專利名稱：太陽能集束接收器及太陽能集束傳輸系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能綜合利用技術領域，特別涉及一種太陽能集束傳輸系統與核心 構件。太陽能是一種清潔的、取之不盡用之不竭的能源，可用于建筑取暖、照明；農牧業、工 業生產；海水淡化、發電等等。
背景技術：
隨著能源危機和環境污染問題的加重，世界各國都在加大太陽能技術開發和利用 的力度，有關太陽能利用的新專利、新技術、新產品、新項目、新政策層出不窮，在科研、生 產、應用各領域形成了不斷升級的競爭高潮。直到目前為止，全世界有關太陽能利用無論是 聚焦型應用還是平板型應用，盡管具體技術千差萬別，但都還停留在所在地直接取用的傳 統方式上。因而造成應用項目一次性投資巨大；設計、審批、施工、調試周期長；項目規模可 擴展性差；為追求效率而采用高端技術，使成本不斷增高。其實太陽能并不是珍惜資源，無處不在，只要技術適當，任何人任何地方都可利 用；數量巨大一取之不盡，每年到達地球表面的太陽能是目前全球總能耗的近兩萬倍；永 遠提供一用之不竭，太陽已經生存了 150億年，還可再存在1000億年，而地球的壽命還只 有50多億年，所以太陽能是一種持久的、廉價的、清潔的、安全的能源。問題的關鍵是，到達地球表面的太陽輻射能的總量盡管很大，但是能流密度卻很 低。平均說來，北回歸線附近夏季晴天中午的太陽輻射強度最大，約為1. 1 1. 2kw / m2， 即投射到地球表面1 m2面積上的太陽能功率僅為1 kW左右；冬季大致只存一半，而陰天則 往往只有五分之一左右。因此，想要得到一定的輻射功率，就只有一種可行的辦法使采光 面積增大，同時提高采光面的受光率。可是目前采取的所在地直接取用方式，使得采光面 積受到地域、資金、相鄰環境、技術條件等局限，使得太陽能應用項目總有欠缺感，使得太陽 能的受益范圍、應用領域難以擴大。畢竟一時、一地的太陽照射面積總是有限的。本訴求 的核心價值是摒棄太陽能在應用地直接取用方式，實現太陽能的采、用分離，使太陽能可以 像水、電、天然氣等其它能源一樣，開采、傳輸不與具體應用直接對應；以系列化、標準化、通 用型模式配送，使太陽能真正成為一種方便的普及型能源。從而改變現有光伏發電、光熱發 電、太陽能照明、太陽能熱水器等的效率低、成本高、應用難狀態，進而開拓農牧業、工業、建 筑業等太陽能直接利用的新領域。
發明內容
本發明目的是解決現有太陽能利用因應用地直接取用而導致的效率低、成本高、 應用難問題，提供一種太陽能集束接收器與傳輸構件及太陽能集束傳輸系統，采用太陽能 的采、用分離、集中傳輸方式，為太陽能利用的提高效率、降低成本、拓展領域提供手段。首先，本發明提供了一種太陽能集束接收器(見圖1)，該接收器由大回轉拋物面和 小回轉拋物面構成，兩個回轉拋物面相對放置，且兩個回轉拋物面的焦點重合、對稱軸在同 一直線上，大回轉拋物面的中心部位開有一個作為光路的通孔，該通孔與導光管連接，小回轉拋物面的口型直徑與大回轉拋物面中心部位的通孔直徑相吻合。其次，本發明提供了一種由以上所述的太陽能集束接收器構成的光能集散單元 (見圖8和圖9)，該光能集散單元由至少兩個以上所述的太陽能集束接收器構成，各太陽能 集束接收器中的導光管通過光束轉向器及導光管匯聚于一處，并通過光束分合器將各路光 匯聚成一束光再經光束集散器進一步集束后通過導光管輸出。第三，本發明提供了一種由以上所述的光能集散單元構成的太陽能集束傳輸系統 (見圖10和圖11)，該傳輸系統由至少兩個以上所述的光能集散單元構成，各光能集散單元 中的輸出導光管通過光束轉向器及導光管匯聚于一處，并通過光束分合器將各路光匯聚成 一束光再經光束集散器進一步集束后通過導光管輸出。