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本文給大家介紹一種新的太陽能聚光跟蹤技術，這項技術的名稱是：一種按日期手動調節(jié)的太陽能拋物線型槽式集熱器。這種集熱器最大的特點就是不需要自動跟蹤裝置，但聚光倍數(shù)卻可以達到二十倍。這種集熱器具有抗風能力強、聚光倍數(shù)高、結構簡單、成本低廉、使用壽命長等諸多優(yōu)點，非常適合大規(guī)模的商業(yè)化運行。

一、目前太陽能中高溫技術的現(xiàn)狀

眾所周知，太陽能光熱產業(yè)的下一個發(fā)展目標就是太陽能中高溫領域，溫度區(qū)間一般認為是在100度到300度之間，主要的應用市場是在工業(yè)用熱，以及冬季采暖、夏季空調等領域。在這個領域研究最多的是小型拋物線型槽式集熱器，集熱器的開口寬度通常為兩到三米，技術要求相對較低。國內外都有很多廠家開發(fā)過這種產品，但市場接受度并不高。幾十年來一直處于示范階段，很少有達到商業(yè)化運行階段的。造成這種現(xiàn)象的原因主要在于以下幾個方面：

第一，這種集熱器通常都需要一套自動跟蹤裝置，這就增加了制造成本和運維成本。

第二，由于太陽能的最大密度大約是每平方米一千瓦左右，如果用的能量比較大的話，就需要反射聚光鏡的面積很大，而所有的太陽能裝置都必須在室外長期運行，風雨侵蝕不可避免。尤其是在風中，反射聚光鏡上所受到的風的作用力是很大的，對整個系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性要求很高。為了滿足這個要求，就必須增加整個系統(tǒng)的金屬使用量，這也推高了整個系統(tǒng)的制造成本。

上述兩方面都造成了這種裝置的成本較高。但成本高了，市場又無法接受，這是目前這個產業(yè)所遇到的主要矛盾。應該說太陽能中高溫產業(yè)的市場是足夠巨大的，這是任何人都能看到的，也是很多企業(yè)想進入的。但是，目前產業(yè)界還沒有找到一個合適的能夠大規(guī)模推廣的技術。

為了解決這個問題，我們開發(fā)了一種按日期手動調節(jié)的太陽能拋物線型槽式集熱器，它的聚光倍數(shù)可以達到20倍，能夠滿足太陽能中高溫市場的用熱需求。這里所說的聚光比，指的是反射鏡的寬度和集熱管的直徑之比。

二、一種按日期手動調節(jié)的太陽能拋物線型槽式集熱器

2.1實驗裝置的基本特征

圖一：實驗裝置的照片。

圖一為這個裝置的照片：一根集熱管東西方向水平固定在兩個支座上，同時有一個拋物線型反射聚光鏡也由這兩個支座支撐，這個反射聚光鏡的焦線和轉軸都和集熱管的軸線重合。這套裝置的最大特點就是沒有自動跟蹤裝置，但是多了一套反射鏡定位裝置，所謂的反射鏡定位裝置其實就是一個圓弧板，上面有若干個位置固定的插孔。這套裝置需要使用者在確定的日期，將反射鏡從一個插孔移到另一個插孔。調節(jié)好以后，反射鏡可以連續(xù)多日靜止不動。反射鏡的調節(jié)頻率由系統(tǒng)的聚光倍數(shù)決定，如果聚光倍數(shù)是10倍，那么平均一個月調節(jié)一次；如果聚光倍數(shù)是20倍，那么平均10天調節(jié)一次。

2.2下面，介紹一下這項技術的主要特征：

首先，這個技術不需要自動跟蹤裝置，因此大大降低了整個系統(tǒng)的制造成本和技術難度。

第二，這個系統(tǒng)的聚光倍數(shù)比較高，可以達到20倍到30倍，能夠滿足太陽能中高溫產業(yè)的需求。

第三，這套裝置雖然是手動的，但是反光鏡調節(jié)一次以后可以連續(xù)靜止若干天，而且調節(jié)也很方便，只是將插銷從一個插孔移到另一個插孔去即可，用戶的負擔非常輕微，基本可以忽略不計。

