采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能集热装置，特别是一种采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置，属于太阳能利用技术领域。


背景技术：

2.为了将太阳能转化为更高品位的热能，需要通过聚光方式来获得更高温度的工质，聚光方式包括线聚焦(槽式、线性菲涅尔式)和点聚焦方式(塔式、碟式)，其中线聚焦方式由于成本低、适用范围广而得到更多的推广应用。
3.目前的线聚焦方式还存在以下不足：1)集热装置建造成本偏高，相对于传统及其它能源优势不明显；2)由于存在大量的转动部件，结构复杂且故障率高，使得设备的维护成本高。3)单位面积地面的太阳能利用率低，因为反射镜的转动，为了避免相互遮挡，反射镜阵列间需要留有一定的间距，槽式集热器和线性菲涅尔式集热器的单位面积地面太阳能利用率仅约为55％和65％。此外，槽式集热器还存在装置偏重、抗风性能要求高等不足，线性菲涅尔式还存在聚光比偏低等不足。
4.对了解决上述问题，出现了反射镜固定放置、接收器随光线移动的新式聚光集热装置，使得集热装置的建造及维护成本显著降低，同时单位面积地面的太阳能利用率可高达90％，具体技术方案有“202110052075.4反射固定式线聚焦集热单元及反射固定式线聚焦集热装置”、以及“202110052076.9采用转杆式调节接收器的反射镜固定式聚光集热装置”等。为了适合用于高压介质等对管路要求高的系统，同时减少聚光分散性，出现了接收器固定、反射镜随光线移动的新式聚光集热装置，具体技术方案有“202210967553.9采用摆动反射式偏抛物线反光面的线聚焦集热装置”。但上述新式聚光集热装置在工作时，聚光光斑会随着太阳光偏离角(太阳入射角与当地纬度的差值)的增加而增大，聚光比和聚光效果下降，一方面造成冬夏季聚光效果明显变差，另一方面造成了单日内太阳聚光比的波动较大，影响了使用效果。


技术实现要素：

5.为克服现有技术中的上述问题，本技术提出了一种采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置，其特征在于，包括反射镜模块、摆动模块和接收器模块；
6.该反射镜模块包括基体和形成在该基体的上表面的若干反射镜面，该反射镜模块具有向下突出的呈圆弧形的支撑面，各反射镜面沿第一轴线方向顺次布置，各反射镜面均沿第二轴线方向延伸，将每一反射镜面在第一虚拟面上的截面称为第一截面，该第一截面呈直线状或向下突出的圆弧形，将第一截面的两个端点之间的连线称为基准线段，各基准线段的中心点分布在第一虚拟圆上；该第一虚拟面为一竖直平面、且沿第一轴线方向延伸；该支撑面与第一虚拟圆同轴设置；反射镜模块的初始朝向为反射镜模块的开口面水平朝上；反射镜模块的开口面是指反射镜模块在第一虚拟面上截面的端点连线沿第二轴线方向拉伸形成的平面；
7.该摆动模块包括基座、滚动杆、圆弧齿条、齿轮和驱动马达，该滚动杆水平设置、并转动地安装在基座上，圆弧齿条固定安装在反射镜模块的底部，齿轮与圆弧齿条啮合，驱动马达固定安装在基座上，且驱动马达的输出轴连接在齿轮上；反射镜模块活动地支撑在滚动杆上，该驱动马达能够驱动反射镜模块以该第一虚拟圆的中轴线为轴线进行摆动，基座可以是素土地面、水泥硬化地面、混凝土基座或者是安装在地面上的金属基座；
8.接收器模块包括接收器和接收器固定杆，接收器通过接收器固定杆支撑在地面上；
9.第一轴线方向与第二轴线方向均沿水平方向延伸，且相互垂直。
10.本技术是基于同弧所对的圆周角相等原理进行的设计，实现了在接收器固定的情况下，当太阳光的入射角度发生变化时，太阳光仍可以较好地汇聚，反射镜面的阶数越多，越接近于点聚焦。本技术中的聚光装置具备了固定式接收器集热器的全部优点：适用于高压介质系统，如dsg(直接蒸汽发生系统)；减少可移动部件，降低转动设备的投资费用，提升系统运行可靠性；单位占地面积太阳能利用率高，相对槽式集热器单位占地面积利用率提高了约30％；相对于反射镜固定式提升了聚焦效果，减少光斑大小20％以上。