其中，光能集散單元和太陽能集束傳輸系統中所述的光束轉向器的結構相同，所 述的光束分合器及光束集散器的結構也相同。所述的光束轉向器包括一個彎管，彎管內的轉彎處設置一個反光鏡面并使入射光 和反射光分別與彎管兩端的軸線方向平行。此種光束轉向器稱為基本型“光束轉向器”。所述的光束轉向器還可以是可控型“光束轉向器”，該可控型“光束轉向器”包括一 個四通型管體，其中一個端口為光能入射口，在四通型管體內的中間通過轉軸安裝有一個 可旋轉反光鏡面。所述的光束分合器包括一個五通型管體，其中一個端口為光能出射口，其余四個 端口為光能入射口且軸線方向與光能出射口的軸線方向垂直，五通型管體內的中部與各光 能入射口相對各放置有一個反光鏡面，反光鏡面與光能入射口和光能出射口的軸線方向均 成45°夾角，四個反光鏡面構成一個四棱臺或四棱錐形。所述的光束集散器包括一個二通變徑型管體，其中管體直徑較大的端口為光能入 射口，管體直徑較小的端口為光能出射口，在二通變徑型管體中的較大直徑管體內放置有 一個球面半徑及外輪廓圓半徑均較大的凸透鏡，在二通變徑型管體中的較小直徑管體內放 置有一個球面半徑及外輪廓圓半徑均較小的凸透鏡，大小兩個凸透鏡在二通變徑型管體中 中心線同軸，且該二凸透鏡位于管道內側的兩個焦點共點布置，并在管件結構中設置有能 對二凸透鏡軸向相對位置進行微調的機構。本發明的優點和積極效果
盡管到達地球表面的太陽輻射能的總量很大，但是能流密度卻很低。為了獲取一定規 模的太陽能能量，現有利用技術均是通過擴大單個項目規模和采用先進的能量轉換技術來 實現，因而造成一次性投資巨大；設計、施工、調試難度大、周期長。也正是由于單個集中利 用太陽能項目的大規模，導致無法實現太陽的全向跟蹤，因而又使得整體效率低下。此外， 在光伏發電方面，因為直接利用的太陽輻射能流密度低，導致光電轉換效率不到20% ；在光 熱發電方面，因一次光熱轉換后的熱能傳輸環節存在，導致成本增大和沿程熱量損失帶來 的效率降低。還有，這種在利用太陽能項目所在地直接取用太陽能的方式，決定了需要占用 集中的大面積土地，導致項目建設成本和土地成本很大；同時，在項目運行中當地的氣象狀 況(如陰天、晴天)變化直接導致獲取太陽能量的變化，而為了抵消這種變化給工作系統帶 來的不良影響(輸出電力波動)又不得不增添很多設備，使得系統進一步復雜化，從而進一 步增大了項目的投資規模和運行成本。本發明所述的太陽能集束接收器，是一種占地面積非常有限的單體式太陽能接收器，非常便于太陽的全向跟蹤，因而可實現高效率的太陽能接收。各太陽能集束接收器之間的連接和光能傳輸是通過導光管1轉向器1分合器1集散器等器件實現，其相互之間無嚴格的位置要求，因而極大地節約了建設費用。同時，這種結構方式可方便地將單體太陽能集束接收器安裝于海邊1河邊1路邊1湖邊1屋頂1草原1荒灘1山地1沙漠等等各處，通過導光管1轉向器1分合器1集散器等器件把各個分散的單體太陽能集束接收器采集的太陽能匯集1傳輸，因而極大地降低了土地成本。此外，太陽光能的傳輸無需導體1沒有沿程損失1不需外力驅動1不受重力影響，導光管的作用主要是保護光路不受遮擋，因而輸送管路費用極低1長距離傳輸效率很高。
