CN111089431B - 阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***,以其高性能、低成本来突破太阳能光热发电成本高的发展瓶颈。其包括若干相互串/并联的聚光集热单元；聚光集热单元包括支架、固定设置于所述支架上的输热管、固定连接在所述输热管上的集热器、旋转抛物面反射聚光镜以及支撑所述旋转抛物面反射聚光镜的跟踪***；旋转抛物面反射聚光镜的焦点位于所述集热器上；跟踪***包括驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其焦点为中心做上下运动以跟踪太阳高度角的变化的垂直旋转机构，和驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其过焦点向下的垂线为轴线做水平旋转以跟踪太阳方位角的变化的水平旋转机构。

Description

阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***

技术领域

本发明属于太阳能热利用装置领域，具体涉及一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***。

背景技术

太阳能热发电和太阳能高温热利用在国家绿色能源中占重要位置。太阳能发电，没有任何碳排放，是最干净的能源。现在太阳能光伏发电，已基本能平价上网，太阳能发电完全有可能担负起未来主要能源的重担。但是光伏发电只能在有阳光时发电，而电能的大规模直接储存的技术还远没有实现，故只有光伏发电还不能实现稳定的电能供应。而热能却可以实现廉价的大规模储存，太阳能热发电可以在无阳光时继续发电。因此太阳能光伏发电还需要太阳能热发电与之配合互补，才能实现稳定供电。

但太阳能热发电成本与传统能源相比，要高出2~3倍甚至更多，降低热发电成本是目前的关键。而太阳能热发电的成本主要集中在聚光集热***成本过高上，故发展高效且成本低廉的太阳能聚光集热***，是太阳能热发电的关键。

现有的用于太阳能热发电和高温热利用的聚光集热***中，基本上有三种类型，即：槽式、塔式和碟式三种，另有一种菲涅耳式，因效率较低较少采用。这三种聚光集热***用于热发电，都存在成本较高、效能较低的问题。

但是，槽式、塔式、碟式三种***分别有下述一系列固有的缺点，且难以通过技术手段来去除这些缺点，故制约了它们的发展。

槽式聚光发电***，其结构是采用槽式的抛物柱面镜，在焦线位置上放置真空集热管，把阳光汇集在真空集热管上。这是一种发展最早、也是技术发展最成熟的发电***。但是，其主要的、也是固有的缺点是：由于是单向线聚焦，其聚光比只有几十倍，最高集热温度不超过400℃。在热发电中，工作介质温度越高，发电效率越高，一般热发电的工作温度要达六七百度甚至更高达上千度。而槽式的集热温度只有不足400℃，故发电效率低，一般不超15%。

槽式的另一个固有缺点是：槽式***的真空集热管虽可以无限制连接，甚至可连接长达几千米，以实现巨大的***功率，但是，由于真空集热管担负着吸收太阳辐射的功能，是透明的，故难以避免高温辐射热损失。即便采用选择性涂层，其集热管内管的高达近400℃高温热辐射损失仍占不小比例，总长达数千米的集热管，其热损失是一个不小的数字，这也会影响总***的发电效率。

所有这些，使槽式***近些年来其发展前景不乐观。

塔式定日镜聚光***，其结构形式是：在数千亩的场地中央建造一个2~300米高的集热塔，四周放置数以万计的定日镜，每个定日镜跟踪太阳光转动，把反射光投射到集热塔顶端的集热器上。

塔式***主要用于大规模的太阳能热发电，是近年来最受关注的太阳能热发电形式。其聚光比虽低于蝶式旋转抛物面聚光***，但比槽式大得多，可达上千倍，聚热温度也达上千度，可储存热能，发电效率高，故近年来最受人们的关注和青睐。其缺点是投资巨大，技术复杂，成本高，对场地要求也较高，进一步降低成本的难度很大。主要有下面一些固有的问题：

