一種塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構及其跟蹤方法與流程

本發明涉及聚光反射鏡的布置結構，具體涉及一種塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構及其跟蹤方法。

背景技術：

太陽能塔式聚光集熱電站一般由定日鏡、高塔、位于高塔上的接收裝置、傳熱儲熱系統及發電機等部分組成，由于其聚光倍數高、接收裝置可獲得較高的集熱溫度，因而被廣泛的推廣應用。

其中，定日鏡的布置結構一般為在大面積的場地上裝有多臺定日鏡，多臺定日鏡排布形成定日鏡鏡場，由于鏡場中的各定日鏡所處位置不同，并且太陽所處空間位置在高度角和方位角兩個維度中各自移動變化，為保證每個定日鏡同步跟蹤太陽移動，每臺定日鏡都各自獨立采用雙軸跟蹤系統，即對每臺定日鏡都各自配有兩個維度的跟蹤機構，從而使得所有定日鏡能夠各自跟蹤太陽的高度角和方位角轉動，將陽光反射到塔頂的匯聚點即接收裝置。

一般情況下，塔式定日鏡的跟蹤驅動機構由一套繞垂直軸旋轉的驅動裝置和一套繞水平軸旋轉的驅動裝置構成，由于各定日鏡在鏡場中的位置都不相同，所以每個定日鏡的兩軸驅動裝置的旋轉角度均有不同，并且每個定日鏡的兩個軸的旋轉角度又與太陽的方位角和高度角都相關聯，所以控制信號相當復雜，需要隨時進行復雜計算并向成千上萬的定日鏡的兩軸發出不同的驅動控制信號。另外，這些定日鏡跟蹤機構需要有很高的跟蹤精度以保證定日鏡聚光角度的精度，還需要有很強的結構強度以保證定日鏡鏡片在大風環境中保持形狀和角度不變及不被破壞，該雙重要求大大增加了跟蹤機構的成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，其可大幅簡化反射鏡跟蹤機構的復雜程度，提高其可靠性、降低成本。

本發明的目的在于提供一種聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法，其可大幅簡化反射鏡跟蹤機構的復雜程度，提高其可靠性、降低成本。

本發明提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，其包括接收裝置周圍水平布置的旋轉裝置和該旋轉裝置上布置的多個反射構件；并且所述反射構件在所述旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所有所述反射構件統一跟蹤太陽的方位角；所述反射構件包含一個轉軸或者是繞虛軸轉動的轉盤(為簡化描述，下文中轉軸包含真實轉軸或者虛軸)，和與所述轉軸相固接的反射鏡，所述轉軸與水平面和豎直平面均呈固定角度傾斜布置；

其中，所述轉軸帶動所述反射鏡旋轉，只需一維旋轉即可使得所述反射鏡跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置的接收范圍內。

進一步地，所述轉軸的旋轉軸線與橫軸的夾角α，所述轉軸的旋轉軸線與縱軸的夾角β，所述轉軸的旋轉軸線與豎軸的夾角δ以及所述反射鏡的法線與所述轉軸的旋轉軸線的夾角η；通過入射光線向量經所述反射鏡反射的反射光線向量所述反射鏡的鏡面中心的坐標點o以及三個不同的太陽光線對應的高度角度計算確定。

進一步地，通過三個不同的來自正南方向太陽光線的高度角度h1、h2、h3，確定對應高度角度h1的所述反射鏡的法向量對應高度角度h2的所述反射鏡的法向量和對應高度角度h3的所述反射鏡的法向量

通過及確定所述轉軸的旋轉軸線的向量并且通過所述轉軸的旋轉軸線的向量確定所述轉軸的旋轉軸線與橫軸的夾角α，所述轉軸的旋轉軸線與縱軸的夾角為β，所述轉軸的旋轉軸線與豎軸的夾角為δ；