本發明所述的太陽能集束傳輸系統，可將邊遠的1分散的1地域狹窄的太陽光能以極高能量密度的太陽能光束形式傳輸到光伏發電廠1光熱發電廠1抽水蓄能發電站1無土栽培植物工廠1海水淡化處理廠1煉鋼廠1化工廠1居民區1辦公樓1學校1商場1超市1煤礦1地鐵站等等太陽能利用場所，用于發電1建筑采光1工作照明和工業生產，從而極大地降低生產1生活對化石能源的依賴1減少二氧化碳的排放量1降低經濟成本和環境成本。[oo17] 采用本發明所述的太陽能集束傳輸系統，將邊遠荒置或路邊河邊等處的太陽光導入城市中用于建筑采光，可極大地減小樓間距1增大出房率；節約建筑占用土地；增大生活1居住面積；擴大城市的交通道路等公共活動空間。[oo18] 由于所述的太陽能集束傳輸系統，可以將采自四面八方的太陽光能匯聚傳輸，可以極大地減小因氣象狀況引起的能量供應波動，加之人為的控制調節，可以保證發電1生產用光能的恒量供應，從而可簡化生產系統1降低成本1提高生產率。[oo19] 由于所述的太陽能集束傳輸系統，是由多個占地面積非常有限的單體式太陽能集束接收器通過導光管1轉向器1分合器1集散器等器件連接而成，因而具有不受地形地貌限制1建設成本低1可無限擴展的特點。
理論上講，本發明所述的太陽能集束傳輸系統可經過長期的1不斷增加的過程，將地球上可采集太陽能的地方的全部太陽能都收集起來，加以利用。鑒于太陽能的取之不盡用之不竭特點，通過所述的太陽能集束傳輸系統的普及應用，有望徹底解決人類的能源需求和環境污染問題，將會產生極其巨大的經濟效益和社會效益。
圖l是“太陽能集束接收器”的結構原理圖。
圖2是“導光管”的結構原理圖。
圖3是基本型“光束轉向器”的結構原理圖。
圖4是可控型“光束轉向器”的結構原理圖。
圖5是“光束分合器”結構原理圖的主視圖。
圖6是“光束分合器”結構原理圖的俯視圖。
圖7是“光束集散器”的結構原理圖。
圖8是“光能集散單元”構成原理圖的主視圖。
圖9是“光能集散單元”構成原理圖的俯視圖。
圖lo是“太陽能集束傳輸系統”構成原理圖的主視圖。
圖11是“太陽能集束傳輸系統”構成原理圖的俯視圖。
具體實施例方式“太陽能集束傳輸系統”的中心理念是太陽能的集束方式傳輸，而“太陽能集束接 收器”、“導光管”、“光束轉向器”、“光束分合器”和“光束集散器”則是構成系統的核心構件， 通過這些構件的合理組合可構筑成小到僅由單個目標應用的簡單系統，大到將全部可利用 太陽能工作的裝置組成智能監控網絡。1、太陽能集束接收器
“太陽能集束接收器”用于太陽能收集并以集束方式傳出，由一大一小兩個回轉拋物面 構成，如圖1所示。其中1是回轉拋物面的公共對稱線、2是回轉拋物面的公共焦點、3是大 回轉拋物面、4是大回轉拋物面上的通孔、5是小回轉拋物面、6是入射光線、7是反射光線、8 是出射光線。小回轉拋物面5是一個完整的回轉面，而大回轉拋物面3的中心部位有一個 作為光路的通孔4，兩拋物面的焦點2重合、對稱軸1在同一直線上。回轉拋物面的光學性質表明經過焦點的光線經拋物面反射后平行于拋物面的對 稱軸。由光路的可逆性可知當入射光線6平行于對稱軸1入射后，經大回轉拋物面3反射 后的反射光線7將集中通過焦點2，由于小回轉拋物面5的焦點也在2點上，這樣反射光線 7再經小回轉拋物面5反射后就轉變成平行出射光線8。比較入射光線6與出射光線8，可 發現本“太陽能集束接收器”既實現了太陽能的接收，同時又將接收的太陽能進行了能流密 度壓縮(集束)且兩光束均為平行光。大回轉拋物面的口型直徑可根據結構、工藝、空間等條 件選定，其大小決定采光面積；小回轉拋物面的口型直徑與傳輸光束的導光管直徑有關，尺 寸上應小于等于導光管的直徑；大小回轉拋物面的口型直徑之比，決定了太陽能能流密度 壓縮率(集束率)的大小。只要適當選取大小回轉拋物面的直徑，就可以獲得定徑、定密度的 平行傳輸光能，為光能的有序、高效傳輸提供基礎。當然，根據光路的可逆性原理，本“太陽能集束接收器”也可以反向使用，即當光線 8作為入射光時，光線6就成了出射光線，這樣就實現了光能能流密度的解壓縮(擴束)。因 此“太陽能集束接收器”既可作為太陽能集束傳輸系統始端的接收器，又可作為太陽能集束 傳輸系統末端的發送器。實用中回轉拋物面3、5均可由具有一定強度和剛度的材料制成的結構層與反光 效果良好的材料制成的反光層構成，兩個回轉拋物面間要剛性固定連接，連接后兩焦點的 共點精度和兩對稱軸的共線精度將直接影響光能的采集效率。2、導光管
