关系。但是，黑体辐射损失与温差的四次方成正比。显而易见，在相对较高的温度下，总热损失主要由黑体辐射损失确定。

为提高太阳能转换为热能的效率，可利用能提高采光效率同时亦能尽可能降低热损失的***和方法。

降低热损失的另一个重要方面为，适当设计***配置。太阳能集热场可由几千个单独模块组成。每个模块均具有自身的热能传导流体输入端口和输出端口。在给定太阳能入射能级的情况下，每个模块均具有固定的发电容量。可采用不同的方法将这些模块互相连接，以形成具有预期输出流体温度和流量的较大发电实体。在典型的一维聚热器中，如抛物面形槽聚热器，多个模块列成一行，先将热流体管串联，随后将不同行并联，以提高流通量或流量。但是，对于槽式镜，由于具有较大的余弦角和较大的孔隙/聚光器比例，其对流损失和黑体辐射损失比抛物面镜太阳能模块的对流损失和黑体辐射损失要大得多。

对于二维聚光器来说，如抛物面镜聚光器，在大多数应用中均在焦点处使用斯特林发动机将热能直接转换为机械运动，并在此处发电。仅在非常少数的应用中以并联方式将多个模块互相连接，如图1中的传热流体所示。更特别地，图1显示了太阳能模块11，每个太阳能模块11与进口管12和出口管13并联。常规二维聚光器模块尺寸非常大，聚光率高。每个模块采集足够的太阳能，以将接收器中的传热流体直接加热到所需的工作温度。然而问题在于，由于最高温度下存在热损失，并行配置增加了总热损失，降低了***的总热效率。

因此需要解决这些缺陷，例如，通过太阳能聚集***和/或优化方法加以解决，包括对能提高采光效率同时降低二维太阳能模块阵列到传热流体热损失的抛物面镜方法/阵列进行创新。

发明内容

应理解的是，以上一般说明和以下详细说明仅出于示例和说明之目的，并非用于限制上述发明。除本发明所述内容之外，本发明还可进一步提供特征和/或变化。例如，本发明可对公开特征进行各种组合和次组合，和/或对下文详细说明中公开的多个进一步特征进行组合和次组合。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，阐释了本创新的各种实施方式和诸多方面，结合说明对本创新的原理进行了解释。在附图中：

图1为以并行配置方式连接的太阳能聚光器现有阵列的框图。

图2为根据与本发明所述创新相关的特定方面，以串行配置方式连接的太阳能模块示例阵列的框图。

图3为根据与本发明所述创新相关的特定方面的示例独立太阳能模块示意图。

图4为根据与本发明所述创新相关的特定方面的示例接收器示意图。

图5为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对示例腔形热接收器的腔体内表面温度函数的总热能损失进行阐释的图表。

图6为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对具有一套特定/示例几何参数的腔形太阳能接收器的对流热损失与黑体辐射损失的比例进行阐释的图表。

图7为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对作为接收器出口传热流体温度函数的示例光热能总转换效率进行阐释的图表。

图8为根据与本发明所述创新相关的特定方面，在保持输出工作温度的情况下，对流量与太阳辐射强度之间的示例关系进行阐释的图表。

图9为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对传热流体的流量与工作温度之间的示例关系进行阐释的图表。

图10为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对示例太阳能采集***进行阐释的框图。

具体实施方式

现在将对本发明创新方面的参考进行详细说明，其示例在附图中进行了阐释。以下说明中提出的实施方式不代表根据所述创新进行的所有实施方式。相反，其仅为符合与本创新相关的特定方面的某些示例。附图中将尽可能采用相同参考数字表示相同或相似部分。

例如，本发明所述创新的示例方面是针对具有将太阳热能传输到传热流体的功能的***和方法。在某些示例性实施方式中，***可利用多个太阳能模块生成热能，每个太阳能模块均包括一个采集器和一个接收器。所述采集器可将日光朝接收器重新定向，从而提高接收器的温度。每个接收器包括输入端口和输出端口，例如，传热流体的流输入端口和流输出端口。