再通過所述轉軸的旋轉軸線的向量和對應任意太陽光線的高度角度h的所述反射鏡的法向量確定所述反射鏡的法線與所述轉軸的旋轉軸線的夾角η。

進一步地，所述轉軸的旋轉軸線與橫軸的夾角α的計算公式為，

所述轉軸的旋轉軸線與縱軸的夾角β的計算公式為，

所述轉軸的旋轉軸線與豎軸的夾角δ的計算公式為，

所述反射鏡的法線與所述轉軸的旋轉軸線的夾角η的計算公式為，

其中，a為對應高度角度h1的所述反射鏡的法向量模的倒數，b為對應高度角度h2的所述反射鏡的法向量的模的倒數，c為對應高度角度h3的所述反射鏡的法向量的模的倒數，k為對應任意高度角度h的所述反射鏡的法向量的模的倒數，e為轉軸的旋轉軸線的向量的模。

進一步地，所述反射鏡的鏡面中心的坐標點o定義為，o(-h0cotλsinb,-h0cosλcosb,0)；所述入射光線向量的計算公式為，

經所述反射鏡反射的反射光線向量的計算公式為，

所述對應高度角度h1的所述反射鏡的法向量的計算公式為，

對應高度角度h2的所述反射鏡的法向量的計算公式為，

對應高度角度h3的所述反射鏡的法向量的計算公式為，

對應任意高度角度h的所述反射鏡的法向量的計算公式為，

所述轉軸的旋轉軸線的向量的計算公式為，

其中，λ為所述反射鏡的鏡面中心點與所述反射鏡在所述接收裝置上形成的聚焦點的連線與水平面形成的角度，b為所述反射鏡的鏡面中心點與所述反射鏡在所述接收裝置上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向形成的角度，h0為所述反射鏡的鏡面中心點與其在所述接收裝置上形成的聚焦點的高度差，γ為太陽光線的方位角，h為任意太陽光線的高度角，h1、h2、h3分別為三個不同的來自正南方向太陽光線對應的高度角度。

進一步地，所述鏡場中的多個所述反射構件形成一個反射單元，所述反射單元在所述接收裝置上形成一沿所述接收裝置的高度方向延伸的線性光線。

進一步地，所述反射單元中的多個所述轉軸聯動。

進一步地，所述線性光線位于所述接收裝置的接收范圍內。

進一步地，在所述投影點由內至外的方向上形成至少一個環形布置區域，所述環形布置區域由多個所述反射單元繞所述投影點呈環形布置形成。

進一步地，所述環形布置區域為多個，并且多個所述環形布置區域在所述投影點由內至外的方向上呈間隔分布。

進一步地，多個所述反射單元在其所在的所述環形布置區域內呈均布。

進一步地，所述旋轉裝置包括蓄水池和置于所述蓄水池中并漂浮覆蓋在水面上的浮板，所述接收裝置的中心點在水平面上的投影點位于所述蓄水池的中心處，所述浮板構造成在所述蓄水池內以所述接收裝置的中心點在水平面上的投影點為圓心旋轉移動的結構；所述反射構件布置在所述浮板上。

進一步地，所述蓄水池中還設置有換熱管，所述換熱管與汽輪機乏汽冷卻管路連接。

進一步地，所述旋轉裝置包括旋轉板和以所述接收裝置在水平面上的投影點為圓心布置的至少一條環形軌道，所述旋轉板沿所述環形軌道以所述接收裝置在水平面上的投影點為圓心旋轉移動；所述反射構件布置在所述旋轉板上。

本發明提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法，基于上述的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，所述塔式聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法包括：根據太陽方位角度的變化實時調整所述旋轉裝置的旋轉角度，使得所有反射構件統一旋轉跟蹤太陽方位角；根據太陽高度角度的變化調整所述轉軸的旋轉角度，通過所述轉軸帶動所述反射鏡旋轉，使得每個所述反射鏡均跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置的接收范圍內。