第四，雖然反射聚光鏡的傾角調節(jié)一次，可以連續(xù)靜止若干天，但是在這期間，這套系統(tǒng)可以保證每天的全聚光時間不少于4個小時——從上午10點到下午14點。這四個小時是一天之內太陽光最強的時間段。這個系統(tǒng)可以保證，反射鏡在這期間能夠將其所接受到的全部陽光都匯聚到集熱管上，這四個小時陽光的利用率是100%，其他的時間陽光的利用率將會下降，但那已經不重要了。因為早晨10點以前或下午14點以后，由于余弦效應，太陽光的強度已經明顯減弱了，它的熱利用價值也隨之降低了。簡單的計算可以表明，反射鏡在從10點到14點這個時間段所接收到的陽光占到它全天所接受到的陽光的總能量的一半左右。我們如果能將這個時間段的陽光充分利用起來，效果就已經很好了。

第五，這個系統(tǒng)的每一面鏡子都有自己獨立的固定裝置，所以它的結構非常穩(wěn)定，抵抗風雨的能力很強，因此，所用的鋼鐵材料就能減少，成本就能降低。

第六，這個系統(tǒng)的結構非常的簡單，所以它出現(xiàn)故障的機會就很少，即使出現(xiàn)了故障，使用者自己也能維修，這樣它的維護成本也大大降低了。

三，市場前景分析

熱能在人類能源消耗中所占的比例最大，將太陽能直接轉變?yōu)闊崮苁翘柲芨鞣N利用中最方便最直接的形式。這項技術用最簡單的方法將太陽光的能量密度提高了二十倍，使熱能的品質有了質的飛躍，由于溫度的提高，可以使太陽能的應用范圍得到大幅度的擴展。同時還將系統(tǒng)的制造成本降到最低，可以預期這項技術將具有非常廣闊的市場發(fā)展空間。

首先，可以用于冬季采暖和夏季空調，這個市場是非常巨大的，比太陽能熱水器的市場要大得多。現(xiàn)在，我國正在大力推廣煤改電，煤改氣等各種清潔取暖方式，但這些方式都會遇到資源和價格的制約，需要政府提供大量的，長期的財政補貼。而太陽能是不受資源限制的，一次投資，長期受益，并且這項技術還可以使一次投資的額度大幅度降低。

其次可以滿足工業(yè)用熱需求，例如：市政蒸汽，海水淡化，石油開采，農產品加工，紡織印染等，其市場容量也是相當可觀的。

這項技術的最大優(yōu)點就是找到了系統(tǒng)的聚光倍數(shù)，全聚光時間和反射聚光鏡調節(jié)次數(shù)的最佳平衡點，使得系統(tǒng)的結構變得非常簡單。因為不需要任何自動跟蹤裝置，所以，大幅度地降低了系統(tǒng)的制造成本和技術難度。還因為每一面反射聚光鏡都有一套獨立的固定裝置，所以大幅度地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗風雨的能力。而用戶平均十天左右才需要調一次反射鏡的傾角，并不會給使用者帶來多少不便，所以，用戶也很容易接受。

這項技術使得太陽能中高溫系統(tǒng)變得非常簡單，不需要任何復雜的技術，雖然沒有自動跟蹤裝置，但是達到了和有自動跟蹤裝置的系統(tǒng)相似的聚光效果。大多數(shù)光熱企業(yè)都能進入。而且目前這個產品所需要的所有部件，比如集熱管，反射聚光鏡，儲水箱等，現(xiàn)在國內都有生產廠家進行大規(guī)模、專業(yè)化的生產，任何企業(yè)都能夠從市場上采購到質量上乘、物美價廉的配套產品。這些都為這項技術大規(guī)模的推廣應用提供了堅實的物質基礎。

注：作者就是這項技術的發(fā)明人，該技術已獲國家發(fā)明專利授權（專利號：ZL 201610829789.0），作者目前正在推廣這項技術，有愿意開發(fā)這項技術的廠家可以和作者聯(lián)系，作者的聯(lián)系方式為：13520361330（微信同號）。