[發(fā)明專利]高效太陽(yáng)能熱電冷聯(lián)用工藝集成裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210002553.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN103196238A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王穎;王鋼;王存樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王穎;王鋼;王存樂(lè)
• 主分類號(hào): F24J2/06
• 分類號(hào): F24J2/06;F24J2/30;F24J2/32;F24J2/34;F24J2/38;F24J2/46;F24J2/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明為一種高效太陽(yáng)能熱電冷聯(lián)用工藝集成裝置，屬太陽(yáng)能應(yīng)用新領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在浩瀚宇宙的銀河系中，太陽(yáng)是地球最親密的伙伴。這個(gè)直徑為地球直徑109倍，質(zhì)量為地球質(zhì)量33萬(wàn)倍，離地球平均距離1億5千萬(wàn)公里的龐大火球，其熱核反應(yīng)輻射出的能量約為每分鐘2.273×10²⁸焦，而地球上僅接收到這些能量的22億分之一，僅此22億分之一，就相當(dāng)于太陽(yáng)每年無(wú)償饋送給地球1億個(gè)100億度電的核電廠。正是由于太陽(yáng)輻射到地球的光和熱，才有了地球萬(wàn)物的休養(yǎng)生息，才有了人類的智慧和文明。因此，積極開發(fā)和利用太陽(yáng)能，較之地球上各種生物加化石能源的總和，太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的最清潔能源。

人類對(duì)太陽(yáng)能的利用可以追溯到舊石器時(shí)代，利用季節(jié)的更替采摘和種植農(nóng)作物，坐北面南居住憩息，就是最古老原始的的太陽(yáng)能利用。隨著人類文明的發(fā)展和科技進(jìn)步，太陽(yáng)能利用已遍及各個(gè)領(lǐng)域，小型太陽(yáng)能制熱技術(shù)和產(chǎn)品普及到千家萬(wàn)戶，太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電已有一定規(guī)模。為了使太陽(yáng)能利用更加規(guī)模化，商業(yè)化，世界各國(guó)先后進(jìn)行了大量塔式、碟式、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的研究和開發(fā)。

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用由微機(jī)控制的定日鏡同步跟蹤太陽(yáng)，并將太陽(yáng)光聚焦在中心接收塔的接收器上，在接收器上將聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜峁べ|(zhì)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。早在20世紀(jì)50年代前期，原蘇聯(lián)就提出了塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。1981年，世界上第一座并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能熱電站由法國(guó)、原聯(lián)邦德國(guó)和意大利聯(lián)合在西西里島建成，采用182個(gè)聚光鏡，鏡場(chǎng)總面積620m²，蒸汽溫度512℃，額定發(fā)電功率1MW。1982年，美國(guó)加利福尼亞建成第一座10MW太陽(yáng)能熱電站-太陽(yáng)1號(hào)，占地291000m²，中央接收器位于90.8m高的塔頂，產(chǎn)生518℃的高溫蒸汽，并通過(guò)小功率電機(jī)和齒輪箱驅(qū)動(dòng)定日鏡雙軸跟蹤太陽(yáng)，最大峰值輸出11700KW。因年平均效率低于6％，隨后耗資4000萬(wàn)美元改造為太陽(yáng)2號(hào)，定日鏡增加為192塊，300英尺中央吸熱器，60％硝酸鈉+40％硝酸鉀組成熔巖儲(chǔ)熱系統(tǒng)，并網(wǎng)運(yùn)行至1998年，目前正在進(jìn)一步增加定日鏡數(shù)量和熔巖儲(chǔ)熱系統(tǒng)，改造為太陽(yáng)3號(hào)，準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。

碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)借助于雙軸跟蹤，拋物型碟式鏡面將接收的太陽(yáng)能集中在其焦點(diǎn)的接收器上，接收器吸收輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能。在接收器上安裝熱電轉(zhuǎn)換裝置，從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能。從上世紀(jì)80年代起，美國(guó)、德國(guó)、西班牙、前蘇聯(lián)等國(guó)對(duì)碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)及其部件進(jìn)行了大量的研究。最早建造碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置的是美國(guó)Advanco公司。碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)單機(jī)容量一般在5～50kW之間，聚光比可達(dá)到3000以上，用氦氣或氫氣作工質(zhì)，工作溫度達(dá)800℃，既可以單臺(tái)供電，也可以多套并聯(lián)使用，具有接收器吸熱面積小，光電轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)。

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)借助槽形拋物面反射鏡將太陽(yáng)光聚焦反射到集熱管上，通過(guò)管內(nèi)熱載體將熱量帶走加熱水產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。19世紀(jì)80年代，美國(guó)人John?Ericsson采用槽形拋物面太陽(yáng)能集熱裝置驅(qū)動(dòng)了一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)；1907年，德國(guó)人Wlhelm?Meier申報(bào)了一項(xiàng)用槽式拋物面太陽(yáng)能集熱裝置生產(chǎn)蒸汽的專利；隨后，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)9個(gè)成員國(guó)共同參與了一項(xiàng)總功率為500kW示范試驗(yàn)；1985年，美國(guó)和以色列聯(lián)合組成的LUZ國(guó)際公司在美國(guó)南加州建造了第一座商業(yè)化槽式太陽(yáng)能電站，之后至1991年一共建造了9個(gè)柱形拋物槽鏡分散聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量為353.8MW，是世界上規(guī)模最大、成效最高的太陽(yáng)能發(fā)電工程。我國(guó)對(duì)于槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電雖然起步較晚，但在中科院和中國(guó)科技大學(xué)前期實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，已相繼建成一批100KW、200KW槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目，中國(guó)航天科技集團(tuán)550兆瓦槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站項(xiàng)目計(jì)劃總投資110億元，已獲得國(guó)家“863”和國(guó)防科工委研發(fā)經(jīng)費(fèi)支持，將在內(nèi)蒙達(dá)旗展旦召蘇木境內(nèi)開工建設(shè)。

上述三種太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)盡管結(jié)構(gòu)不盡相同，但均在下述技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究和開發(fā)：