在这种示例***中，可将管道***与接收器的输入端口和输出端口耦合。所述管道***用于容纳从每个接收器吸收热能的传热流体。在一个实施方式中，所述管道***的管段将接收器顺序连接，以将传热流体的温度逐渐提高至所需工作温度。此外，在另一个示例实施方式中，可将串联接收器子组以并行连接或配置的方式连接在一起。

图2为根据本发明所述创新的一个示例实施方式，对以连续配置方式连接的太阳能模块200的示例阵列进行阐释的框图。所述太阳能模块200的阵列包括以行和列设置的多个独立太阳能模块210，还可根据本发明所述创新采用间隔设置。每个太阳能模块210包括用于将日光朝接收器220重新定向的面板（或孔隙），如下文结合图3所进行的详细描述。

图2所示的太阳能模块200的示例阵列包括由输入管230和输出管240的管道***连接的第一子组250和第二子组260。所述输入管230将传热流体从输入容器传输到太阳能模块200的阵列中，以从每个接收器220中吸收热能，从而提高传热流体的温度。所述出口管240将提高至工作温度的传热流体传输到输出容器中。

虽然所述两个子组250、260以并行方式与进口管和出口管230、240连接，所述两个子组250、260中的太阳能模块210可以串行方式与进口管和出口管230、240连接，以减少热损失对***效率的影响，具体如下所述。管段连接独立太阳能模块210。这样，太阳能模块210在输入端口接收传热流体（即本发明所述的“HTF”），逐渐提高输出端口的温度，并将传热流体传输到下一个串联的太阳能模块210的输入端口。所述传热流体继续升温，直到达到出口管240的工作温度。尤其是温度较低（即低于工作温度）的太阳能模块210的热能损失可降到最低。相比之下，在严格并联的现有太阳能模块中，在工作温度下运行的每个太阳能模块的热能损失最大。

图3为根据本发明所述创新的特定实施方式，对示例独立太阳能模块300（例如，聚光太阳能模块）进行阐释的示意图。应注意的是，模块300仅为示例，因为任何适当类型的太阳能模块都可用在根据本发明所述创新的图2所示的***200中。在某些实施方式中，所述太阳能模块300包括采集器344和接收器330。所述太阳能采集器344将从太阳310入射的日光320重新定向，以聚焦在太阳能接收器330上。所述传热流体342经由进口管346流入太阳能接收器330，然后经由出口管348流出太阳能接收器330，以将太阳能转换为热能，并将热能从太阳能接收器330中带走。

一般来说，热损失由传导损失、对流损失和黑体辐射损失组成。只要所述管道***和非孔隙区域通过低导热材料良好绝缘，就可限制传导和对流热损失。更重要的是，传导和对流损失与热接收器和环境之间的温差成正比，而黑体辐射热损失与温差的四次方成正比。这意味着，在较高温度下，黑体辐射损失起主导作用。

在某些示例实施方式中，为大大提高太阳能接收器的热吸收效率，并降低其热能损失，使用特别设计的腔形太阳能接收器，如图4所示。通过采用与实施方式一致的***和方法，可显著降低传导、对流和黑体辐射热损失。应注意的是，热能损失无法完全消除，因为需要有腔体孔隙将聚集的太阳能带进来。（通过连接输入管和连接输出管的热绝缘，易于消除传导热损失）。这种腔形太阳能接收器的热能损失可用以下方程说明：

zlloss SC ~ ^conv^cav \^ cav ~ * a ) ~"~ ^ B^ cav^ cav ,a^~cav ,a \^ cav ~ * s ) C )，其中，下标“cav”表示太阳能接收器的腔体，“cav,a”表示太阳能接收器的腔体孔隙。εcαv指接收器管的发射率

Tcαv =接收器管的表面温度（K）

Tα =环境温度（K）

Ts =天空温度（K）（一般假设为低于环境温度6开尔文）

Acαv =接收器管的表面面积（m2）

Aαv,α =接收器腔体的孔隙面积（m2）

σB =斯蒂芬-玻尔兹曼常数（5.6696 χ10"8 W/m2 K2）

Fcav,a =形状因数

hconv =腔形太阳能接收器内表面的对流传热系数（W/m2℃）

所述对流传热系数在一定程度上与腔体表面温度有关。例如，在某些示例性实施方式中，该系数可根据所述腔体的一套给定几何参数的热力学理论而计算。公式(1)中的所有其他系数为普适常数或可根据特定腔体结构、参数和/或几何形状而轻松确定。