與現有技術相比，本發明提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，通過在接收裝置周圍水平布置旋轉裝置，并在該旋轉裝置上布置多個反射構件，所有反射構件在旋轉裝置的帶動下在水平面內以接收裝置的中心點的垂線為軸線(垂軸)旋轉)，從而使得所有反射構件中的所有反射鏡統一繞垂軸旋轉，實時跟蹤太陽方位角的變化，進而保證各反射鏡、匯聚點及太陽方位角的相對關系不變。進一步地，可將各反射鏡的聚光跟蹤簡化為太陽在固定方位角不變的情況下只發生高度角變化的一種單一變量跟蹤(即各特定位置的反射鏡在統一進行了繞垂軸旋轉跟蹤太陽方位角之后，其進一步的聚光跟蹤角度只與太陽高度角的變化量有關，而不再與太陽方位角的變化有關)。因此，本發明所述的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構與傳統的復雜結構有顯著不同，其可以通過旋轉裝置帶動所有反射鏡統一繞垂軸旋轉跟蹤太陽方位角，并通過每個反射構件中的一個轉軸(即為斜軸)分別帶動相應轉軸上的反射鏡只進行一維旋轉就能實時跟蹤太陽高度角的變化，其中的繞垂軸旋轉跟蹤角度只與太陽方位角變化有關，斜軸旋轉跟蹤角度只與太陽高度角變化有關，其結構牢固可靠、控制簡單，能大幅降低塔式聚光系統的成本，提高其運行的可靠性。

在進一步的技術方案中，通過將反射單元中的多個轉軸聯動，保證了反射單元中的所有反射構件同步跟蹤太陽轉動。

在進一步的技術方案中，反射單元在接收裝置上形成的沿接收裝置的高度方向延伸的線性光線可位于接收裝置的接收范圍內，即該線性光線可完全被接收裝置接收，避免線性光線延伸到接收裝置之外造成的光照能量的損失。

在進一步的技術方案中，通過將反射單元的布置結構設置為反射鏡單元繞投影點呈環形布置，從而形成環形布置區域，使得反射單元的布置更加有序、規整，并能提高反射鏡布置結構的整體聚光效果。

在進一步的技術方案中，通過設置多個環形布置區域，且將該多個環形布置區域在投影點由內至外的方向上間隔分布，從而在相鄰的兩個環形區域之間預留通道，便于開展反射單元中的反射鏡的日常清洗、維護等工作。

在進一步的技術方案中，通過將多個反射單元在其所在的環形布置區域內均布設置，從而簡化反射鏡單元的布置。

在進一步的技術方案中，通過采用蓄水池和置于蓄水池中的浮板作為旋轉裝置，可避免反射構件布置于地面上需要平整土地而造成的高額費用。

在進一步的技術方案中，通過在蓄水池中設置換熱管，可利用蓄水池內部的相對低溫的水冷卻汽輪機乏汽。

附圖說明

在下文中將基于僅為非限定性的實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中：

圖1、2為本發明實施例一提供的塔式電站中的反射鏡布置結構的結構示意圖。

圖3為本發明實施例二提供的塔式電站中的反射鏡布置結構的結構示意圖。

圖4至6為本發明實施例三提供的塔式電站中的反射鏡布置結構的結構示意圖。

圖7為本發明實施例四提供的塔式電站中的反射鏡布置結構的結構示意圖。

附圖說明：

1-旋轉裝置，2-反射構件，3-接收裝置，4-蓄水池，5-浮板，6-轉軸，7-反射鏡，8-旋轉軸線，9-法線21-第一反射單元，22-第二反射單元，23-第三反射單元，24-第四反射單元。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

如圖1、2所示，本實施例提供的塔式電站中的反射鏡布置結構，包括接收裝置3周圍水平布置的旋轉裝置1和由旋轉裝置1上布置的多個反射構件2；并且所述反射構件2在所述旋轉裝置1的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所述反射構件1統一跟蹤太陽的方位角；其中的反射構件2包括一個轉軸6和與所述轉軸6固接的反射鏡7，所述轉軸6與水平面和豎直平面均呈固定角度傾斜布置；其中，所述轉軸6帶動所述反射鏡7旋轉，使得所述反射鏡7跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置3的接收范圍內。如圖2所示，其中的水平面為x軸和y軸形成的平面，其中的豎直平面為y軸與z軸形成的平面，入射光線b經反射鏡7反射形成的反射光線c在接收裝置3上形成聚光點，所有的反射鏡7跟蹤太陽高度角旋轉時所反射的光線的匯聚點均位于接收裝置3的接收范圍內。