本來光的傳輸完全不需要管道來傳輸，陽光在自然界的傳播就是證明。但當我們要改 變光的傳播方向時，就需要用到反光鏡之類的裝置，而這類裝置又需要與所操控的光束之 間保持適當的位置關系，“導光管”就可以實現這一功能。“導光管”可以用鋁塑管、PVC管之 類的管材制作，為了降低管材直線度的要求需要在管的內壁附著良好的反光材料，以便將 因管壁彎曲而射到管壁上的光能反射回管中，提高光的傳輸效率。“導光管In圖2，10為管 壁，主要起強度和剛度作用；11為反光材料層；12為螺紋或法蘭之類起連接作用的結構；9 為小孔，用以連通管內外的空氣。空氣對光的阻擋作用不算大，其對光的散射作用也會被管 內的反光層所反射，但當光能流密度較高時會將管道內的空氣加熱導致膨脹，在“導光管” 的適當長度內開設一個小孔可釋放膨脹壓。如果能將連接后“導光管”內的空氣抽掉，制成真空導光管，則可免除空氣對光能傳輸的影響，此時就不要再設連通小孔了。實用中可有意地將“導光管”的直徑尺寸選得比所傳輸光束的徑向尺寸大一些，這 樣可進一步降低對“導光管”直線度的要求，可避免因光線射到管壁上再由反光層反射而帶 來的光的傳輸效率降低，亦可降低對反光層的性能要求，從而既降低了 “導光管”的制造成 本又提高了光的傳輸效率。3、光束轉向器
要對光能進行傳輸和控制，“光束轉向器”是不可缺少的構件。按照具體應用目的不同， “光束轉向器”可分為兩種類型基本型“光束轉向器”、可控型“光束轉向器”。“光束轉向器” 亦可用鋁塑、PVC等類型的材料制作，為了降低形狀精度的要求亦需在內壁附著良好的反光 材料，以便將射到壁面上的光能反射回管中，提高光的傳輸效率。基本型“光束轉向器1Π圖3所示，13為彎管壁，主要起強度和剛度作用，彎曲角度 可視應用需要而定，一般可制成90°直角形；14為反光材料層；15為固定反光鏡面，其安置 方向取決于管的彎曲角度；16為螺紋或法蘭之類起連接作用的結構。反光鏡面的功能是盡 可能實現傳輸光的百分之百的轉向傳輸，當管的彎曲角度為90°時，其鏡面與管道成45° 安裝。可控型“光束轉向器”的功能是對所傳輸的光能進行傳輸方向與分配量比例的控 制，因此需要反光鏡面能繞直線傳輸軸和(或)轉向傳輸軸轉動。圖4是可控型“光束轉向 器”的一種實現方案，圖中17為轉向光能傳輸口 1 ；18為轉向光能傳輸口 2 ；19為直線傳輸 軸；20是可旋轉反光鏡面；21為直線光能傳輸口。當某種外力操控可旋轉反光鏡面20繞直 線傳輸軸19轉動時，可實現光能沿轉向光能傳輸口 1與直線光能傳輸口方向的輸送比例分 配，隨位置的變化這一比例可在0 100%范圍變化，而當可旋轉反光鏡面20轉過一定角度 后又可實現光能沿轉向光能傳輸口 2與直線光能傳輸口方向的輸送分配。可控型“光束轉 向器”的各轉向光能傳輸口既可在同一平面內布置(如圖4)，又可在異面內布置。如果在異 面內布置，旋轉反光鏡面就需要增加繞轉向傳輸軸方向的旋轉功能。4、光束分合器
