[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)太陽能聚光光熱循環(huán)發(fā)電的方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110410960.1
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102493930A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙宇紅;趙學成;趙一睿
• 申請（專利權）人: 趙學成
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于新能源開發(fā)應用領域，具體涉及應用太陽能實現(xiàn)聚光光熱循環(huán)發(fā)電的一種方法與系統(tǒng)。

背景技術

太陽能做為一種永不枯竭的清潔環(huán)保能源倍受矚目，其開發(fā)應用已成為當今世界各國探索利用新能源，實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)保的重要研究課題之一，越來越多的國家已將其納入未來綠色能源的發(fā)展規(guī)劃。我國近年來，已逐步重視和強調太陽能的開發(fā)應用。

目前，太陽能的開發(fā)應用最理想的是利用太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電主要有兩種形式，一種是光伏發(fā)電，另一種是光熱發(fā)電。

光伏發(fā)電是依靠硅太陽能電池將太陽輻射能直接轉化為電能的一種發(fā)電技術。這種發(fā)電方式發(fā)電成本較高，轉換效率較低，一般不超過20%。并且受光照的變化影響很大，電能質量不高，會隨光照變化產生一定波動，進入夜晚沒有光照時就完全不能發(fā)電。商業(yè)化和并網營運不理想。同時，其上游硅材料的生產對環(huán)境還會造成嚴重污染。

太陽能光熱發(fā)電是通過某種裝置將太陽輻射能轉換成熱能，然后將這部分熱能轉化為機械能，再由機械能轉化為電能的發(fā)電方式。這種發(fā)電方式與光伏發(fā)電相比較，轉換效率得到很大的提高，受光照的變化影響小，電能質量較好，并隨熱能的儲存發(fā)電時間可得到延長。生產對環(huán)境不會造成污染，較適合商業(yè)化和并網營運。目前主要應用有槽式、塔式、碟式及菲涅爾式四種發(fā)電形式。槽式∶利用槽式聚光鏡，直接將太陽光反射到位于鏡面焦點處的集熱管，將內部傳熱物質轉化為蒸氣從而驅動渦輪發(fā)電。塔式∶將吸收到的太陽能射線集中到塔中，對傳熱工作物質加熱進而驅動渦輪發(fā)電。碟式∶利用旋轉拋物面反射鏡，將入射太陽光聚焦到焦點上，用焦點處放置的斯特林發(fā)電裝置進行發(fā)電。菲涅爾式∶工作原理類似槽式光熱發(fā)電，只是采用菲涅耳結構的聚光鏡來替代拋面鏡。但綜合上述四種形式的太陽能光熱發(fā)電應用來看，仍存在著發(fā)電設備復雜，轉換效率偏低，發(fā)電成本與收益之比比值過高，電能質量受太陽能的間歇性和非穩(wěn)定性影響等各種問題，這些問題很大程度地制約了太陽能光熱發(fā)電大規(guī)模的發(fā)展與應用。

?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是以新的方法設計一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，使發(fā)電設備減少、結構簡單可靠，電能質量受太陽能的間歇性和非穩(wěn)定性影響更小，熱能的儲存利用更高效，發(fā)電時間得到進一步延長，降低發(fā)電成本與收益之比的比值。更適合商業(yè)化和大規(guī)模并網營運，促進太陽能光熱發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展與應用。

?本發(fā)明解決上述問題的技術方案是：采用熱能儲存與轉換直接進行，動密封技術，均壓技術等多項技術的綜合。

?本發(fā)明采取的具體方法是設計一種聚光光熱循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，它包括：熱能儲存與轉換；熱能轉換與發(fā)電；傳熱工作物質（水）的冷凝與循環(huán)三大部份。

熱能儲存與轉換部份進一步包括：聚光裝置，融鹽儲熱室，加熱面板，蒸汽產生室。聚光裝置（現(xiàn)有技術）聚焦照射到融鹽儲熱室受熱面板，利用融鹽可大量儲熱的特性以熱能形式儲存聚光所得的太陽能，通過融鹽儲熱室儲存釋放熱能的調節(jié)，保持加熱的均衡性和持久性，消除太陽能的間歇性和非穩(wěn)定性影響，延長發(fā)電時間。融鹽儲熱室大小根據儲熱容量需要確定。融鹽儲熱室直接連接蒸汽產生室并通過直接安裝的加熱面板把蒸汽產生室的傳熱工作物質（水）加熱成高溫高壓飽和蒸汽，完成熱能儲存與轉換。

熱能轉換與發(fā)電部份進一步包括：蒸汽導管，蒸汽導軸，噴汽轉輪，動密封1。蒸汽導管將蒸汽產生室產生的高溫高壓飽和蒸汽導入蒸汽導軸，再由與蒸汽導軸連接為一體的一到數個噴汽轉輪噴出產生轉矩，驅動噴汽轉輪和蒸汽導軸旋轉。蒸汽導軸上端部與發(fā)電機主軸連接，帶動發(fā)電機主軸旋轉發(fā)電，完成熱能轉換為機械能發(fā)電。噴汽轉輪數量與大小可根據發(fā)電機發(fā)電量功率設計大小確定。另一方面，噴汽轉輪的旋轉慣性可進一步避免短時的間歇性和非穩(wěn)定性影響，保證電能質量的提高。動密封1是保證蒸汽導軸下端部分與蒸汽導管的上端部分之間的無摩擦轉動和高溫、高壓、高轉速條件下對高溫高壓飽和蒸汽的良好動密封。其構成為蒸汽導軸下端部套接于蒸汽導管的上端部，蒸汽導軸下端部分與蒸汽導管的上端部分共處于固定在蒸汽導管上的油盆1之中。蒸汽導軸下端部分內壁與蒸汽導管的上端部分外壁之間加工有迷宮或浮環(huán)，配以油盆中的潤滑油形成迷宮動密封或浮環(huán)動密封，構成動密封1。