塔式定日镜聚光***的主要缺点是光效率低。每个定日镜的有效截光面积等于其镜面面积再乘以光线入射角的余弦函数。由于定日镜的位置不同，其余弦值也不同，且太阳光线的入射角时刻在变化，故其余弦值也时刻在变化。比如很多位于吸收塔南侧的定日镜，其入射角常大于60度，故其余弦值常小于0.5，也就是说其有效截光面积只有镜面面积的不足0.5. 东西两侧定日镜的余弦值稍大些，也多低于0.7，总之，镜场中一多半的定日镜的余弦值在0.5~0.7间变化，由此造成的镜面损失在30~40%之间。

为获得较高发电效率，定日镜场规模都较大。对大型塔式定日镜场，很多定日镜远离吸热塔1000-2000米，甚至更远。反射光线要穿过这样长的低空距离，空气中稍有尘埃就会造成相当大的能量衰减，其值大约常在20%左右。

仅余弦损失和空气衰减两项损失，就达50%左右。这是塔式定日镜***固有的缺点，难以通过技术改进来消除，从而使这种***成本提高，效率降低。

此外，数千亩的定日镜场要求平整度好；高达数百米的集热塔建造费用很高；每个定日镜跟踪状态都不一样，数万面定日镜各自都需要独立的跟踪***，定日镜跟踪***复杂。所有这些都增加了工程的难度，增加了***的总建造成本。

碟式聚光发电***，其结构是采用碟形旋转抛物面聚光器。其具有比塔式还要高的聚光比，故有最高的集热温度和最高的集热效率，也具有较高的发电效率。这本来是一种最好的聚光方式，但是这种聚光器是一体化机，即单机同时集热和发电，这就造成了成本昂贵。在这种聚光发电***中，每一个聚光镜都配置一个集热器和一台斯特林发电机，并连成一体悬空放置于聚光镜焦点处，且与聚光镜固定连接在一起，形成一个整体，同时运动以跟踪太阳的移动。这使得蝶式聚光发电***的机构笨重复杂，制造成本高，且难以取得较大单机功率。若增大单机功率，就需要增加聚光器面积。但是，随着单机面积增加，其支撑结构就越庞大复杂，随之其成本也就成指数规律增大，造成整个***成本昂贵。故目前碟式发电***仅用于偏远缺电地区的小规模发电，其聚光镜面积一般在几十平方米内，不适合搞成大的发电***。

近年来有不少人想努力改进聚光器的性能，如下面的专利，但都未能从根本上解决问题。

专利公开号CN102606430A的发明专利，其基本点是把集热器置于一个集热塔上，以实现把旋转抛物面聚光镜和集热器分开，这有利于把聚光镜做大。由于集热塔的存在，该发明把旋转抛物面聚光镜分成左右两部分，分别对应于位于集热塔上的两个集热器。左右两个半圆形抛物面聚光镜围绕集热塔中心轴线作圆周运动以跟踪太阳方位角运动，同时在圆形轨道上做上下圆周运动以跟踪太阳高度角变化。两个集热器也需要围绕集热塔轴线做圆周运动，以对应抛物面聚光镜方位角运动，同时两个集热器也需要做俯仰运动以适应抛物面聚光镜跟踪太阳高度角的上下圆形轨道的运动。该专利的特点是把聚光器和集热器分离开，有利于聚光器做大，但这点反而不利于降低造价，过大的聚光镜必然增加过多支撑结构，会使成本呈指数规律大大上升。另一方面，集热器仍须做圆周运动和高度角俯仰的运动，这给热量的高效传输设备的制造和安装造成很大困难，尤其是对高温传热工质的密封等造成困难，使成本上升；此外又增加一个集热塔，使制作成本会进一步增大。

