[發明專利]用于太陽能聚焦發電設備的熱載體系統

有效

• 申請號: 200980144609.3
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN102203520A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: P·德馬笛諾;P·哈拉貝利亞
• 申請（專利權）人: 因特紐電子有限公司;斯特姆哥有限公司
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/07;F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

技術領域

本發明涉及一種太陽能聚焦發電設備的熱載體系統，特別是用于拋物面槽式太陽能聚焦發電設備，可以為工業和家庭使用。

應該看到，本文的術語“太陽能聚焦發電設備”是指以下任何太陽能發電設備，其中太陽輻射通過透鏡(如菲涅爾透鏡)或適當形狀的鏡子(如拋物面反射鏡)或拋物面槽或現有技術中已知的其它任何適當的裝置聚焦在包含在合適容器(例如接收管)中的熱載體上，從而利用所產生的熱量。

背景技術

聚焦太陽能以獲得熱量來源的原則或許可以是阿基米德發現的。然而只有在近代，太陽能聚焦發電設備才成為可行。特別是最可靠的技術使用拋物面的槽作為熱太陽能聚焦器。太陽能發電設備包括串聯連接起來的、由線性的拋物面收集器制成的、且沿數百米長的平行線設置的模塊化結構。每個收集器由拋物面形的反射器制成，其將太陽光聚焦在沿焦線(focal?line)放置的接收管上。熱載體的流體通過接收管道泵出，將熱量提供到位于太陽能發電設備中心的熱電站。所述熱量用于產生蒸汽，所述蒸汽使電渦輪發電機組運行。

第一個這種類型的發電設備在80年代初在莫哈韋沙漠(Mojave?Desert)修建。在歐洲最大的發電設備-Andasols目前在西班牙按照相同的基本方案建立。所有這些工廠使用易燃的和有毒的礦物油作為熱力工作流體。這種導熱油是有局限的，特別是大約400℃的最高溫度。超過這個閾值，存在點燃燃燒反應的相當大的風險。這意味著，所述工廠的效率必然是偏低的。

在意大利的Enea實驗室中，已經開發了阿基米德計劃以克服導熱油的局限。在這種情況下，工作流體是通常作為肥料使用的熔融鹽的混合物，即60％的硝酸鈉和40％的硝酸鉀。它們可以安全地用于高達約550℃，但仍然存在的嚴重問題是在低于約200℃時它們會凝固。這意味著主回路必須在夜里也保持工作，使用儲存的熱或者甚至利用外部能源來加熱。此外，由于有效的蒸汽渦輪機在至少500℃的溫度操作，所儲存的有效熱量是有限的。

這種太陽能聚焦發電設備的兩個重要組成部分是(在太陽能集熱器中的)接收管和蓄熱器。

目前市場上最先進的接收管是所謂Angeloantoni(安吉拉通力)的接收管，它也是在阿基米德計劃的框架中開發的。它是由一個通過超黑技術變黑的金屬管構成，所述金屬管插入到一個玻璃管中。在金屬管和玻璃管之間形成真空以產生有效的熱絕緣。總體來說，這個管是非常有效的，但也是易碎的，因為兩個同心的管由不同的材料即玻璃和金屬制成，它們具有不同延展系數。如果所述回路保持為總是以在高端下連續流動的工作流體來操作，這一限制不是特別嚴重，但在其中工作流體被暫停以冷卻的任何情況下，它都是不可接受的。

然而，蓄熱器允許在長時間沒有太陽輻射的情況下也產生蒸汽。在有些情況下，如Andasol發電設備，其中熱儲存在熔融的鹽庫中。阿基米德計劃也是這樣做的。更創新的計劃是澳大利亞克倫刻里(Cloncurry)發電設備，它是一種塔式發電設備，與槽式發電設備的方案完全不同，它將熱存儲在塔頂部的純化石墨塊中。但是由于散熱是一種嚴重的限制，仍然沒有人試圖將熱儲存超過幾個星期的較長時間段。

有關太陽能聚焦發電設備的專利或專利申請也是已知的。

WO?2009/004476公開了一種采用熔鹽技術來生產和積累太陽能模塊組件。所述組件包括用于積累熔鹽的箱、用于捕捉太陽光線的反射體、管狀集熱器、拋物狀本體、傳遞回路和返回回路。

管式集熱器面對拋物狀的本體，所述傳遞和返回回路在其一側與所述箱連通，且在其另一側與集熱器連通以通過所述集熱器提供熔鹽。蓄熱箱設置在位于集熱器下面的一個位置，所述傳遞回路和返回回路被設置為能夠通過熔鹽的重力而卸料到蓄熱箱中。

WO?79/01004描述了一個太陽能系統，包括收集器、接收器、熱能蓄能器和熱能轉移系統。收集器用來收集和聚焦太陽輻射，與收集器相關的接收器用于將收集器聚焦的輻射轉換成熱能，熱能轉移系統用于將從收集器接收到的熱能傳輸至熱能蓄能器。熱能蓄能器包括易熔鹽的混合物。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于太陽能聚焦發電設備的熱載體系統，它將以簡單和經濟有利的方式解決以上所討論的一些弊端。

根據本發明，權利要求1中提供了用于太陽能聚焦發電設備特別是用于拋物面槽式太陽能聚焦發電設備的熱載體系統，其中包括固態熱載體。

特別是，通過基于固態熱載體的固態系統克服了太陽能聚焦發電設備的大部分目前的限制，所述固體熱載體優選地通過螺旋傳輸器推出。