圖5、圖6是“光束分合器”，其中22、23、24、觀為光能入射口，四是光能出射口 ；光能 入射口和光能出射口的幾何形狀均為圓，四個光能入射口與一個光能出射口組成一個五通 型管體，各光能入射口的軸線方向與光能出射口的軸線方向垂直。五通型管體內的中部與 各光能入射口相對各放置有一個反光鏡面，反光鏡面與光能入射口和光能出射口的軸線方 向均成45°夾角，四個反光鏡面構成一個四棱臺或四棱錐25 ；26是構件壁；27是反光材料 層。“光束分合器”利用四棱臺形反光鏡面25將來自光能入射口 22、23、24、觀的光能 反射到光能出射口 29，實現光束的合并。當光能自光能傳輸口四傳入時，亦可利用四棱臺 形反光鏡面25把光能分散到光能傳輸口 22、23、對、28，實現光束的分解。6、光束集散器
如圖7所示，“光束集散器”的功能是將兩束平行光能進行光能能流密度的壓縮(集束) 或解壓縮(散束)，其中30為結構管件，31為大平凸透鏡，32為反光材料層，33為凸透鏡的公 共焦點，34為小平凸透鏡。“光束集散器”外形為二通變徑型管體，其中管體直徑較大的端 口為光能入射口，管體直徑較小的端口為光能出射口，在二通變徑型管體中的較大直徑管體內放置有一個球面半徑及外輪廓圓半徑均較大的平凸透鏡31，在二通變徑型管體中的較 小直徑管體內放置有一個球面半徑及外輪廓圓半徑均較小的平凸透鏡34，大小兩個凸透鏡 在二通變徑型管體中中心線同軸，且該二凸透鏡位于管道內側的兩個焦點33共點布置，并 在管件結構中設置有能對二凸透鏡軸向相對位置進行微調的機構。由幾何光學關于透鏡成像原理可知，平行于凸透鏡光軸的入射光會在該凸透鏡的 另一側的焦點處成實像，而發自于凸透鏡焦點的入射光將在該凸透鏡的另一側以平行于光 軸的平行光出射。本“光束集散器”就是利用了凸透鏡成像原理，將大小兩個凸透鏡31和 34同軸且使該二凸透鏡的焦點33共點布置，并通過兩個凸透鏡球面半徑的尺寸差異實現 平行光束的能流壓縮(集束)或解壓縮(散束)傳輸。這里，大小兩個凸透鏡同軸且使該二凸透鏡的焦點共點是“光束集散器”可靠工作 的前提。由于凸透鏡的焦距既與凸透鏡材料及空氣的光折射率有關又與凸透鏡的球面半徑 尺寸有關，往往計算所獲得的焦距理論數值與實際凸透鏡的真實焦距數值會有偏差，要將 兩個凸透鏡的焦點精確共點具有一定難度。實用中可事先對兩凸透鏡的焦點位置進行實驗 測試，并在結構管件30中設置能對兩凸透鏡軸向相對位置進行微調的機構，通過調整可保 證“光束集散器”中兩凸透鏡同軸且焦點共點。適當選取兩凸透鏡廓形尺寸比，即可設定“光 束集散器”傳輸光能的能流壓縮(集束)或解壓縮(散束)率。當以本“光束集散器”管體直徑較大的端口為光能入射口，管體直徑較小的端口為 光能出射口時，實現的是光能的能流壓縮(集束)傳輸；當以本“光束集散器”管體直徑較小 的端口為光能入射口，管體直徑較大的端口為光能出射口時，實現的是光能的能流解壓縮 (散束)傳輸。7、太陽能集束傳輸系統
圖8和圖9表示太陽能集束傳輸系統的一個“光能集散單元”，其中構件35是“太陽能 集束接收器”；構件36、38、41、42是直徑相同長度不等的“導光管”；構件37是“光束轉向 器”；構件39是“光束分合器”；構件40是“光束集散器”。“光能集散單元”由至少兩個“太 陽能集束接收器”構成，各“太陽能集束接收器”導光管中的光能通過“光束轉向器”及“導 光管”匯聚于一處，并通過“光束分合器”將各路光匯聚成一束光再經“光束集散器”進一步 集束后通過導光管輸出。圖8和圖9所示的“光能集散單元”中有10個“太陽能集束接收 器”、12個“光束轉向器”、3個“光束分合器”、3個“光束集散器”以及19根“導光管”。假設 圖中每個“太陽能集束接收器”獲取的太陽能為E，“導光管”36和38中的太陽能也是E ；“導 光管”41中的太陽能就是4E ；“導光管”42中的太陽能則是10E。