11.本技术同时解决了现有固定式接收器集热器(“202210967553.9采用摆动反射式偏抛物线反光面的线聚焦集热装置”)所存在的以下问题：聚光光斑由于随着太阳光偏离角的增加而增大，聚光比和聚光效果下降，造成冬夏季聚光效果明显变差，以及单日内太阳聚光比的波动较大，影响使用效果。
12.本技术相对于同样接收器固定放置的线性菲涅尔式集热器，解决了多个反光镜单元均需要控制转动所带来的问题，减少了控制和转动设备，降低成本，同时减少集热器单体内的遮挡光学损失，提高太阳能利用率。
13.此外，摆动模块通过利用齿条+齿轮代替传统槽式的转动轴+支撑杆的方式，简化了结构，降低了成本，同时隐藏了转动部件，更加美观。
14.本技术中的反射镜面的第一截面可以为直线状或圆弧形，当第一截面为直线状时，能够提高反射镜的加工效率，并降低加工成本。当第一截面为圆弧形时，能够进一步提高聚光比。相较于采用直线状，第一截面采用圆弧形时，能够提升聚光比2～10倍。
15.本聚光装置能够适用于现有的各种可利用太阳能的接收器，接收器具体为真空集热管、腔式集热管、光伏板或光化学反应器。且本聚光装置不但能够用于太阳能的热能利用，还能够用于太阳能光伏发电以及太阳能光化学反应等场所。
16.整体而言，本技术具有适用范围广，聚光效果稳定，建造成本低、太阳能利用率高等优势，相对于现有的定接收器技术，聚光光斑宽度的变化幅度由300％以上降低至25％以下，同时聚光比提升了2～5倍、相对于已商业化的线聚焦集热器，降低成本20％以上、单位面积的太阳能利用率提升20％以上。
17.具体地，第二轴线方向与东西方向之间的夹角为0～5
°
。在具体布置聚光装置时，第二轴线方向应尽量沿东西方向延伸，由于地理条件或成本因素，需要偏离东西方向时，第二轴线方向与东西方向之间的夹角不要大于5
°
。上述设计能够使太阳光的偏离角范围最小，当工作时间段为8:00～16:00时，对于本聚光方式，太阳光的偏离角的范围为-10
°
～10
°
，随着第二轴线方向逐渐向南北方向偏转，太阳光的偏离角的范围逐渐增大，当第二轴线方向沿南北方向延伸时，太阳光的偏离角的范围为-22
°
～22
°
。此外，对于本聚光装置，太
阳光的偏离角范围越大，各反射镜单元之间的遮挡或间隙漏光越多，太阳能利用率越低，因此对于本装置，采用东西方向能够最大化地利用太阳能，同时降低反射镜的材料和成本。
18.具体地，该反射镜模块从初始朝向向两侧转动的角度范围为15
°
～25
°
。即反射镜模块从初始朝向向一侧转动的角度范围为15
°
～25
°
，向另一侧转动的角度范围也为15
°
～25
°
。反射镜模块从初始朝向向两侧转动的角度可以相同，也可以不同，而槽式集热器的反射镜向两侧的转动范围约为80
°
，本聚光方式相对现有线性聚光方式实现了反射镜的小角度转动，减少了反射镜的相互遮挡，提高了太阳能和土地的利用率，同时减少了高度和风阻，提高了稳定性，适用于屋面布置及大风多发地区。
19.具体地，为最大限度地收集太阳光，反射镜模块摆动时的角速度是所在地区的太阳沿南北向移动时的角速度的2/3。反射镜模块采用上述角速度进行摆动，能够最大限度地将所接收的阳光反射到接收器上。
20.进一步，每个反射镜面分别位于独立的基体上，适用于反射镜阶数多的情况，可以减少安装难度，提高反射镜的精度；或者全部的反射镜面位于一个基体上，适用于反射镜阶数少的情况，可以减少基体的用料和装置的造价。
21.具体地，位于初始朝向的反射镜面、支撑面的线形以及接收器的位置采用如下步骤确定：
22.(11)确定反射镜模块的开口宽度，确定反射镜面所在圆弧的半径，确定圆弧形下表面所在圆弧的半径，确定该聚光装置所在地区的纬度，确定工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，确定反射镜面的基准线段的尺寸；