目前太阳能聚光集热发电和热利用的关键问题是与传统能源相比成本太高，降低***成本是问题的关键，该发明却使***复杂，大大增加了成本，因此该发明意义有限。

目前塔式、槽式、碟式聚光发电***已应用了几十年，已形成强大的传统惯性，人们总是在这三者圈子里进行思考。虽不断有改进，但总是在这三种形式的基础上做局部改进。虽然其技术也渐趋成熟，但基本结构没有变化，基本性能没有改变，一直存在上述的种种固有的不足，尤其是效率低、成本过高的缺点还没有从根本上改变。目前光热发电成本还2-3倍的高于平价电，难以实现平价上网，其主要原因是聚光***成本过高，影响着太阳能热发电的进一步发展。与之形成对比的是光伏发电，已基本实现平价上网。但光伏发电只能白天有太阳时发电，而电能又难以储存，仅光伏发电难以保证电能的连续稳定供应，这就需要可以进行热能储存的光热发电与之互补。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述聚光***存在的不足，提供一种阵列式固定集热器的旋转抛物面太阳能聚光集热***，以其高性能、低成本来突破太阳能光热发电成本高的发展瓶颈。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其关键技术在于：其包括若干相互串/并联的聚光集热单元；

所述聚光集热单元包括支架、固定设置于所述支架上的输热管、固定连接在所述输热管上的集热器、旋转抛物面反射聚光镜以及支撑所述旋转抛物面反射聚光镜的跟踪***；

所述旋转抛物面反射聚光镜的焦点位于所述集热器上；

所述跟踪***包括驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其焦点为中心做上下运动以跟踪太阳高度角的变化的垂直旋转机构，和

驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其过焦点竖直向下的垂线为轴线做水平旋转以跟踪太阳方位角的变化的水平旋转机构；

若干所述聚光集热单元的输热管相互串/并联。

作为本发明的进一步改进，所述垂直旋转机构包括固定设置在所述水平旋转机构上的至少两条同轴弧形轨道、支撑结构和第一驱动机构，所述旋转抛物面反射聚光镜通过所述支撑结构设置在所述同轴弧形轨道上，所述第一驱动机构驱动所述旋转抛物面反射聚光镜沿所述同轴弧形轨道运动。

作为本发明的进一步改进，所述支撑结构包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜固定连接的支撑杆，所述支撑杆下端通过至少一组第一滚轮与所述同轴弧形轨道接触，一组中的两个第一滚轮分别置于所述同轴弧形轨道上下两侧。

作为本发明的进一步改进，所述第一驱动机构为：

剪式伸缩机构，所述剪式伸缩机构包括剪式伸缩架和驱动所述剪式伸缩架动作的电动推杆一，所述剪式伸缩架一端与所述水平旋转机构铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜的底部或其所述的支撑结构铰连；

或电动推杆二，所述电动推杆二一端与所述水平旋转机构铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜的底部或其所述的支撑结构铰连。

作为本发明的进一步改进，所述支撑结构包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜固定连接的连接杆和设置在所述支架或集热器上的转盘，多个所述连接杆向所述集热器延伸并与所述转盘铰连，多个所述连接杆用于悬吊所述旋转抛物面反射聚光镜，多个所述连接杆上端转轴的轴心线穿过所述旋转抛物面反射聚光镜的焦点。

作为本发明的进一步改进，所述水平旋转机构包括固定设置的圆弧形水平轨道、设置在所述圆弧形水平轨道上的底盘以及驱动所述底盘沿所述圆弧形水平轨道旋转移动的第二驱动机构。

作为本发明的进一步改进，所述底盘上至少设置有三个第二滚轮，所述第二滚轮与所述圆弧形水平轨道相配合，至少一个所述第二滚轮通过第二驱动机构驱动，所述第二驱动机构为电机减速机构。

作为本发明的进一步改进，所述输热管是由内外两层不锈钢管制成，内管传输传热介质，外管内侧镀高反射膜，内外管之间的夹层为真空。

作为本发明的进一步改进，所述集热器的底面作为吸热面，所述旋转抛物面反射聚光镜的反射聚光光斑的直径为10-50cm。

作为本发明的进一步改进，当集热器只用其底面作为吸热面时，所述旋转抛物面反射聚光镜采用旋转抛物面整个下半部分或部分下半部分作为反射面；

当采用整个或多半个所述旋转抛物面作为聚光镜的反射面时，所述集热器采用灯泡形状的吸热器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明的关键是突破碟式抛物面聚光***中集热器也要跟踪太阳运动的传统模式，即把集热器与旋转抛物面反射聚光镜（即蝶式聚光镜）分离开，且把集热器固定起来，以利于集热器与输热管的固定连接。在本发明中，集热器是固定不动的，即不再跟踪太阳运动，仅使旋转抛物面聚光镜跟踪太阳运动，并实现把太阳光汇聚到集热器的吸热面上。这种结构会带来多方面的利益：

