球形聚光空间太阳能电站的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种球形聚光空间太阳能电站。
【背景技术】
[0002] 1968年，美国的Peter Glaser博士提出了空间太阳能电站（Space Solar Power Station，SSPS)的概念。SSPS就是在太空将太阳能收集并转换为电能，然后经由无线能量传 输装置传回地面的系统。
[0003] 空间太阳能电站分为非聚光和聚光两种。非聚光SSPS典型案例有美国1979基准系 统和欧洲2001太阳帆系统。1979SSPS是一块IOkm X 5kmX 0.5km的太阳电池板，电池板可接 收70GW能量，并获得9GW直流电。电池板的一端连接一个直径为Ikm的微波发射天线。姿态控 制系统使电池板始终指向太阳，指向机构使发射天线总是对准地面。该方案的缺点是质量 过大，成本过高。2001太阳帆系统由数百个尺寸为150mX 150m的薄膜太阳能电池阵模块组 成，根据总发电量的要求配置发电阵的数目。电池阵沿中央缆绳两侧排列成2行或4行，发出 的电流通过由超导材料制成的中央缆绳输送到缆绳末端的发射天线。该方案的缺点是太阳 光收集效率波动大，且在每日〇时和12时附近无法收集太阳光。
[0004] 聚光空间太阳能电站可以提供一定聚光比的太阳能，有效减小光伏电池阵的面 积。聚光SSPS典型案例主要有对称二次聚光方案和ALPHA方案。该方案采用了点聚光设计， 光伏电池放置于反射镜的焦平面处。利用位于桅杆两边的大型聚光系统通过机构控制指向 太阳，将太阳光反射聚集到光伏电池上。该方案的最大缺点是控制策略复杂，系统热问题严 重，且须要跨度大、质量高的中心连接桁架结构。ALPHA方案采用了蜂巢结构的设计，聚光系 统主要由多组薄膜反射镜和支撑结构组成，该系统采用分布式聚光设计，多组反射镜通过 独立的调整机构控制，通过一次反射或二次反射将入射太阳光反射到光伏电池表面。ALPHA 方案的最大缺点是多组反射镜调整复杂，且存在干涉，遮挡，有效光接收面积低的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种光收集效率高、波动小、天线与聚光器的连接结构质 量小、且传输电缆短的球形聚光空间太阳能电站，并在一定程度上降低散热系统的设计难 度。
[0006] 为此，本发明提供了一种球形聚光空间太阳能电站，该电站由球形聚光器、太阳能 电池阵、传输电缆、导电滑片、导电滑环、微波发射天线以及牵引索组成;所述太阳能电池阵 通过传输电缆与导电滑片连接，导电滑片与导电滑环进行柔性滑动连接，导电滑环与微波 发射天线连接，微波发射天线通过牵引索与球形聚光器连接。
[0007] 为保证光收集率，球形聚光器去除球面上、下顶部的球冠区域，球形聚光器的半径 为：
[0008]
[0009] 式中，ri为聚光器的平均光收集率，C为空间太阳光功率密度，C= 1368W/m2，0为球 冠中心同球形聚光器中心连线以及球冠边界同球形聚光器中心连线的夹角，即Θ为球冠区 域的边界角;W为系统设计所要求达到的太阳光收集功率。
[0010]所去除的球冠区域的口径为：
[0011] d = 2Rsin0o
[0012] 上述球形聚光器由若干组用于透过太阳光的六边形光学薄膜和支撑所述六边形 光学薄膜的支撑框架组成;所述支撑框架由方形口径的空心碳纤维管构成。
[0013]组成太阳能电池阵的太阳能电池为多结砷化镓电池。
[0014] 上述太阳能电池阵通过光电转换产生的直流电经传输电缆、导电滑片以及导电滑 环传输到微波发射天线，并由微波发射天线将微波发射出去。
[0015] 上述传输电缆采用低温超导电缆。
[0016] 上述微波发射天线的发射天线阵面由若干组六边形天线阵面模块组成，六边形天 线阵面模块由6组三角形模块子阵组成，三角形模块子阵由4组三角形阵单元组成。
[0017] 上述微波发射天线通过多根牵引索同球形聚光器进行连接。
[0018] 上述微波发射天线通过6根牵引索同球形聚光器进行连接。