23.设定l为反射镜模块的开口宽度，rb为反射镜面所在圆弧的半径，rc为支撑面所在圆弧的半径，θ为聚光装置所在地区的纬度，β为工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，m为反射镜面的基准线段的尺寸；
24.(12)以点o为圆心，以rb为半径绘制第一虚拟圆，在第一虚拟圆上确定点a和点b，使点a和点b位于同一水平线上，且点a和点b之间的距离为l，点a和点b之间的劣弧线段呈向下突出的圆弧形；
25.(13)以点o为起点沿y轴正向绘制直线s，将该直线s沿顺时针转动θ角度后，该直线s与第一虚拟圆的交点确定为点c；点c为接收器的位置；
26.(14)将点c以点o为圆心逆时针转动β角度后的位置确定为点d；
27.(15)确定反射镜面的基准线段，具体步骤如下：
28.(15.1)在该劣弧上选取一点作为第一基准点，绘制长度为m、且经过该第一基准点的第一线段，该第一线段符合如下要求：第一基准点为该第一线段的中心点，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，该第一线段的中心点的反射光经过点d；该第一线段作为一个第一截面的基准线段；
29.(15.2)以该第一线段为基础，依次确定其余反射镜面所应对的基准线段的位置，每根基准线段均符合如下要求：
30.(15.2.1)基准线段的长度均为m；
31.(15.2.2)基准线段的中心点位于劣弧上，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，基准线段的中心点的反射光经过点d；
32.(15.2.3)当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率小于基准线段的斜
率时，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线与竖直方向之间的夹角的角度等于太阳光工作时间范围内的最小入射角的角度；当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率大于基准线段的斜率时，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线经过点d。
33.(16)以点o为圆心，以rc为半径绘制第二虚拟圆，在第二虚拟圆上确定点e和点f，使点e和点o的连线经过点a，点f和点o的连线经过点b，劣弧为支撑面在第一虚拟面上的截面；
34.在布置基准线段时，位于最左端的基准线段与劣弧的左端点之间不能满足设置一根基准线段的要求，且位于最右端的基准线段与劣弧的右端点之间不能满足设置一根基准线段的要求，以能够最大限度地在整个中布置基准线段。为便于布置各基准线段，第一基准点优选在劣弧的左端点或右端点。本技术中，太阳入射角定义为太阳高度角的余角在第一虚拟面上的投影的角度。
35.具体地，m＝(0.01～0.2)l，支撑面的半径为第一虚拟圆的半径的1.01～1.2倍。
36.采用上述步骤，能够方便、快捷并精准地确定接收器的位置，以及反射镜面、支撑面的线形和位置。该设计方法实现了太阳光在偏离角范围内变化时，各反射镜面的中心点的反射光汇聚在一个固定的点上。该设计方法能够实现在最大化接收太阳光的前提下，尽可能减少反射镜面的数量，进而减少成本。
附图说明
37.图1为本技术中聚光装置的第一种实施例的结构示意图。
38.图2为摆动模块的结构示意图。
39.图3为本技术中聚光装置的第一种实施例的运行示意图。
40.图4为本技术中聚光方式的第一种实施例在不同太阳入射角下的聚光模拟图，其中图4(a)为太阳入射角等于当地纬度(32
°
)时的聚光模拟图，图4(b)为太阳入射角等于最小入射角(2
°
)时的聚光模拟图。