（1）本发明的主要优点之一是聚光比大，集热温度高，不仅比槽式高，比塔式也高，可以实现2~3000倍的聚光比，很容易达到1000℃以上的集热温度。我们知道集热器的集热温度越高，其能量品质越高，发电效率也越高。

（2）本发明的另一个主要优点是：由于集热器与聚光器分开，而集热器是固定不动的，故可以实现各集热器之间的固定连接，方便采用高效隔热的输热管道，把高达上千度的高温高压的传热介质汇聚在一起，从而形成一个巨大的集热、储热***，以实现不管有无阳光，都能连续供热、发电。

一般蝶式旋转抛物面聚光集热***，由于集热器和聚光器固定在一起，时时刻刻都随太阳运动，两个集热器之间的连接只能靠软管或活动接头连接，但对于高达上千度的高温高压的传热介质，所用的软管和活动接头的制作将是个难以解决的难题。所以蝶式发电都是单个聚光器单机发电，不搞集热器连接，故不适合搞成大的***发电。而本发明，由于集热器是固定的，这些矛盾就解决了。固定的集热器很容易用隔热良好的真空隔热的不锈钢输热管道连接起来，很容易把数以万计的集热器依次连接成一个巨大的输热、储热***，以实现大功率的发电。

（3）在本发明中，聚光镜的反射光线的行程只有几米，几乎没有光能量衰减，这点相比于塔式反射光行程达1~2千米造成严重的光能衰减，是一个很大的优点。另一方面，本发明的聚光镜在跟踪太阳时，没有塔式定日镜那样的余弦损失，其全天采光面积时时刻刻都保持恒定不变，早晚和中午的差别很小，光效率很高，接近100%。这是相对于塔式很大的优势。

（4）旋转抛物面的一个重要特性是其聚光性能与面积大小无关。我们利用旋转抛物面聚光镜无论其大小都具有的最高的聚光比和最高的聚光温度这一特性，在设计单个聚光镜时，选择单位面积造价最低的设计方案。一般来说，单个聚光镜面积越小，单位面积造价越低。相反，随着单个聚光镜面积的增加，支撑结构也越复杂，其单位面积制造成本将呈指数规律迅速增加。但考虑到跟踪***、支撑***等因素，也不是越小越好。本发明可以综合考虑各方面因素，选择一个最佳单个面积的方案。利用这一选择优势，可以大幅降低***制作成本。

（5）本发明的输热管道采用外管内侧镀高反射膜的真空不锈钢管，既可隔绝对流和传导热损失，也可隔绝辐射热损失，与槽式***的玻璃真空管的高温辐射热损失相比，其辐射热损失要小得多。适合长距离高温高压传热。

（6）我们知道塔式***的定日镜，每一台都处于不同的运行状态，各自需要独立的信号***。在本发明中，不仅***中的每个聚光器是完全一样的，而且跟踪***、讯号***、跟踪方式也是完全一样的，甚至连运行状态也都是完全一样的，这为我们制作产品和控制运行带来极大好处。一个大的集热***或集热发电***，往往需要几千、几万套甚至几十万套聚光镜，这就可以大规模自动化生产，以降低制作成本；也可采取集中自控运行，以降低运行成本。

（7）在本发明中，可以设计成集热器的底面做吸热面，反射光线只从集热器下方投射到底面上，且光斑直径限制在十几厘米的范围里，这样集热器就可以做得小巧紧凑，四周及顶面可以采取较好的隔热保温措施，只留底面作为吸热面，可大大减小散热面，减少热损失，有利提高效率降低成本。

（8）本发明的集热器的支撑架只有几米高，完全可以在工厂制造，在现场安装。这与塔式发电需要建造一个数百米高的集热塔，需要现场施工建造，形成鲜明的对比，可大大减低建造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明聚光集热***的结构示意图。