图5为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对一个特定腔形热接收器的腔体内表面温度函数的示例总热能损失进行阐释的图表。应注意的是，该热能损失值仅与腔形接收器的表面温度有关，与聚焦在腔体内的太阳能无关。如上所述，所采集的聚焦在腔体内的太阳能与采光效率有关。尤其是，该采光效率根据太阳能采集器光学器件的几何特征（主要由余弦角损失限定）和反射镜的反射率（通常为反射率为85至95%的镀银反射镜）确定。对于抛物面镜太阳能采集器，该采光效率η0一般可达到80%以上。在这种情况下，可通过任何独立太阳能模块的以下公式得到光热能总转换效率。

η = Pout/Pm = (ηoP,n - P|_)/Pιn (2)

其中，P1n = ES,DN X An PL，如公式(1)所定义；ES,DN为直接标准太阳辐射强度，A1-为太阳能接收器的有效采光面积。Pout为太阳能热接收器的输出热能，可用以下方程表达：

Pout = dQ/dt = (dm/dt)CpAT = (dV/dt)PCpAT (3)

其中，dV/dt为传热流体的流量，V为传热流体的体积，p为传热流体的密度，Cp为传热流体的比热容，ΔT为太阳能接收器进口和出口之间的传热流体温差。

图6为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对具有一套特定/示例几何参数的腔形太阳能接收器的对流热损失与黑体辐射损失的比例进行阐释的图表。在这种实施方式中，在温度范围高于413K（或>140℃）的情况下，所述黑体辐射热损失构成总热损失的主要部分。

图7为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对与图5所示的热损失对应的作为接收器出口传热流体温度函数的示例光热能总转换效率进行阐释的图表。该太阳能模块的采光效率ηo为80%。根据图7所示，独立太阳能模块710的光热转换效率大大低于串联的多个模块720的综合效率，尤其是输出温度达到430K及以上（> 200℃）时。据此，将具有二维跟踪太阳能模块串联特征/串行配置的本发明所述***和方法的创新方面与常规并行配置进行比较说明。

在进一步的示例实施方式中，随着所采集热能的量的变化，传热流体的流量可通过计算机控制模块自动变化，以保持工作温度。例如，由于太阳辐射强度较高，中午可比日出时采集更多能量，但是，最终工作温度保持恒定。图8阐释了为将输出工作温度保持为573K（300℃），作为太阳辐射强度函数的流量之间的其中一种示例关系。在该示例中，30个太阳能模块串联，每个太阳能模块的采光效率为85%，有效采光面积为2.76m2。

在其他示例实施方式中，可对所述流量进行控制，以获得所需的工作温度。图9为根据与本发明所述创新相关的特定方面，对传热流体的流量与工作温度之间的示例关系进行阐释的图表。如图9所示，例如，所述工作温度作为流量函数而波动，本发明所述的***和方法可采用流量调节部件，以达到所需的工作温度。

在进一步的示例实施方式中，如图2所示，两个子组250、260的进口管230与出口管240之间的压降恒定。

所述采集器采集日光中的太阳能，并将其聚焦到接收器220上。每个热接收器具有进口管和出口管，使其内的传热流体流经接收器220。所述出口管上的传热流体温度比进口管上的传热流体温度高。

根据这种***，本发明提出了用于生成热能的各种改进方法。在一个示例实施方式中，用于生成热能的方法包括：在所需工作温度下运行一系列连续的太阳能二维聚光器；获取所采集热能的测量值；以及将传热流体的流量作为所采集热能的测量值的函数自动进行调整；其中，应自动调整所述传热流体的流量，以保持工作温度。

在另一个实施方式中，可使用螺旋形腔体1、2、3，如图4所示。根据公式(1)，所述热损失是腔体内表面与环境之间温度差的函数。为提高光热能转换效率，可尽可能增大传热雷诺数，因为腔体内表面与传热流体之间的传热率与传热流体雷诺数的0.8次方成正比，如以下方程所示：