41.图5为现有技术中聚光方式的第一种实施例在不同太阳入射角下的聚光模拟图，其中图5(a)为太阳入射角等于当地纬度(32
°
)时的聚光模拟图，图5(b)为太阳入射角等于最小入射角(2
°
)时的聚光模拟图。
42.图6为本技术中聚光装置的第二种实施例的结构示意图。
43.图7为本技术中聚光装置的第二种实施例的设计辅助图。
具体实施方式
44.在各附图中，第一轴线w的延伸方向为第一轴线方向，第二轴线v的延伸方向为第二轴线方向，第一轴线方向与第二轴线方向均沿水平方向延伸，且相互垂直。
45.实施例1
46.以下首先对采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置的结构进行说明，请参阅图1～图2，该聚光装置包括反射镜模块10、摆动模块20和接收器模块30；
47.该反射镜模块10包括基体11和形成在该基体的上表面的若干反射镜面12，该反射
镜模块10具有向下突出的呈圆弧形的支撑面13，各反射镜面12沿第一轴线方向w顺次布置，各反射镜面12均沿第二轴线方向v延伸，将每一反射镜面12在第一虚拟面上的截面称为第一截面，该第一截面呈直线状，将第一截面的两个端点之间的连线称为基准线段，各基准线段的中心点分布在第一虚拟圆上；该第一虚拟面为一竖直平面、且沿第一轴线方向w延伸；该支撑面13与第一虚拟圆同轴设置；反射镜模块10的初始朝向为反射镜模块的开口面水平朝上；全部的反射镜面位于一个基体上。
48.该摆动模块20包括基座21、滚动杆22、圆弧齿条23、齿轮24和驱动马达25，该滚动杆22水平设置、并转动地安装在基座21上，圆弧齿条23固定安装在反射镜模块10的底部，齿轮24与圆弧齿条23啮合，驱动马达25固定安装在基座21上，且驱动马达25的输出轴连接在齿轮24上；反射镜模块10经支撑面13活动地支撑在滚动杆22上，该驱动马达25能够驱动反射镜模块10以该第一虚拟圆的中轴线为轴线进行摆动；基座为混凝土基座；
49.接收器模块30包括接收器31和接收器固定杆32，接收器31通过接收器固定杆32支撑在地面上。
50.本实施例中，该反射镜模块10从初始朝向向两侧转动的角度范围为20
°
，该反射镜模块摆动时的角速度是所在地区的太阳沿南北向移动时的角速度的2/3。
51.本实施例中，第二轴线方向v沿东西方向延伸，即第二轴线方向v与东西方向之间的夹角为0
°
，可以理解，在其他实施例中，根据具体的地理情况或安装费用等原因，还可以使第二轴线方向v与东西方向之间具有一个小的夹角，该夹角以不超过5
°
为宜。
52.本实施例中，该接收器31为真空集热管，可以理解，在其他实施例中，接收器31还可以为腔式集热管、光伏板或光化学反应器等设备。
53.请参阅图3，图3是本实施例的运行示意图，展示了当太阳入射光分别为最小入射角(2
°
)、当地纬度(32
°
)、最大入射角(62
°
)时，反射光的路径以及反射镜模块10和摆动模块20的位置，图5中的42、43、44分别代表了3个情况下的入射光线，41代表了反射光线。
54.请参阅图4和图5，图4是本实施例的光学模拟图，主要设计参数包括：反光镜面的阶数为50阶，接收器转动半径为602.60mm，反射镜模块的开口宽度为972.08mm。图5是采用专利“202210967553.9采用摆动反射式偏抛物线反光面的线聚焦集热装置”中所记载的方案作为对比方案时的光学模拟图，主要设计参数包括：接收器模块的转动半径为602.60mm，主反射镜为一段抛物线，反射镜的开口宽度为1048.54mm。
55.针对本实施例与上述对比方案分别模拟了当太阳入射光分别为当地纬度(32
°
)和最小入射角(2
°
)时，太阳光经反射镜模块反射后的汇聚情况，从图4和图5中可以看出：随着偏离角绝对值的增加，本实施例的汇聚光的光斑宽度始终在25～30mm之间；而对比方案的汇聚光的光斑宽度由10mm增大至80mm。通过对比可知本方案不仅解决了现有方式的聚光度变化大的问题，同时提高了聚光比。