图2是聚光集热单元的实施例一的结构示意图。

图3是图2中跟踪***的结构示意图。

图4是聚光集热单元的实施例二的结构示意图。

图5是聚光集热单元的实施例三的结构示意图。

图6是采用旋转抛物面整个下半部分或部分下半部分作为反射面的示意图。

图7是采用旋转抛物面的大部分或全部作为反射面时示意图。

其中：其中：1支架、1-1横梁、1-2立柱、2输热管、3集热器、4旋转抛物面反射聚光镜、41反射面、5太阳光线、6底盘、7支撑转轴、8第二滚轮、9圆弧形水平轨道、10同轴弧形轨道、11支撑杆、12第一滚轮、13第一驱动机构、13-1剪式伸缩架、13-2电动推杆一、13-3电动推杆二、14第二驱动机构、15支撑架、16转盘、17连接板、18连接杆、19地面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其包括若干相互串/并联的聚光集热单元；所述聚光集热单元通过输热管2实现相互串/并联，形成所述的聚光集热***。

如图2至图5所示，所述聚光集热单元包括支架1、固定设置于所述支架1上的输热管2、固定连接在所述输热管2上的集热器3、旋转抛物面反射聚光镜4以及支撑所述旋转抛物面反射聚光镜4的跟踪***；所述支架1包括横梁1-1和支撑所述横梁1-1的立柱1-2，所述输热管2悬空吊挂在所述横梁1-1上；所述集热器3固定设置于所述输热管2的正下方，与所述输热管2连通。

所述输热管2是由内外两层不锈钢管制成，内管传输传热介质，外管内侧镀高反射膜，以隔绝高温辐射热损失，内外管之间的夹层为真空，形成真空隔热层。所述输热管2，也可由其它采取高效隔热保温措施的管道制成。

所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点位于所述集热器3上，以保证反射光线都能汇聚于集热器3上。

所述跟踪***包括驱动所述旋转抛物面反射聚光镜4以其焦点为中心做上下运动以跟踪太阳高度角的变化的垂直旋转机构，和驱动所述旋转抛物面反射聚光镜4以其过焦点竖直向下的垂线为轴线做水平旋转以跟踪太阳方位角的变化的水平旋转机构；所述跟踪***还包括控制装置，所述控制装置包括太阳方位角自控信号装置和太阳高度角自控信号装置；所述太阳方位角自控信号装置控制所述水平旋转机构运行，所述太阳高度角自控信号装置控制所述垂直旋转机构运行。由于若干所述聚光集热单元的跟踪***完全同步，因此若干聚光集热单元的跟踪***可并联并采用同一控制装置控制所有的垂直旋转机构和水平旋转机构。

如图2所示，所述水平旋转机构包括固定设置在地面19上的圆弧形水平轨道9、设置在所述圆弧形水平轨道9上的底盘6以及驱动所述底盘6沿所述圆弧形水平轨道9旋转移动的第二驱动机构14；所述底盘6上至少设置有三个第二滚轮8，所述第二滚轮8与所述圆弧形水平轨道9相配合，至少一个所述第二滚轮8通过第二驱动机构14驱动，所述第二驱动机构14为电机减速机构，连接有电机减速机构的第二滚轮8为主动轮；所述太阳方位角自控信号装置控制所述第二驱动机构14动作。

所述的底盘6的旋转中心轴位于所述集热器3的正下方，即其中心与所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点的连线垂直于地面19。所述圆弧形水平轨道9的圆心与所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点的连线垂直于地面19。

所述底盘6的底部中心固定设置有支撑转轴7，所述支撑转轴7与固定在地面上的转轴支撑装置连接，起到支撑所述底盘6的作用，且限制所述底盘的旋转轨迹。

作为另一种实施方式，所述第二驱动机构14也可以通过传动机构驱动所述支撑转轴7旋转以带动整个底盘6旋转以跟踪太阳方位角变化。

如图3所示，为所述垂直旋转机构的一种实施方式，其包括固定设置在所述水平旋转机构上的两条同轴弧形轨道10、支撑结构和第一驱动机构13，所述旋转抛物面反射聚光镜4通过所述支撑结构设置在所述同轴弧形轨道10上，所述第一驱动机构13驱动所述旋转抛物面反射聚光镜4沿所述同轴弧形轨道10运动。由于太阳高度角变化在90度范围内，因此所述同轴弧形轨道10的长度约为圆的1/4长，即其圆心角约90度。