Nu = 0.023 Reυ 8 Pr" (5)

其中，Re为雷诺数，

Re = £™ (6) μ

Pr为普朗特数，

Pr = - (7) a v =导热系数，[m2/s] μ =导热系数，[mPa sec] a =热扩散系数，[m2/s] λ =导热系数，[W/m K] p =流体密度，[kg/m3] d =管道直径，[m] R =螺旋管半径，[m] U =流体速度，[m/s] n = 0.4，用于流体加热

这样，可将腔体出口处的腔体内表面与传热流体之间的温度差降到最低。为增大传热流体的雷诺数，流量应尽可能大。但是，所述盘管中的流量由于管道中的压降而受到限制，如以下公式所示：

AP = 2p3U2λL/d (8)表示流量管中的压降与流速的平方成正比。

根据方程(3)，对于给定热能输入（恒定太阳辐射强度）的情况，若提高传热流体的流量，将减小温度的递增量（ΔT）。另外，由于每个独立太阳能模块的ΔT较低，可串联多个太阳能模块，以仅在串联链的末端模块上达到所需的工作温度。由于现在并非所有太阳能模块接收器都在工作温度下运行，平均总热损失降低，总热输出增加，光热能总转换效率提高，如图7中的实线曲线602所示。因此，串联太阳能模块的平均效率比每个单个太阳能模块在最高工作温度下运行的配置效率高得多，如阐释现有技术的图1所示。

一般来说，具有实际管道直径、处于实际泵送速度下的串联模块的数量可为10至100。将具有数量超过串联太阳能模块数量的多个太阳能模块的太阳能场并联，以进一步提高流量，由此可提高热输出功率，如图2所示。

重要的是，图7所示的实线曲线720阐释了有很大提高的***光热转换效率。该***级别的光热转换效率比给定温度下的集中接收器或并联接收器的光热转换效率高得多。根据本发明所述创新的二维模块化定日镜阵列被设计为串联成行，多个行并行采集，以增加流通量。在给定聚光率（如图7所示，100）下，假设采光效率为80%，平均***接收器热效率（1000W/m2的DNI下）达到71.6%（300V的传热流体温度下）和69%（350V的传热流体温度下）。

由于上述一个或多个特征，可降低本发明所述的创新***和方法的热能损失，从而提高太阳能模块阵列的采光效率。

图10为根据本发明所述创新的一个或多个实施方式，对示例太阳能采集***10进行阐释的框图。如图10所示，所述太阳能采集***10可包括具有太阳能采集器100的太阳能场20和控制器170，可选地，还包括一个或多个外部***元件30。所述控制器可包括进行、协助或配合采集器控制的一个或多个计算组件、***和/或环境180。如下文详述，这种计算元件可为一个或多个局部计算结构的形式，用于实施和进行本发明所述的特征和功能的完整实施方式，或者，这些元件可分配有一个或多个控制器170，用于配合分布式处理功能。此外，虽然附图中显示与太阳能场20关联，所述控制器170不必紧邻采集器100。太阳能采集***10还可包括一个或多个可选外部装置或***30，用于实施相关计算组件、***和/或环境180，或仅仅包含以分布式设置与其他计算组件一起运行的计算环境元件，以实现本发明所述的功能、方法和/或创新。

对于实施本发明所述创新的一个或多个方面的计算组件和软件，例如，与操作/配置和/或采集器/采集特征相关的计算组件和软件，可通过多种通用或专用计算***环境或配置实施本发明所述的创新。可适用于本发明所述创新的各种示例计算***、环境和/或配置，包括但不限于，个人计算机、服务器或服务器计算装置（例如，路由/连接组件）、手持式或膝上型装置、多处理器***、基于多处理器的***、机顶盒、智能手机、消费电子装置、网络计算机、其他现有计算机平台、包括一个或多个上述***或装置的分布式计算环境等。