[0019] 本发明的有益效果:本发明的球形聚光空间太阳能电站具有光收集效率高，波动 小，天线与聚光器的连接结构质量低，传输电缆短的特点，并在一定程度上降低散热系统的 设计难度。具体表现在以下几个方面：
[0020] 1、球形聚光器的光收集效率高，同时，球形为任意轴对称的回转体，光收集波动 小；
[0021] 2、球形聚光器去除了两个球冠状的多次反射区域，在保证光收集效率的前提下， 减轻了球形聚光器的质量；
[0022] 3、太阳能电池阵和微波发射天线进行了分离设计，降低了系统散热的难度；
[0023 ] 4、传输电缆的长度比太阳帆方案大幅度降低(太阳帆方案的电缆长度为15km，发 电规模100~400MW，本发明在发电规模2GW的情况下，电缆长度至多4.5km);
[0024] 5、采用6根索连接微波发射天线和球形聚光器，相比采用大跨度桁架连接，连接结 构的质量大幅度降低。
[0025]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的整体结构示意图；
[0027]图2是本发明的聚光器的工作原理图；
[0028] 图3是聚光器的去除的球冠状区域的示意图；
[0029] 图4是图1中的聚光器结构示意图；
[0030] 图5是图1中的导电滑片与导电滑环结构示意图；
[0031 ]图6是图1中的微波发射天线模块化设计示意图；
[0032]图7是图1中微波发射天线与聚光器连接结构示意图；
[0033]附图标记说明：101、球形聚光器，102、太阳能电池阵，103、传输电缆，104、导电滑 片，105、导电滑环，106、微波发射天线，107、牵引索，201、原始球面，202、光接收面，301、球 冠区域，401、光学薄膜，402、支撑框架，601、三角形阵单元，602、三角形模块子阵，603、六边 形天线阵面模块，701、聚光器边界外框，702、牵引索与聚光器边界外框连接结构，703、牵引 索与微波发射天线连接结构。
【具体实施方式】 [0034] 实施例1:
[0035] 参见图1，本发明提供了一种球形聚光空间太阳能电站，该电站由球形聚光器101、 太阳能电池阵102、传输电缆103、导电滑片104、导电滑环105、微波发射天线106以及牵引索 107组成;所述太阳能电池阵102通过传输电缆103与导电滑片104连接，导电滑片104与导电 滑环105进行柔性滑动连接，导电滑环105与微波发射天线106连接，微波发射天线106通过 牵引索107与球形聚光器101连接。本实施例采用球形聚光器，其光收集效率高，同时，球形 为任意轴对称的回转体，光收集波动小;而太阳能电池阵和微波发射天线进行了分离设计， 降低了系统散热的难度。
[0036] 因此，本实施例的球形聚光空间太阳能电站具有光收集效率高，波动小，天线与聚 光器的连接结构质量低，传输电缆短的特点，并在一定程度上降低散热系统的设计难度。 [0037] 实施例2:
[0038]在实施例1的基础上，为保证光收集率，球形聚光器101去除球面上、下顶部的球冠 区域(301)，球形聚光器(101)的半径为：
[0039]
[0040] 式中，τι为聚光器的平均光收集率，C为空间太阳光功率密度，C= 1368W/m2，0为球 冠中心同球形聚光器101中心连线以及球冠边界同球形聚光器101中心连线的夹角，即Θ为 球冠区域301的边界角；炉为球冠上某点与球心的连线与球冠中心到球心连线之间的夹角； W为系统设计所要求达到的太阳光收集功率(例如，所要设计的系统希望微波发射天线可以 发射出功率为IMW的电磁波，按照传输过程中能量损耗的情况可以反算出球形聚光器需要 收集多少太阳光功率，所需收集的该太阳光功率即为W;另外球形聚光器的反射光分别一次 反射光线和多次反射光线，考虑到薄膜的反射率和表面精度，可以按照实际情况去掉一部 分的多次反射区来保证光的有效反射，即所述球冠区域，Θ即球冠边界角，见图3中标示）。所 去除的球冠区域301的口径为:d = 2Rsin0。本实施例中球形聚光器去除了两个球冠状的多 次反射区域，在保证光收集效率的前提下，减轻了球形聚光器的质量。
[0041] 所述