本實施例提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，通過在接收裝置3周圍水平布置旋轉裝置1，并在該旋轉裝置1上布置多個反射構件2，通過水平布置的旋轉裝置1使得所有反射構件2均布置在同一水平基準面上，然后所有反射構件2在旋轉裝置1的帶動下在水平面內以接收裝置3上形成的反射構件2聚光光線的匯聚點為軸線(垂軸)統一旋轉)，從而使得所有反射構件2中的所有反射鏡7統一繞垂軸旋轉，實時跟蹤太陽方位角的變化，進而保證各反射鏡7、匯聚點及太陽方位角的相對關系不變。

進一步地，可將各反射鏡7的聚光跟蹤簡化為太陽在固定方位角不變的情況下只發生高度角變化的一種單一變量跟蹤(即各特定位置的反射鏡7在統一進行了繞垂軸旋轉跟蹤太陽方位角之后，其進一步的聚光跟蹤角度只與太陽高度角的變化量有關，而不再與太陽方位角的變化有關)。因此，本發明所述的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構與傳統的復雜結構有顯著不同，其可以通過旋轉裝置1帶動所有反射鏡7統一繞垂軸旋轉跟蹤太陽方位角，并通過每個反射構件2中的轉軸6(即為斜軸)分別帶動相應轉軸6上的反射鏡7實時跟蹤太陽高度角的變化，其中的繞垂軸旋轉跟蹤角度只與太陽方位角變化有關，繞轉軸6(斜軸)旋轉跟蹤角度只與太陽高度角變化有關，進而實現了多個反射鏡7以一個垂軸為第一旋轉軸線進行整體跟蹤，反射鏡7在以各自的轉軸6(斜軸)為第二旋轉軸線進行獨立跟蹤，即以一個垂軸和多個轉軸6(即1+n個旋轉軸，其中n為與反射鏡7一一對應的轉軸6的數量)完成了反射鏡7的二維跟蹤，其結構可靠、控制簡單，能大幅降低塔式聚光系統的成本，提高其運行的可靠性。

需要說明的是，水平布置的旋轉裝置1為所有的反射構件2提供一個布置的水平基準面，但各個反射構件2布置在旋轉裝置1上的豎直方向的高度可根據實際情況錯位布置，從而有效地降低反射構件2的陰影遮擋相鄰的其他反射構件2的反射鏡面。

實施例二

如圖3所示，本實施例提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，其包括接收裝置3周圍水平布置的旋轉裝置和該旋轉裝置上布置的多個反射構件2；并且所述反射構件2在所述旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所有所述反射構件2統一跟蹤太陽的方位角；所述反射構件2包含一個轉軸6和與所述轉軸6固接的反射鏡7，所述轉軸6與水平面和豎直平面均呈固定角度傾斜布置；其中，所述轉軸6帶動所述反射鏡7旋轉，使得所述反射鏡7跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射聚集至所述接收裝置3上的同一聚光點處。

其中，所述轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ以及所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η；可通過入射光線向量經所述反射鏡7反射的反射光線向量所述反射鏡7的鏡面中心的坐標點o以及三個不同的太陽光線對應的高度角度計算確定。為便于計算，具體地，可以通過三個不同的來自正南方向太陽光線的高度角度h1、h2、h3(由于所有反射構件2在旋轉裝置的帶動下統一繞接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉跟蹤方位角時，可以將太陽光線視為來自于正南方向以使得太陽光線方位角γ為0，因此，在計算轉軸6的布置位置時，可選取不同的來自正南方向的太陽光線的高度角，以方便計算)，確定對應高度角度h1的所述反射鏡7的法向量對應高度角度h2的所述反射鏡7的法向量和對應高度角度h3的所述反射鏡7的法向量并通過及確定所述轉軸6的旋轉軸線8的向量并且通過所述轉軸6的旋轉軸線8的向量確定所述轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角為β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角為δ；再通過所述轉軸6的旋轉軸線8的向量和對應任意太陽光線的高度角度h的所述反射鏡的法向量確定所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η。

