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塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置

一份耕耘，一份收获！历经多年的攻坚与探索，一项高效环保的太阳能热发电系统的改进技术已日臻成熟。它克服了以往采用空间几何方法计算反射镜聚焦角度中数学模型特别复杂，技术要求高，难以大规模产业化的技术难题。它就是由何开浩先生自主创新研制的塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置。

可再生能源凸显商机

随着全球人口和经济规模的不断增长，能源急剧应用所带来的温室效应为人们认识和担忧。在这样的大背景下，低碳技术应运而生。而加快替代能源的研究也变得刻不容缓！
众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭的能源。太阳能资源丰富，既经济又可循环使用，对环境无任何污染，为人类创造了一种新的生活形态，使人类进入低碳生活的时代。太阳能发电是一种新兴的与生态环境相和谐的可再生能源。目前，槽式、碟式和塔式太阳能热发电系统都受到世界各国政府的高度重视，并正在积极地开展工作。而塔式发电系统以其规模大、热损耗小和温度高等特点已初步显示出巨大的市场优势。

面对挑战勇于探索

塔式太阳能热发电系统已经历了三十年的发展，但在现实生活中却仍然很少被应用。主要是因为反射光瞄准聚焦目标太困难，现有技术中都是使用空间几何方法计算反射镜的角度。由于太阳的东升西落，在地球上的不同位置太阳的角度也不一样，使用现有的空间几何方法计算反射镜角度的变化，其数学模型特别复杂，技术要求也高。
面对挑战，孜孜不倦和勇于创新的精神让何开浩先生的收获颇丰。他深入实践，不断探索改进。终于在太阳能热发电系统领域有所造诣——塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置。

技术成熟前景无限

塔式太阳能热发电系统主要有聚光系统，吸、换热系统，储热系统和发电系统四部分组成。其中，聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。塔式太阳能热发电系统采用光—热—电的转化路线。即利用太阳辐射所产生的热能发电。由用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。
一个大型塔式太阳能发电站需要成千上万套定日镜，它占据发电站总成本的一半以上。定日镜和跟踪控制系统的效率及其成本很大程度上影响热电站的性价比，是构建太阳能热发电站中需要考虑的最主要因素。
定日镜的作用是通过绕轴转动跟踪太阳并将辐射到其表面的太阳能汇聚到塔顶的集热器中，完成聚光的目的。由于以前方法结构特别复杂，技术要求也高，使得它大规模产业化有很大困难。而由何开浩先生自主创新研制的塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置根据数学中做辅助线来解决的方法。几何辅助线就是一条从各个定日镜中心射向聚光塔目标的激光束，以这条激光束为辅助线，判断经由定日镜反射后的太阳光是否对准目标就变得很容易。
如图：

图片解释：
a：从天空照射下来的太阳光（太阳在天空正上方）
b：经定日镜反射后的太阳光（反射光）
c：从各定日镜中心射向聚光塔目标的激光束。如果经定日镜反射后的太阳光（反射光）是对准聚光塔目标的。那么，这反射光一定要同相应的激光束相平行。这样就可以根据平行光线的性质，只要检测反射光是否与激光束平行来判断反射光是不是对准聚光塔目标了。如果检测到二者不平行，就只要适当调整定日镜的方向，使二者平行就可以了。

如果经定日镜反射后的太阳光线是对准聚光塔目标的，那么这条光线一定要同相应的激光束相平行。这样就可以通过检测反射光线是否与激光束平行来判断反射光线是不是对准聚光塔上的目标。就这样时时检测，就可以使定日镜精确的全自动跟踪太阳运行轨迹，时时都能把太阳光准确地聚集在聚光塔上。加热安装在塔顶太阳能塔式聚焦高温集热蒸汽锅炉，使锅炉中的水吸收太阳能热量而快速升温，沸腾的水产生的高压蒸汽驱动地面厂房里的汽轮机转动从而带动发电机发电。
我国地域辽阔，地势复杂，用以前方法各个地区需要根据具体地理位置来建塔。如果使用何开浩设计的方法，各地区就无需根据具体地理位置来建塔。该装置结构简单、易操作且成本低。把每块定日镜做成窗户玻璃大小，像玻璃幕墙一样安装在建筑物的墙面和屋顶上也完全可以做得到。如果这项技术得到应用，塔式太阳能热发电系统的大规模产业化有将指日可待了。

我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家。塔式太阳能热发电系统中聚光瞄准装置的研发成功必将是可再生能源技术中的一支独秀！