56.实施例2
57.本实施例与实施例1基本相同，其不同在于，反射镜面的数量(阶数)不同，且本实施例中，每个反射镜面分别位于独立的基体上。
58.请参阅图6，以下对本实施例中的聚光装置进行说明，该聚光装置包括上述的反射镜模块10以及转杆模块20和接收器30，反射镜基体包括反射镜基体111和支撑杆基体112，反射镜基体111呈条形平板状，反射镜基体111的上表面为反射镜面；支撑杆基体112呈圆弧
形的杆状，支撑杆基体112的下表面为支撑面13。反射镜基体111通过支撑调节杆14固定在支撑杆基体112上(图6中仅绘出2个支撑调节杆作为示意)，支撑调节杆14可以调节反射镜基体111的高度，转杆模块20和接收器30与实施例1中的相同。
59.请参阅图7，以下对本实施例中的反射镜面、支撑面的线形，圆弧齿条的分度线以及接收器的位置的确定方式进行说明，该确定方式具体采用如下步骤进行：
60.(11)确定反射镜模块的开口宽度，确定反射镜面所在圆弧的半径，确定圆弧形下表面所在圆弧的半径，确定该聚光装置所在地区的纬度，确定工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，确定反射镜面的基准线段的尺寸，确定反射镜模块从初始朝向向两侧转动的角度范围。反射镜模块的开口宽度是指反射镜模块在第一轴线方向上距离最远的两点之间的距离。
61.设定l为反射镜模块的开口宽度，rb为反射镜面所在圆弧的半径，rc为圆弧形下表面所在圆弧的半径，θ为聚光装置所在地区的纬度，β为工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，m为反射镜面的基准线段的尺寸，α为反射镜模块从初始朝向向两侧转动的最大角度。本实施例中，rb＝602.60mm，rc＝660mm，l＝972.08mm，聚光装置安装在南京地区，θ＝32
°
，工作时间范围内的太阳光的最大入射角为62
°
，最小入射角为2
°
，则β＝60
°
，m＝0.1l＝97.208mm，取整，则m＝100mm。反射镜面的数量为11个，即11阶，α取20
°
。
62.可以理解，在其他实施例中，m还可以为0.01l、0.04l、0.08l、0.16l或0.2l，当然也可以为(0.01～0.2)l中的其他数据；在其他实施例中，rc还可以为1.01rb、1.05rb、1.12rb、1.2rb，当然也可以为(1.01～1.2)rb中的其他数据；在其他实施例中，α还可以为15～25
°
中的其他数据。
63.以下采用绘图工具软件cad进行辅助设计。
64.(12)以点o为圆心，以rb为半径绘制第一虚拟圆81，在第一虚拟圆81上确定点a和点b，使点a和点b位于同一水平线上，且点a和点b之间的距离为l，点a和点b之间的劣弧线段呈向下突出的圆弧形。其中点a位于点b的左侧。
65.(13)建立xy直角坐标体系，其中x轴经过点a和点b，y轴经过点o，以点o为起点沿y轴正向绘制直线s，将该直线s沿顺时针转动θ角度后，该直线s与第一虚拟圆81的交点确定为点c。点c作为接收器的位置。
66.(14)将点c以点o为圆心逆时针转动β角度后的位置确定为点d。
67.(15)确定各反射镜面的基准线段，具体步骤如下：
68.(15.1)在该劣弧上选取一点作为第一基准点，本实施例中，以劣弧的左端点为第一基准点，即以点a为第一基准点。
69.绘制长度为m、且经过该第一基准点的第一线段l1，该第一线段l1符合如下要求：第一基准点为该第一线段l1的中心点，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，该第一线段l1的中心点的反射光经过点d；该第一线段l1作为位于最左端的反射镜面的第一截面的基准线段。图7中，标记82表示入射的太阳光，标记83表示第一线段l1的中心点的反射光。