為獲得轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ以及所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η的具體計算公式，可設定橫軸x，表示東西方向，縱軸y，表示南北方向，豎軸z，表示垂直于水平面的方向。并設定λ為所述反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點的連線與水平面形成的角度，b為所述反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向形成的角度，h0為所述反射鏡7的鏡面中心點與其在所述接收裝置3上形成的聚焦點的高度差，γ為太陽光線的方位角，h為任意太陽光線的高度角，h1、h2、h3分別為三個不同的來自正南方向光線對應的高度角度，并設定反射鏡7的鏡面中心的坐標點o為，

o(-h0cotλsinb,-h0cosλcosb,0)。并根據上述參數確定以下變量：

入射光線向量的計算公式為，

經反射鏡7反射的反射光線向量的計算公式為，

對應高度角度h1的所述反射鏡7的法向量的計算公式為：

對應高度角h2的反射鏡7的法向量的計算公式為：

對應高度角h3的反射鏡7的法向的計算公式為：

對應任意高度角度h的所述反射鏡的法向量的計算公式為，

轉軸6的旋轉軸線8的向量的計算公式為：

根據上述參數獲得轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ以及所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η的具體計算計算公式如下：

轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α的計算公式為，

轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β的計算公式為，

轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ的計算公式為，

反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η的計算公式為，

其中，a為對應高度角度h1的所述反射鏡7的法向量模的倒數，b為對應高度角度h2的所述反射鏡7的法向量的模的倒數，c為對應高度角度h3的所述反射鏡7的法向量的模的倒數，k為對應任意太陽光線高度角度h的所述反射鏡的法向量的模的倒數，e為轉軸6的旋轉軸線8的向量的模。

需要說明的是，上述公式計算得到的α、β、δ、η的值均為計算值，因此α、β、δ、η的值處于合理的誤差范圍(例如±2°)內，也應落入本發明保護的范圍之內。

為明確轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ以及所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η的具體數值，本實施例通過以下具體實施方式給出了不同參數下對應的α、β、δ及η的值。

首先，若反射鏡7的鏡面中心點與其在所述接收裝置3上形成的聚焦點的高度差h0為44m，反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點的連線與水平面形成的角度λ為14.8°。所述反射構件在所述旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所有所述反射構件統一跟蹤太陽的方位角；所述需要旋轉的角度等于太陽的方位角。

當反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向(正南方向為0°)形成的角度b為30°，三個不同的來自正南方向太陽光線對應的高度角度h1為15°，h2為45°、h3為75°時，通過上述公式計算得到轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α為35.27°，轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β為68.26°，轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ為63.69°，所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η為36.74°。當反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向(正南方向為0°)形成的角度b為60°，三個不同的來自正南方向太陽光線對應的高度角度h1為15°，h2為45°、h3為75°時，通過上述公式計算得到轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α為17.19°，轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β為77.71°，轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ為78.16°，所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η為42.84°。

當反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向(正南方向為0°)形成的角度b為90°，三個不同的來自正南方向太陽光線對應的高度角度h1為15°，h2為45°、h3為75°時，通過上述公式計算得到轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α為7.01°，轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β為89.77°，轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ為82.98°，所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η為45.35°。

由上述的具體實施方式可以看出，通過上述公式確定的轉軸6的旋轉軸線8分別與橫軸x、縱軸y、豎軸z的夾角，并通過其夾角確定的轉軸6的位置，在光路模擬中，對應位置的轉軸6上的反射鏡7可將光線完全聚集于接收裝置3上，且同一反射鏡7在轉軸6的帶動下旋轉至不同位置時，其均可在接收裝置3上形成同一聚光點。從而驗證了上述公式的正確性。