本发明所述创新可在计算机可执行指令的一般上下文中进行说明，例如，由计算机、计算组件等执行的程序模块。一般来说，程序模块可包括进行特定任务或执行特定抽象数据类型的例行程序、程序、对象、组件、数据结构等。本发明所述的创新还可在分布式计算环境中/通过分布式计算环境实施，由通过通信网络连接的远程处理装置（例如，30、180）执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储装置的本地和远程计算机存储介质中。

计算组件800还可包括一种或多种计算机可读介质。计算机可读介质可为存在于计算机组件800内、与其相关或可由其存取的任何可用介质。作为示例（并非用于限制），计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在任何信息存储方法或技术中使用的易失性和非易失性、可移动或不可移动介质，例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、CD-ROM、数字视频光盘（DVD）或其他光学存储器、磁带、磁盘存储器或其他磁性存储装置，或可用于存储所需信息，可由计算组件800存取的任何其他介质。通信介质可包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或实施本发明所述功能的其他数据。此外，通信介质可包括有线网络或直接有线接头等有线介质和声音、射频、红外和其他无线介质等无线介质。计算机可读介质的范围还包括任何上述介质的组合。

在本说明书中，“组件、模块、装置”等术语表示可以各种方式实现的任何类型的逻辑或功能过程或块。例如，可将各种块的功能组合到任何其他数量的模块中。每个模块可作为存储于实体存储器（例如，随机存取存储器、只读存储器、CD-ROM存储器和硬盘驱动器）的软件程序，以由中央处理器读取，从而执行本发明所述创新的功能。或者，所述模块可包括经由传输载波传输到通用计算机或处理/图形硬件的编程指令。另外，所述模块可作为执行本发明所述创新具有的功能的硬件逻辑电路***。最终，可用实现预期水平的性能和成本的专用指令（SIMD指令）、现场可编程序逻辑阵列或其任何组合实施所述模块。如本发明中所公开的，可通过计算机硬件、软件和/或固件实施本创新的实施方式和特征。例如，本发明公开的***和方法可以各种方式进行实施，例如，数据处理器（包括数据库的计算机、数字式电子电路***、固件、软件或其组合）。此外，虽然某些公开实施方式对软件等组件进行了说明，但是根据本发明所述创新的***和方法可通过硬件、软件和/或固件的任意组合而实现。另外，本发明所述创新的上述特征和其他方面及原则可在各种环境下实施。可专门构建这些环境和相关应用，用于进行根据本发明所述创新的各种过程和操作，或其可包括通用计算机或由代码选择性地激活或重新配置的计算平台，以提供必要的功能。本发明公开的过程与任何特定计算机、网络、架构、环境或其他仪器没有内在相关性，可通过硬件、软件和/或固件的适当组合而实施。例如，各种多用途机器可使用根据本创新的宗旨编写的程序，或可更方便地构建专用仪器或***，以进行所需的方法和技术。

本发明所述的方法和***的方面，如逻辑方面，可作为编入各种电路***的任何电路***的功能，包括可编程序逻辑装置（“PLD”），例如，现场可编程序门阵列（“FPGA”）、可编程序阵列逻辑（“PAL”）装置、电可编程序逻辑和存储装置和标准基于单元的装置，以及专用集成电路。实施方面的一些其他可行物体包括：存储装置、带有存储器（例如EEPROM）的微控制器、嵌入式微处理器、固件、软件等。另外，可在具有基于软件的电路仿真、离散逻辑（时序、组合）、自定义装置、模糊（神经）逻辑、量子装置和任何上述装置类型的组合微处理器中实施这些方面。所述装置技术可以各种组件的形式提供，例如，互补金属氧化物半导体（“CMOS”）等金属氧化物半导体场效应晶体管（“MOSFET”）技术、发射极耦合逻辑（“ECL”）等双极技术、聚合物技术（例如，硅共轭聚合物和金属共轭聚合物金属结构）、混合模拟技术和数字技术等。