所述同轴弧形轨道10至少两条，其圆心的连线平行于地面且穿过所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点。所述第一驱动机构13驱动所述旋转抛物面反射聚光镜4沿同轴弧形轨道10做上下运动，以跟踪太阳高度角变化。

所述支撑结构包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜4固定连接的支撑杆11，所述支撑杆11下端通过至少一组第一滚轮12与所述同轴弧形轨道10接触，一组中的两个第一滚轮12分别置于所述同轴弧形轨道10上下两侧，使其既可以在同轴弧形轨道10上顺畅的滚动以跟踪太阳高度角变化，又不脱离同轴弧形轨道10，具有较好的稳定性。所述同轴弧形轨道10至少两个，每个同轴弧形轨道10对应至少两个支撑杆11。

作为等同替换形式，所述旋转抛物面反射聚光镜4背面可固定设置齿条，所述的第一驱动机构13为电机减速机构或步进电机，其输出轴固定设置齿轮与所述齿条啮合。

如图5所示为垂直旋转机构的另一种实施方式，其包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜4固定连接的连接杆18和设置在所述支架1或集热器3上的转盘16，本实施例中所述转盘16设置在所述集热器3的顶部；多个所述连接杆18向所述集热器3延伸并与所述转盘16铰连，参见图5，所示转盘16两侧设置有向下延伸的连接板17，所述连接杆18顶端与所述连接板17铰连，并绕其连接点可旋转。

多个所述连接杆18用于悬吊所述旋转抛物面反射聚光镜4，多个所述连接杆18分别置于所述集热器3的两侧，多个所述连接杆18上端转轴的轴心线穿过所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点。所述连接杆18为四根为宜。

如图3和图4所示为所述第一驱动机构13的两种不同的实施方式。

参见图3，所述第一驱动机构13为剪式伸缩机构，所述剪式伸缩机构包括剪式伸缩架13-1和驱动所述剪式伸缩架13-1动作的电动推杆一13-2，所述剪式伸缩架13-1一端与所述水平旋转机构铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜4的底部或其所述的支撑结构铰连。本实施例中，所述同轴弧形轨道10通过固定设置在转盘底盘6上的支撑架15固定，所述剪式伸缩架13-1一端铰连在所述水平旋转机构上，另一端与支撑杆11的底部末端铰连，所述太阳高度角自控信号装置控制所述电动推杆一13-2动作以跟踪太阳高度角变化。

参见图5，在该实施方式中也采用了剪式伸缩机构，其中剪式伸缩架13-1一端与固定在所述底盘6上的立柱铰连，另一端与连接杆18的底部末端铰连。

参见图4，所述第一驱动机构13为电动推杆二13-3，所述电动推杆二13-3一端与所述支撑架15铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜4的底部或所述的支撑杆11铰连。所述太阳高度角自控信号装置控制所述电动推杆二13-3动作以跟踪太阳高度角变化。

如图2和图3所示，所述集热器3的底面作为吸热面，所述旋转抛物面反射聚光镜4的焦点与集热器3的吸热面中心重合，以保证反射光线5都能汇聚于集热器3上。所述旋转抛物面反射聚光镜4的反射聚光光斑的直径为10-50cm。

当集热器3只用其底面作为吸热面时，所述旋转抛物面反射聚光镜4的聚光镜部位的选取如图6所示，采用旋转抛物面4整个下半部分或部分下半部分作为反射面41。

如图7所示，所述的旋转抛物面反射镜4，若采用旋转抛物面的大部分或全部作为反射面41时，则集热器3的吸热面要采用灯泡型，以接受来自侧上方的反射光，同时，设置集热器3距离输热管2的距离要适当增大，以不影响旋转抛物面反射镜4的向上运动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：其包括若干相互串/并联的聚光集热单元；