本實施例中，以反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點在水平面上的投影點的連線與正南方向(正南方向為0°)形成的角度b為30°，反射鏡7的鏡面中心點與其在所述接收裝置3上形成的聚焦點的高度差h0為44m，反射鏡7的鏡面中心點與所述反射鏡7在所述接收裝置3上形成的聚焦點的連線與水平面形成的角度λ為14.8°為例，并定義當太陽高度角度為h＝0時，轉軸6處于起始位置，并計算得出起始角度θ；經計算得出當太陽高度角度h1為15°時，轉軸6從起始角度θ旋轉32.03°后，太陽入射光經反射鏡7反射后在接收裝置3上形成的聚焦點的位置未發生變化；當太陽高度角度h2為45°時，轉軸6從起始角度θ旋轉72.43°后，太陽入射光經反射鏡7反射后在接收裝置3上形成的聚焦點的位置未發生變化；當太陽高度角度h3為75°時，轉軸6從起始角度θ旋轉77.98°后，太陽入射光經反射鏡7反射后在接收裝置3上形成的聚焦點的位置未發生變化。因此，可以確定，當轉軸6按本發明提供的計算公式得出的轉軸6的旋轉軸線8與橫軸x的夾角α，所述轉軸6的旋轉軸線8與縱軸y的夾角β，所述轉軸6的旋轉軸線8與豎軸z的夾角δ以及所述反射鏡7的法線9與所述轉軸6的旋轉軸線8的夾角η進行布置后，隨太陽高度角度的變化，只需使得轉軸6進行旋轉即可實現將不同太陽高度角度下的太陽光均反射至接收裝置3的接收范圍內，從而實現了通過轉軸6旋轉即可使得反射鏡7跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至接收裝置3的接收范圍內，進而實現了二軸旋轉跟蹤。

實施例三

如圖4至6所示，本實施例提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，其包括接收裝置3周圍水平布置的旋轉裝置和該旋轉裝置上布置的多個反射構件；并且所述反射構件在所述旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所有所述反射構件統一跟蹤太陽的方位角；所述反射構件包含一個轉軸和與所述轉軸固接的反射鏡，所述轉軸與水平面和豎直平面均呈固定角度傾斜布置；其中，所述轉軸帶動所述反射鏡旋轉，使得所述反射鏡跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置3的接收范圍內。

其中，所述轉軸的旋轉軸線與橫軸的夾角為α，所述轉軸的旋轉軸線與縱軸的夾角為β，所述轉軸的旋轉軸線與豎軸的夾角為δ，所述反射鏡的法線與所述轉軸的旋轉軸線的夾角為η，其中，α，β，δ及η的計算公式在實施例中已經給出，在此不再贅述。

其中，多個反射構件形成一個反射單元，反射單元在接收裝置3上形成一沿接收裝置3的高度方向延伸的線性光線，反射單元中的多個轉軸可聯動連接，從而保證反射單元中的所有反射構件在轉軸的帶動下同步旋轉，以跟蹤太陽高度角。其中的線性光線應位于接收裝置3的接收范圍內，即該線性光線可完全被接收裝置3接收，避免線性光線延伸到接收裝置3之外造成的光照能量的損失。

以接收裝置3的中心點在水平面上形成的投影點為圓心，由內至外的方向上形成至少一個環形布置區域，該環形布置區域由多個反射單元繞該投影點呈環形布置形成。其中的環形布置區域可以為多個，該多個環形布置區域在該投影點由內至外的方向上呈間隔分布。反射單元中的所有反射構件在旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得每個反射單元中的所有反射構件同步跟蹤太陽的方位角，從而將太陽光線聚集于接收裝置中，并在接收裝置3上形成一沿接收裝置3的高度方向延伸的線性光線。

在本實施例中的其中一個實施方式中，多個反射單元在其所在的環形布置區域內可呈均布，可在相鄰的兩個環形布置區域之間形成環形通道，便于工人或機器在該環形通道中通過，進而可方便反射單元的日常清洗及維護。