70.(15.2)以该第一线段为基础，依次确定其余反射镜面所应对的基准线段的位置，每根基准线段均符合如下要求：
71.(15.2.1)基准线段的长度均为m；
72.(15.2.2)基准线段的中心点位于劣弧上，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，基准线段的中心点的反射光经过点d；
73.(15.2.3)当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率小于基准线段的斜率时(图7中靠左的6个反射镜面)，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线与竖直方向之间的夹角的角度等于太阳光工作时间范围内的最小入射角的角度；当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率大于基准线段的斜率时(图7中靠右的5个反射镜面)，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线经过点d。
74.当位于最右端的基准线段与劣弧的右端点之间不能满足设置一根基准线段的要求时，停止基准线段的布置。
75.可以理解，在另一实施例中，还可以选取劣弧上左端点外的其他点作为第一基准点。当选取劣弧上左端点和右端点之间的其他点作为第一基准点时，当位于最左端的基准线段与劣弧的左端点之间不能满足设置一根基准线段的要求时，停止第一基准点左侧的基准线段的布置；当位于最右端的基准线段与劣弧的右端点之间不能满足设置一根基准线段的要求时，停止第一基准点右侧的基准线段的布置。
76.(16)以点o为圆心，以rc为半径绘制第二虚拟圆84，在第二虚拟圆84上确定点e和点f，使点e和点o的连线经过点a，点f和点o的连线经过点b，劣弧为支撑面在第一虚拟面上的截面，弧长为1209mm。
77.(17)在劣弧上确定点g和点h，使线段与y轴向的夹角均为α，且点g和点h分别位于点o的左侧和右侧，劣弧为圆弧齿条的分度线，弧长为453mm。

技术特征：
1.采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置，其特征在于，包括反射镜模块、摆动模块和接收器模块；该反射镜模块包括基体和形成在该基体的上表面的若干反射镜面，该反射镜模块具有向下突出的呈圆弧形的支撑面，各反射镜面沿第一轴线方向顺次布置，各反射镜面均沿第二轴线方向延伸，将每一反射镜面在第一虚拟面上的截面称为第一截面，该第一截面呈直线状或向下突出的圆弧形，将第一截面的两个端点之间的连线称为基准线段，各基准线段的中心点分布在第一虚拟圆上；该第一虚拟面为一竖直平面、且沿第一轴线方向延伸；该支撑面与第一虚拟圆同轴设置；反射镜模块的初始朝向为反射镜模块的开口面水平朝上；该摆动模块包括基座、滚动杆、圆弧齿条、齿轮和驱动马达，该滚动杆水平设置、并转动地安装在基座上，圆弧齿条固定安装在反射镜模块的底部，齿轮与圆弧齿条啮合，驱动马达固定安装在基座上，且驱动马达的输出轴连接在齿轮上；反射镜模块活动地支撑在滚动杆上，该驱动马达能够驱动反射镜模块以该第一虚拟圆的中轴线为轴线进行摆动；接收器模块包括接收器和接收器固定杆，接收器通过接收器固定杆支撑在地面上；第一轴线方向与第二轴线方向均沿水平方向延伸，且相互垂直。2.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该反射镜模块从初始朝向向两侧转动的角度范围为15
°
～25
°
。3.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该反射镜模块摆动时的角速度是所在地区的太阳沿南北向移动时的角速度的2/3。4.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，该接收器为真空集热管、腔式集热管、光伏板或光化学反应器。5.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，第二轴线方向与东西方向之间的夹角为0～5