所述聚光集热单元包括支架（1）、固定设置于所述支架（1）上的输热管（2）、固定连接在所述输热管（2）上的集热器（3）、旋转抛物面反射聚光镜（4）以及支撑所述旋转抛物面反射聚光镜的跟踪***；

所述旋转抛物面反射聚光镜（4）的焦点位于所述集热器（3）上；

所述跟踪***包括驱动所述旋转抛物面反射聚光镜（4）以其焦点为中心做上下运动以跟踪太阳高度角的变化的垂直旋转机构，和

驱动所述旋转抛物面反射聚光镜（4）以其过焦点向下的垂线为轴线做水平旋转以跟踪太阳方位角的变化的水平旋转机构；

若干所述聚光集热单元的输热管（2）相互串/并联。

2.根据权利要求1所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述垂直旋转机构包括固定设置在所述水平旋转机构上的至少两条同轴弧形轨道（10）、支撑结构和第一驱动机构（13），所述旋转抛物面反射聚光镜（4）通过所述支撑结构设置在所述同轴弧形轨道（10）上，所述第一驱动机构（13）驱动所述旋转抛物面反射聚光镜（4）沿所述同轴弧形轨道（10）运动。

3.根据权利要求2所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述支撑结构包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜（4）固定连接的支撑杆（11），所述支撑杆（11）下端通过至少一组第一滚轮（12）与所述同轴弧形轨道（10）接触，一组中的两个第一滚轮（12）分别置于所述同轴弧形轨道（10）上下两侧。

4.根据权利要求2所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述第一驱动机构（13）为

剪式伸缩机构，所述剪式伸缩机构包括剪式伸缩架（13-1）和驱动所述剪式伸缩架（13-1）动作的电动推杆一（13-2），所述剪式伸缩架（13-1）一端与所述水平旋转机构铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜（4）的底部或其所述的支撑结构铰连；

或电动推杆二（13-3），所述电动推杆二（13-3）一端与所述水平旋转机构铰连，另一端与旋转抛物面反射聚光镜（4）的底部或其所述的支撑结构铰连。

5.根据权利要求2所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述支撑结构包括多个与所述旋转抛物面反射聚光镜（4）固定连接的连接杆（18）和设置在所述支架（1）或集热器（3）上的转盘（16），多个所述连接杆（18）向所述集热器（3）延伸并与所述转盘（16）铰连，多个所述连接杆（18）用于悬吊所述旋转抛物面反射聚光镜（4），多个所述连接杆（18）上端转轴的轴心线穿过所述旋转抛物面反射聚光镜（4）的焦点。

6.根据权利要求1所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述水平旋转机构包括固定设置的圆弧形水平轨道（9）、设置在所述圆弧形水平轨道（9）上的底盘（6）以及驱动所述底盘（6）沿所述圆弧形水平轨道（9）旋转移动的第二驱动机构（14），圆弧形水平轨道（9）的中心在旋转抛物面反射镜焦点的竖直向下的垂线上。

7.根据权利要求6所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述底盘（6）上至少设置有三个第二滚轮（8），所述第二滚轮（8）与所述圆弧形水平轨道（9）相配合，至少一个所述第二滚轮（8）通过第二驱动机构（14）驱动，所述第二驱动机构（14）为电机减速机构。

8.根据权利要求1所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述输热管（2）是由内外两层不锈钢管制成，内管传输传热介质，外管内侧镀高反射膜，内外管之间的夹层为真空。

9.根据权利要求1所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：所述集热器（3）的底面作为吸热面，所述旋转抛物面反射聚光镜（4）的反射聚光光斑的直径为10-50cm。

10.根据权利要求1所述的阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热***，其特征在于：当集热器（3）只用其底面作为吸热面时，所述旋转抛物面反射聚光镜（4）采用旋转抛物面的整个下半部分或部分下半部分作为反射面；

当采用整个或多半个旋转抛物面作为所述反射聚光镜（4）的反射面时，所述集热器（3）采用灯泡形状的吸热器。

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