為便于理解本實施例的反射鏡布置結構中反射單元的聚光形式，為方便描述，將圖4、圖5中的反射單元分別標示為第一反射單元21、第二反射單元22。如圖4所示，第一反射單元21中的多個反射構件中的多個反射鏡反射的太陽光線均匯聚于接收裝置3上，第二反射單元22中的多個反射構件中的多個反射鏡反射的太陽光線均匯聚于接收裝置3上。如圖5所示，第一反射單元21中的多個反射構件中的多個反射鏡反射的太陽光線分別在接收裝置3上形成不同聚焦點；其中，反射構件中靠近投影點q的一端的反射鏡反射的光線聚集至接收裝置3下端部，即接收裝置3的b處；反射構件中遠離投影點q的一端的反射鏡反射的光線聚集至接收裝置3的上端部，即接收裝置3的a處；而第一反射單元21中的其他反射構件中的反射鏡則將太陽光線反射聚集于接收裝置3上位于a與b之間的區域內。同理，第二反射單元22中靠近投影點q的一端的反射鏡反射的光線聚集至接收裝置3下端部；第二反射單元22中遠離投影點q的一端的反射鏡反射的光線聚集至接收裝置3的上端部；而第二反射單元22中的其他反射反射構件中的反射鏡則將太陽光線反射聚集于接收裝置3上位于接收裝置3下端部與上端部之間的區域內。

綜上可知，經反射單元反射的光線可在接收裝置3上形成一沿接收裝置3的高度方向延伸的線性光線，且該線性光線位于接收裝置3的接收范圍內。即該線性光線可完全被接收裝置3接收，避免線性光線延伸到接收裝置3之外造成的光照能量的損失。最優的情況下，該線性光線的兩個端點恰好分別為a點、b點。

另外，如圖6所示，為保證所有反射單元在接收裝置3上形成的光線均位于接收裝置3的接收范圍內，靠近投影點q的環形區域內的反射單元中的反射構件的數量應較少，而遠離投影點q的環形區域中的反射單元中的反射構件的數量應較多。如圖6所示，第三反射單元23中的反射構件的數量應多于第一反射單元21中的反射構件的數量；第四反射單元24中的反射構件的數量應多于第二反射單元22中的反射構件的數量。即，從投影點q由內至外的方向上分布的不同環形布置區域中布置的反射單元中的反射構件的數量次逐漸增大。

實施例四

如圖7所示，本實施例提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，其包括接收裝置3周圍水平布置的旋轉裝置和該旋轉裝置上布置的多個反射構件2；并且所述反射構件2在所述旋轉裝置的帶動下在水平面內以所述接收裝置3的中心點的垂線為軸線旋轉移動，使得所有所述反射構件2統一跟蹤太陽的方位角；所述反射構件2包含一個轉軸和與所述轉軸固接的反射鏡，所述轉軸與水平面和豎直平面均呈固定角度傾斜布置；其中，所述轉軸帶動所述反射鏡旋轉，使得所述反射鏡跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置3的接收范圍內。

其中，所述轉軸的旋轉軸線與橫軸的夾角為α，所述轉軸的旋轉軸線與縱軸的夾角為β，所述轉軸的旋轉軸線與豎軸的夾角為δ，所述反射鏡的法線與所述轉軸的旋轉軸線的夾角為η，其中，α，β，δ及η的計算公式在實施例中已經給出，在此不再贅述。

其中的多個反射構件的布置結構在實施例二中已具體描述，在此不再贅述。本實施例著重描述旋轉裝置的具體結構。

在本實施例的其中一個實施中，旋轉裝置包括旋轉板和以接收裝置3的中心點在水平面上的投影點為圓心布置的至少一條環形軌道，其中的旋轉裝置可布置于平整的地面上，其中環形軌道可為多個，多個環形軌道上分別布置旋轉板。其中的旋轉裝置還可布置于溫室大棚的頂部，其中的環形軌道可間隔布置于溫室大棚的頂部，并在環形軌道上布置旋轉板，在利用溫室大棚作為旋轉裝置的支撐件時，還可利用透過旋轉裝置的太陽光為溫室大棚的農作物提供生長所需的光照。

其中，旋轉板沿環形軌道以接收裝置3的中心點在水平面上的投影點為圓心旋轉移動，其中的反射構件2布置在該旋轉板上。通過布置在地面上的環形軌道為旋轉板提供基礎平臺，并利用旋轉板繞以接收裝置3在水平面上的投影點在水平面內旋轉移動，使得旋轉板上的所有反射構件2同步統一繞以接收裝置3的中心點在水平面上的投影點在水平面內旋轉移動，從而使得旋轉板上的所有反射構件2同步統一跟蹤太陽方位角。同時，通過調節反射構件2中的轉軸的轉動帶動反射鏡旋轉跟蹤太陽高度角，從而使得所有反射構件2中的反射鏡同步跟蹤太陽方位角和高度角，進而提升接收裝置3接收的太陽光能量。

