發(fā)明人何開(kāi)浩

        解決反射光難以瞄準(zhǔn)聚焦目標(biāo)的難題

        現(xiàn)在資源和環(huán)境的緊張?jiān)缫殉蔀槭澜绻沧R(shí)，尋找新的能源并且切實(shí)地應(yīng)用到生活之中，是全球科學(xué)家面臨的新課題。在可再生能源中，太陽(yáng)能無(wú)疑具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。但是將其商業(yè)化卻是一件世界難題，原因是太陽(yáng)能發(fā)電的成本太高。
        塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是美國(guó)和以色列上世紀(jì)70年代才開(kāi)始研發(fā)的新能源發(fā)電方式。其原理是用定日鏡將陽(yáng)光反射到位于高塔上的吸熱器，實(shí)現(xiàn)大容量發(fā)電。塔式電站的單位投資成本和發(fā)電成本是隨容量的增加而降低的。因此大規(guī)模塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是今后太陽(yáng)能熱發(fā)電走向?qū)嵱没谋赜芍贰?nbsp;
        塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了30年的發(fā)展，但在現(xiàn)實(shí)生活中卻仍然很少被應(yīng)用，主要是因?yàn)榉瓷涔饷闇?zhǔn)聚焦目標(biāo)太困難。現(xiàn)有技術(shù)中都是使用空間幾何方法計(jì)算反射鏡的角度，由于太陽(yáng)東升西落，在地球上的不同位置太陽(yáng)的角度也不一樣，使用現(xiàn)有的空間幾何方法計(jì)算反射鏡角度變化數(shù)學(xué)的模型特別復(fù)雜，技術(shù)要求也高，特別是一個(gè)地區(qū)計(jì)算后數(shù)據(jù)并不能應(yīng)用在其他地方的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)上，因此大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化有很大困難。
        喜歡發(fā)明創(chuàng)造的何開(kāi)浩先生經(jīng)過(guò)多年的鉆研，針對(duì)上述所要解決的技術(shù)問(wèn)題發(fā)明了一種塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置（專(zhuān)利號(hào)200910155646.6）。該裝置克服了以往采用空間幾何方法計(jì)算反射鏡聚焦角度中數(shù)學(xué)模型特別復(fù)雜、技術(shù)要求高、難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難題，在我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)上邁出了開(kāi)創(chuàng)性的一步。

        激光束鎖定反射光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)

        塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由聚光系統(tǒng)，吸、換熱系統(tǒng)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)四部分組成，其中聚光系統(tǒng)包括反射鏡、支撐結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)裝置和跟蹤控制系統(tǒng)。一個(gè)大型塔式太陽(yáng)能發(fā)電站需要成千上萬(wàn)套定日鏡，其成本要占發(fā)電站建設(shè)總成本的一半以上，而傳動(dòng)裝置是定日鏡中最關(guān)鍵也是成本最高的部件。定日鏡和跟蹤控制系統(tǒng)的效率及其成本很大程度上影響熱電站的性?xún)r(jià)比，是構(gòu)建太陽(yáng)能熱電站中需要著重考慮的因素。
        定日鏡的作用是收集太陽(yáng)輻射能并將其匯聚到集熱器處。每個(gè)定日鏡通過(guò)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)并將輻射到其表面的太陽(yáng)能反射到塔頂集熱器，完成聚光的目的。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)采用光—熱—電轉(zhuǎn)化的工藝路線，即先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為電能。通過(guò)太陽(yáng)能分級(jí)分段加熱，先采用普通太陽(yáng)能集熱器使水低段加熱，再由聚光式太陽(yáng)能集熱器加熱至中溫，再由跟蹤聚光式太陽(yáng)能高溫加熱器加熱至高溫。由高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)高效熱電轉(zhuǎn)換。無(wú)論從聚光系統(tǒng)的效率、集熱效率方面考慮，還是從整個(gè)電站的成本角度考慮，在塔式太陽(yáng)能熱電站建設(shè)中的核心技術(shù)問(wèn)題，就是如何使定日鏡精確地自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使輻射到其表面的太陽(yáng)能量最大化。
        針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，何開(kāi)浩該項(xiàng)專(zhuān)利所采用的技術(shù)方案為：塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光瞄準(zhǔn)裝置，包括激光束發(fā)生器、取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；激光束發(fā)生器固定設(shè)置在圍繞高塔的太陽(yáng)能聚光器上，且位于太陽(yáng)能聚光器的反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，各個(gè)太陽(yáng)能聚光器上的激光束發(fā)生器依次發(fā)出對(duì)準(zhǔn)高塔太陽(yáng)能灶的激光束；取光投射機(jī)構(gòu)和投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在激光束光路附近，取光投射機(jī)構(gòu)由投射反射鏡或折射鏡組成，由激光束發(fā)生器發(fā)出激光束時(shí)，投射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)取光投射機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到激光束的光路上，通過(guò)取光投射機(jī)構(gòu)將激光束反射或折射到檢光屏上。
        談到這一專(zhuān)利，何開(kāi)浩說(shuō)，這個(gè)專(zhuān)利原理很簡(jiǎn)單，就是根據(jù)數(shù)學(xué)中作輔助線來(lái)解幾何題目的方法。其中的幾何輔助線就是一條從各個(gè)定日鏡中心射向聚光塔目標(biāo)的激光束。有了這一條激光束作為輔助線，判斷經(jīng)定日鏡反射后的太陽(yáng)光是否對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)就變得非常簡(jiǎn)單。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，它對(duì)人們以極低成本超大規(guī)模利用太陽(yáng)能有非常重要的意義。

        把太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化推向新階段

        現(xiàn)在全世界都在關(guān)注碳排放，從理論上講，人們所利用的能源全部來(lái)源于太陽(yáng)能是完全夠用的，那也只是太陽(yáng)照射到地球能量里零頭中的零頭。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，有條件發(fā)展大規(guī)模的太陽(yáng)能熱發(fā)電。利用目前已有的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，僅在我國(guó)西部約1.8萬(wàn)平方公里面積的地域就可以產(chǎn)生滿(mǎn)足全國(guó)當(dāng)前一年的電能消耗。只是現(xiàn)在的技術(shù)利用太陽(yáng)能成本太高，效率太低。
        成本最低的太陽(yáng)能利用方式是塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電。它所用的材料只是玻璃平鏡，成本極低。但是30多年來(lái)，由于聚光瞄準(zhǔn)技術(shù)一直沒(méi)有解決，使得這一極有意義的技術(shù)到現(xiàn)在還停留在科學(xué)研究階段。何開(kāi)浩的這一專(zhuān)利首次解決了這一技術(shù)難題，原理和方法都非常簡(jiǎn)單。從理論分析，光線瞄準(zhǔn)非常準(zhǔn)確，而且成本也非常低廉，將為大規(guī)模普及塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電鋪平道路。
        何開(kāi)浩的這一發(fā)明專(zhuān)利意味著一個(gè)全新的開(kāi)始，將把太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)推向一個(gè)新階段，為百姓創(chuàng)造“光輝燦爛的生活”。




    何開(kāi)浩，生于1964年，1981年至1984年在浙江省臺(tái)州衛(wèi)生學(xué)校學(xué)中醫(yī)，畢業(yè)后一直在寧波市中醫(yī)院工作。在多年的工作中，他熱愛(ài)發(fā)明，堅(jiān)持發(fā)明創(chuàng)造，取得了多項(xiàng)專(zhuān)利。