还应注意的是，可利用各种机器可读或计算机可读介质中实施的硬件、固件的任何数量的组合，和/或作为数据和/或指令的任何数量的组合，根据其动作、寄存器传送、逻辑组件和/或其他特征实施本发明公开的各种逻辑和/或功能。可实施这种格式化数据和/或指令的计算机可读介质包括但不限于，各种形式（例如，光学、磁性或半导体存储介质）的非易失性存储介质，和可用于通过无线、光学或有线信号传输介质或其任何组合传输这种格式化数据的载波。由载波传输这种格式化数据和/或指令的示例包括但不限于，通过一个或多个数据传输协议（例如，HTTP、FTP、SMTP等），在因特网和/或其他计算机网络上传输（上传、下载、发送电子邮件等）。

除非上下文另有明确要求，在说明书和权利要求书中，单词“包括”等解释为包含的意义，而不是排他或穷举的意义；即“包括但不限于”。采用单数或复数的单词还分别包括复数或单数。另外，单词“本发明”“下文”“上文”“以下”和有类似重要性的单词表示将该申请作为一个整体，而不是表示该申请的任何特定部分。单词“或”用于表示两个或多个项目的列表，该单词涵盖该单词的所有以下解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目和列表中项目的任意组合。

虽然本发明对本创新的特定示例实施方式进行了特别说明，本创新所属领域的技术人员应理解的是，只要不脱离本发明所述创新的精神和范围，可对本发明所示和所述的各种实施方式进行改变和修改。由此，本发明仅限于附加权利要求和法律适用规则要求的范围。

Claims

1.一种用于生成热能的方法，所述方法包括：

在所需工作温度下运行一系列连续的太阳能二维聚光器；

获取所采集热能的测量值；以及

将传热流体（HTF）的流量作为所采集热能的函数自动调整；

其中，传热流体的流量可自动调整，以保持所述工作温度。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：执行拟合过程，作为实验数据的函数，以优化所述聚光器的数量和/或运行参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，进一步执行所述拟合函数，作为传热流体的雷诺数函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，执行所述拟合函数，作为雷诺数的递增量函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，优化所述聚光器的数量和/或运行参数，以减少黑体辐射损失。

6.一种用于生成热能的方法，所述方法包括：

在由聚光器内传热流体的工作温度提供的特定温度下，运行一系列连续的太阳能二维聚光器；

获取所采集热能的测量值；

根据一个或多个聚光器提供的工作温度的变化，计算温度数据的递增量；以及

确定阵列中包括连续/串行聚光器最佳数量在内的聚光器的最佳设置，将其作为温度数据的递增量函数。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：执行拟合过程，作为实验数据的函数，以优化所述聚光器的数量和/或运行参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，进一步执行所述拟合函数，作为传热流体的雷诺数函数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行所述拟合函数，作为雷诺数的递增量函数。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，优化所述聚光器的数量和/或运行参数，以减少黑体辐射损失。

11.一种用于生成热能的***，所述***包括：

多个太阳能模块，每个所述太阳能模块包括一个采集器和一个接收器，所述采集器将日光朝着所述接收器重新定向，从而提高接收器的温度，每个接收器包括输入端口和输出端口；以及，

管道***，与所述接收器的输入端口和输出端口耦合，所述管道***用于容纳从每个接收器吸收热能的传热流体；

其中，选择所述管道***管段的设置和/或数量，作为拟合过程的函数，以顺序连接接收器，所述拟合过程被作为从聚光器获取的实验数据的函数而执行；

其中，通过所选管段的设置和/或数量提供的传热流体递增量保持所述传热流体的特定温度。

12.根据权利要求11所述的***，其中，执行拟合过程，作为实验数据的函数，以优化所述聚光器的数量和/或运行参数。

13.根据权利要求12所述的***，其中，进一步执行所述拟合函数，作为传热流体的雷诺数函数。

14.根据权利要求13所述的***，其中，执行所述拟合函数，作为雷诺数的递增量函数。

15.根据权利要求11所述的***，其中，作为聚光器的数量和/或运行参数的优化函数，以减少黑体辐射损失。

16.一种用于生成热能的***，所述***包括：

多个太阳能模块，每个所述太阳能模块包括一个收集器和一个接收器，所述收集器将日光朝着所述接收器重新定向，从而提高接收器的温度，每个接收器包括输入端口和输出端口；以及，