°
。6.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，每个反射镜面分别位于独立的基体上。7.根据权利要求1所述的聚光装置，其特征在于，全部的反射镜面位于一个基体上。8.根据权利要求1～7任一项所述的聚光装置，其特征在于，聚光装置的反射镜面以及接收器的位置采用如下步骤确定：(11)确定反射镜模块的开口宽度，确定第一虚拟圆的半径，确定该聚光装置所在地区的纬度，确定工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，确定反射镜面的基准线段的尺寸；设定l为反射镜模块的开口宽度，rb为第一虚拟圆的半径，θ为聚光装置所在地区的纬度，β为工作时间范围内的太阳光的最大入射角与最小入射角的角度差，m为反射镜面的基准线段的尺寸；(12)以点o为圆心，以rb为半径绘制第一虚拟圆，在第一虚拟圆上确定点a和点b，使点a和点b位于同一水平线上，且点a和点b之间的距离为l，点a和点b之间的劣弧线段呈向下突出的圆弧形；(13)以点o为起点沿y轴正向绘制直线s，将该直线s沿顺时针转动θ角度后，该直线s与第一虚拟圆的交点确定为点c；点c为接收器的位置；(14)将点c以点o为圆心逆时针转动β角度后的位置确定为点d；
(15)确定反射镜面的基准线段，具体步骤如下：(15.1)在该劣弧上选取一点作为第一基准点，绘制长度为m、且经过该第一基准点的第一线段，该第一线段符合如下要求：第一基准点为该第一线段的中心点，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，该第一线段的中心点的反射光经过点d；该第一线段作为一个第一截面的基准线段；(15.2)以该第一线段为基础，依次确定其余反射镜面所应对的基准线段的位置，每根基准线段均符合如下要求：(15.2.1)基准线段的长度均为m；(15.2.2)基准线段的中心点位于劣弧上，当太阳光以工作时间范围内的最小入射角照射时，基准线段的中心点的反射光经过点d；(15.2.3)当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率小于基准线段的斜率时，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线与竖直方向之间的夹角的角度等于太阳光工作时间范围内的最小入射角的角度；当第一虚拟圆在基准线段的中心点处的切线的斜率大于基准线段的斜率时，基准线段的右端点与右侧相邻的基准线段的左端点的连线经过点d。9.根据权利要求8所述的聚光装置，其特征在于，m＝(0.01～0.2)l。10.根据权利要求8所述的聚光装置，其特征在于，支撑面的半径为第一虚拟圆的半径的1.01～1.2倍。

技术总结
本申请公开了一种采用圆弧形分布多阶式反射镜及固定式接收器的聚光装置，其包括反射镜模块、摆动模块和接收器模块；该反射镜模块包括基体和形成在该基体的上表面的若干反射镜面，该反射镜模块具有向下突出的呈圆弧形的支撑面，该支撑面与第一虚拟圆同轴设置；摆动模块包括基座、滚动杆、圆弧齿条、齿轮和驱动马达，反射镜模块活动地支撑在滚动杆上，该驱动马达能够驱动反射镜模块以该第一虚拟圆的中轴线为轴线进行摆动；接收器模块包括接收器和接收器固定杆，接收器通过接收器固定杆支撑在地面上。本申请具有适用范围广、聚光效果好，建造成本低、太阳能利用率高等优势。太阳能利用率高等优势。太阳能利用率高等优势。


技术研发人员：余雷 王军 杨嵩 陆玉正 丁汉敏
受保护的技术使用者：南京索乐优节能科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/19