也就是說每個如圖8和圖 9所示的“光能集散單元”可獲得10倍能流密度壓縮(集束)的太陽能。這是從其集的方面 看。反過來，根據光路的可逆性原理，當光從“導光管” 42傳向“太陽能集束接收器”時，該 “光能集散單元”又可將光能流密度解壓縮(散束)為十分之一，因此謂之集散單元。太陽能集束傳輸系統是由(理論上)無限多個“光能集散單元”和“光束轉向器”、 “光束分合器”、“光束集散器”以及“導光管”組合而成，如圖10、圖11 (圖中43代表“光能 集散單元”)。太陽能集束傳輸系統可通過“光束轉向器”、“光束分合器”、“光束集散器”以 及“導光管”將分布于海邊、河邊、路邊、湖邊、屋頂、草原、荒灘、山坡、沙漠等等各處的無數 個“光能集散單元”所獲得的太陽能集中到適當直徑的“導光管”中，以高能流密度的太陽 能光束形式輸送到光伏發電廠、光熱發電廠、抽水蓄能發電站、無土栽培植物工廠、海水淡化處理廠、煉鋼廠、化工廠、居民區、辦公樓、學校、商場、超市、煤礦、地鐵站等等太陽能利用 場所，用于發電、建筑采光、工作照明和工業生產，從而極大地降低生產、生活對化石能源的 依賴、減少二氧化碳的排放量、降低經濟成本和環境成本。可以想象，太陽能集束傳輸系統的普及應用將會給人類的生存空間、生活生產方 式、建筑物的結構乃至城市面貌等帶來巨大變化，有望徹底解決人類的能源需求問題，具有 極其巨大的經濟價值和社會價值。
具體應用舉例
本發明所述的“太陽能集束傳輸系統”是一種概括性的稱謂，其在實用中可大可小、可 繁可簡、可局部專一目的使用、可在一定區域一定范圍內綜合應用、亦可在廣大地域構成龐 大的具有智能控制及調節功能的能源網絡。1、簡單系統
如果對某一房間、某一功能環境區域的“朝陽”性不滿意，可以在受光位置良好的地方 安置“太陽能集束接收器”用“導光管”及“光束轉向器”將陽光傳導至應用地，再經過適當 的散束就可實現處處陽光燦爛了。2、太陽能集束傳輸系統智能監控網絡
通過“太陽能集束傳輸系統”將分布于海邊、河邊、路邊、湖邊、屋頂、草原、荒灘、山坡、 沙漠等等各處的無數個“光能集散單元”與居民的太陽灶、陽光散射裝置、空調機、冰箱、熱 水器等，商場、超市、隧道、地下停車場、機關、學校等等的照明燈，無土栽培植物工廠，海水 淡化處理廠，機械、化工、冶金等工廠，光熱發電廠，光伏發電廠，抽水蓄能發電站等等連接 起來，組成太陽能采集、傳輸及應用網絡。采用步進電機作可控型“光束轉向器”的驅動裝置并將步進電機控制器接入(無 線)計算機網絡，在需要處的“導光管”中安置光能傳感器并將其信號放大后接入(無線)計 算機網絡，將各應用點的光節門開關動作轉換成電信號并接入(無線)計算機網絡；在(無 線)網絡監控計算機上運行“太陽能集束傳輸系統”智能監控程序并將工廠的生產計劃等輸 入數據庫供查詢，依此構成計算機(無線)智能監控網絡。太陽能采集、傳輸及應用網絡與計算機(無線)智能監控網絡結合共同組成“太陽 能集束傳輸系統智能監控網絡”。該網絡計算機通過光能傳感器及光節門狀態信號等檢測 網絡中光能流的能量信息和用戶工作狀態，并依據數據庫中用戶能量需求數據進行邏輯運 算，按照事先規定的若干法則，通過可控型“光束轉向器”對能量流的傳輸方向及傳輸比例 的調節，實現對整個太陽能采集、傳輸及應用網絡的太陽能合理分配與控制。比如，在陰天 等能量供應量小的時候，降低乃至關閉某些不重要的應用場所的能量供應，以保證發電廠 等重要場所的能量供應；而在中午等能量供應量大于用戶需求量的時候，及時啟動并將全 部富裕能量傳輸到抽水蓄能發電站抽水蓄能，從而實現把太陽能作為主要能源的合理、高 效應用。
權利要求