傳統的塔式電站中的反射鏡布置結構通常將由大規模陣列的反射構件2組成的鏡場布置于地面上，為保證陣列布置的大規模反射構件2的統一跟蹤太陽，提高其跟蹤精度，需要將反射構件2統一布置在平整的土地上，但實際環境中由于地勢的不同，大面積范圍的地面多凸凹不平，需要對地面進行平整處理，極大地增加了反射構件2的布置成本。為此，在本實施例其中一個實施方式中，如圖6所示，其中的旋轉裝置包括蓄水池4和置于蓄水池4中并漂浮覆蓋在水面上的浮板5，接收裝置3的中心點在水平面上的投影點位于所述蓄水池4的中心處，浮板5構造成在蓄水池4內以接收裝置3的中心點在水平面上的投影點為圓心旋轉移動，反射構件2布置在所述浮板5上。

另外，為充分利用蓄水池4的資源，還可在蓄水池4中設置換熱管，將換熱管與汽輪機乏汽冷卻管路連接，利用蓄水池4中溫度相對較低的溫度冷卻汽輪機排汽。還可在蓄水池4內設置供氧裝置，以保證蓄水池4中的生物的生長，從而提高該蓄水池4的綜合利用效率。

采用蓄水池4為反射構件2的布置提供平臺，并通過在蓄水池4中布置覆蓋于水面上的浮板5，通過該浮板5可避免蓄水池4內的水分蒸發，還可為反射構件2的布置提供一個旋轉平臺，同時還可保證所有反射構件2均處于同一基準面內。浮板5繞以接收裝置3的中心點在水面上形成的投影點為圓心作旋轉移動，從而帶動位于浮板5上的所有反射構件2同步繞以接收裝置3的中心點在水面上形成的投影點為圓心作旋轉移動，以使得所有反射構件2跟蹤太陽方位角。同時，通過調節反射構件2中的轉軸的轉動帶動反射鏡旋轉跟蹤太陽高度角，從而使得所有反射構件2中的反射鏡同步跟蹤太陽方位角和高度角，進而提升接收裝置3接收的太陽光能量。

實施例五

本實施例提供了一種塔式聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法，基于權利要求實施例一至實施例四中任一所述的塔式聚光系統的聚光反射鏡的布置結構，該塔式聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法包括：

根據太陽方位角度的變化實時調整所述旋轉裝置的旋轉角度，使得所有反射構件統一旋轉跟蹤太陽方位角；

根據太陽高度角度的變化調整所述轉軸的旋轉角度，通過所述轉軸帶動所述反射鏡旋轉，使得每個所述反射鏡均跟蹤太陽高度角并將太陽入射光反射至所述接收裝置的接收范圍內。

本實施例提供的塔式聚光系統的聚光反射鏡的跟蹤方法，其通過旋轉裝置帶動所有反射鏡統一繞垂軸旋轉跟蹤太陽方位角，并通過每個反射構件中的轉軸(即為斜軸)分別帶動相應轉軸上的反射鏡實時跟蹤太陽高度角的變化，其中的繞垂軸旋轉跟蹤角度只與太陽方位角變化有關，繞斜軸旋轉跟蹤角度只與太陽高度角變化有關，進而實現了多個反射鏡以一個繞垂軸為第一旋轉軸線進行整體跟蹤，反射鏡在以各自的轉軸(即為斜軸)為第二旋轉軸線進行獨立跟蹤，即以一個垂軸和多個轉軸(即1+n個旋轉軸，其中n為與反射鏡一一對應的轉軸的數量)完成了反射鏡的二維跟蹤，其結構可靠、控制簡單，能大幅降低塔式聚光系統的成本，提高其運行的可靠性。

最后需要說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施方式對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施方式記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施方式技術方案的精神和范圍。