其中，所述管道***的管段将接收器顺序连接，以逐渐提高传热流体的温度。

17.根据权利要求16所述的***，其中，所述管段将第一接收器的输出端口与第二接收器的输入端口串连，使所述传热流体顺序流经与多个太阳能模块相关的多个接收器。

18.根据权利要求16所述的***，其中，所述传热流体的温度在每个连续接收器上逐渐升高，在最后一个接收器上达到最终温度。

19.根据权利要求18所述的***，其中，所述传热流体的流量根据所采集热能的量自动变化，以保持最终温度。

20.根据权利要求19所述的***，其中，所采集热能的量随太阳辐射强度的变化而变化。

21.根据权利要求16所述的***，其中，所述多个太阳能模块包括由管段串联的第一子设备和由管段串联的第二子设备，使第一和第二子设备的每个输入端口与输入流连接，第一和第二子设备的每个输出端口与输出流连接。

22.根据权利要求21所述的***，其中，每个子设备上的输入端口和输出端口之间传热流体的压降近似恒定。

23.根据权利要求21所述的***，其中，所述第一子设备传热流体的流量大约与第二子设备传热流体的流量相同。

24.根据权利要求16所述的***，其中，与连续配置的第一接收器关联的黑体辐射损失小于连续配置的第二接收器，在传热流体的连续流动过程中，第二接收器处于第一接收器之后。

25.根据权利要求16所述的***，进一步包括：

输入储存器，与管道***的输入端口耦合；

输出储存器，与管道***的输出端口耦合，所述输入和输出储存器用于储存传热流体；以及

泵，用于对管道***中的传热流体进行加压。

26.根据权利要求16所述的***，进一步包括：控制模块，用于监控传热流体的输出温度、压力和流量，所述控制模块自动调整压力，以将输出温度保持为预定值。

27.一种用于生成热能的方法，所述方法包括：

提供多个太阳能模块，每个所述太阳能模块包括采集器和接收器，所述收集器将日光朝着所述接收器重新定向，从而提高接收器的温度，每个接收器包括输入端口和输出端口；以及，

将所述接收器的输入端口和输出端口与管道***耦合，所述管道***用于容纳从每个接收器吸收热能的传热流体；

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述管段将第一接收器的输出端口与第二接收器的输入端口串联，使所述传热流体顺序流经与多个太阳能模块相关的多个接收器。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述传热流体的温度在每个连续接收器上逐渐升高，在最后一个接收器上达到最终温度。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述传热流体的流量根据所采集热能的量自动变化，以保持最终温度。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，所采集热能的量随太阳辐射强度的变化而变化。

32.根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个太阳能模块包括由管段串联的第一子设备和由管段串联的第二子设备，使第一和第二子设备的每个输入端口与输入流连接，第一和第二子设备的每个输出端口与输出流连接。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，每个子设备上的输入端口和输出端口之间的传热流体的压降近似恒定。

34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述第一子设备传热流体的流量大约与第二子设备的流量相同。

35.根据权利要求27所述的方法，其中，与连续配置的第一接收器关联的黑体辐射损失小于连续配置的第二接收器，在传热流体的连续流动过程中，第二接收器处于第一接收器之后。

36.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：输入储存器，与管道***的输入端口耦合；输出储存器，与管道***的输出端口耦合，所述输入和输出储存器用于储存传热流体；以及，泵，用于对管道***中的传热流体进行加压。

37.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：控制模块，用于监控传热流体的输出温度、压力和流量，所述控制模块自动调整压力，以将输出温度保持为预定值。

38.一种***，包括：一个或多个太阳能模块和/或太阳能接收器；一个或多个控制元件，用于控制所述一个或多个太阳能模块和/或太阳能接收器的参数和/或运行；以及，计算组件，用于处理与所述一个或多个太阳能模块、太阳能接收器和/或控制元件相关的信息和/或指令。

39.至少一个计算机可读介质，包含聚集太阳能的计算机可读指令或配置为执行该指令，所述计算机可读指令包括：处理信息和/或指令的指令，和/或执行符合本发明所述一个或多个步骤或特征的动作的指令。