1.一種太陽能集束接收器，其特征在于該接收器由大回轉拋物面和小回轉拋物面構 成，兩個回轉拋物面相對放置，且兩個回轉拋物面的焦點重合、對稱軸在同一直線上，大回 轉拋物面的中心部位開有一個作為光路的通孔，該通孔與導光管連接，小回轉拋物面的口 型直徑與大回轉拋物面中心部位的通孔直徑相吻合。
2.一種由權利要求1所述的太陽能集束接收器構成的光能集散單元，其特征在于該光 能集散單元由至少兩個權利要求1所述的太陽能集束接收器構成，各太陽能集束接收器中 的導光管通過光束轉向器及導光管匯聚于一處，并通過光束分合器將各路光匯聚成一束光 再經光束集散器進一步集束后通過導光管輸出。
3.根據權利要求2所述的光能集散單元，其特征在于所述的光束轉向器包括一個彎 管，彎管內的轉彎處設置一個反光鏡面并使入射光和反射光分別與彎管兩端的軸線方向平 行。
4.根據權利要求2所述的光能集散單元，其特征在于所述的光束轉向器包括一個四通 型管體，其中一個端口為光能入射口，在四通型管體內的中間通過轉軸安裝有一個可旋轉 反光鏡面。
5.根據權利要求2至4任一項所述的光能集散單元，其特征在于所述的光束分合器包 括一個五通型管體，其中一個端口為光能出射口，其余四個端口為光能入射口且軸線方向 與光能出射口的軸線方向垂直，五通型管體內的中部與各光能入射口相對各放置有一個反 光鏡面，反光鏡面與光能入射口和光能出射口的軸線方向均成45°夾角，四個反光鏡面構 成一個四棱臺或四棱錐形。
6.根據權利要求2至4任一項所述的光能集散單元，其特征在于所述的光束集散器包 括一個二通變徑型管體，其中管體直徑較大的端口為光能入射口，管體直徑較小的端口為 光能出射口，在二通變徑型管體中的較大直徑管體內放置有一個球面半徑及外輪廓圓半徑 均較大的凸透鏡，在二通變徑型管體中的較小直徑管體內放置有一個球面半徑及外輪廓圓 半徑均較小的凸透鏡，大小兩個凸透鏡在二通變徑型管體中中心線同軸，外輪廓圓半徑均 與對應管體內徑相同，且該二凸透鏡位于管道內側的兩個焦點共點布置。
7.根據權利要求6所述的光能集散單元，其特征在于所述的二通變徑型管體中設置有 能對兩個凸透鏡沿軸向相對位置進行微調的機構。
8.一種由權利要求2所述的光能集散單元構成的太陽能集束傳輸系統，其特征在于該 傳輸系統由至少兩個權利要求2所述的光能集散單元構成，各光能集散單元中的輸出導光 管通過光束轉向器及導光管匯聚于一處，并通過光束分合器將各路光匯聚成一束光再經光 束集散器進一步集束后通過導光管輸出；其中，所述的光束轉向器與權利要求3或4中所述 的光束轉向器的結構相同，所述的光束分合器與權利要求5中所述的光束分合器的結構相 同，所述的光束集散器與權利要求6中所述的光束集散器的結構相同。
全文摘要
一種太陽能集束接收器及太陽能集束傳輸系統。首先提供了一種太陽能集束接收器，該接收器由大、小兩個回轉拋物面構成，兩個回轉拋物面相對放置，其焦點重合、對稱軸在同一直線上，大回轉拋物面的中心開有一個通孔并與導光管連接，小回轉拋物面的口型直徑與通孔直徑相吻合。將多個太陽能集束接收器通過光束轉向器及導光管匯聚于一處，并通過光束分合器將各路光匯聚成一束光，再經光束集散器進一步集束后通過導光管輸出，可構成光能集散單元。多個光能集散單元通過光束轉向器、光束分合器及光束集散器可構成太陽能集束傳輸系統。本發明解決了現有太陽能利用因應用地直接取用而導致的成本高、效率低問題，實現了太陽能的采用分離、高能流集束傳輸。
文檔編號G02B19/00GK102109669SQ20111003311
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者沈兆奎 申請人:天津理工大學