[實用新型]槽式與菲涅爾太陽能熱混合發電系統

有效

• 申請號: 201220362472.8
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN202673593U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張鈞;詹揚;李惠民;魏春嶺;閆凱;田增華;武耀勇
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F24J2/06;F22G1/16
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

技術領域

本實用新型涉及一種發電系統，特別是一種太陽能熱發電系統。

背景技術

現有技術中，關于槽式太陽能熱發電技術與菲涅爾式太陽能發電技術概述如下。

1、槽式太陽能熱發電技術。

槽式太陽能熱發電全稱為“槽式拋物面聚光太陽能熱發電”，其裝置是一種借助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射并聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導熱流體，管中導熱流體通過換熱系統將水加熱成水蒸汽，驅動汽輪發電機組發電的清潔能源利用裝置。

槽式太陽能熱發電系統主要包括以下五個子系統。

（1）集熱子系統，是系統的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構成。熱接收器采用真空管式；跟蹤方式采用一維跟蹤，南北向布置方式。

（2）蒸汽發生子系統，由預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器組成。工質為導熱油，采用雙回路，即接收器中導熱油被加熱后，進入蒸汽發生子系統中產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪發電機系統發電。

（3）發電子系統，基本組成與常規發電設備類似，但需要配置一種專用控制裝置，用于太陽能加熱系統與輔助能源系統之間的切換，或用于太陽能加熱系統與輔助能源加熱系統混合工作。

（4）儲熱子系統，在夜間情況下，太陽能熱發電系統可以依靠熱儲能系統儲存的能量維持系統正常運行一定的時間。

（5）輔助能源子系統。在夜間、陰天或其他無太陽光照射的情況下，可以采用輔助能源系統提供熱量。

槽式太陽能熱發電技術是目前世界上最成熟的，也是目前唯一實現商業化運行的太陽能熱發電技術。槽式太陽能熱發電技術的優勢在于：系統結構緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置占地面積比塔式和碟式系統的要小30%左右；槽式拋物面集熱裝置的制造所需的構件形式不多，容易實現標準化，適合批量生產；用于聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，制造成本較低；太陽能槽式發電不需太高的建筑，其跟蹤系統只需一維同軸跟蹤即可實現多個集熱器的實時跟蹤，減少跟蹤系統難度和費用。

目前，槽式太陽能熱發電技術的主要技術制約難點是集熱工質（導熱油）受材料特性限制，只能加熱至390℃左右，產生的蒸汽溫度為370℃左右，發電子系統熱效率較低；此外，導熱油還存在高溫分解、腐蝕，低溫凝固等問題。

2、菲涅爾式太陽能發電技術。

菲涅爾太陽能熱發電技術的聚光形式屬于太陽能反射線聚焦形式。但其聚光方法卻與槽式不同。菲涅爾太陽能熱發電技術是利用具有跟蹤太陽運動裝置的主反射鏡陣列將太陽光反射聚集到固定的具有二次曲面的二級反射鏡和集熱管上，集熱管將太陽光的輻射能轉化為熱能，并加熱集熱管內高溫高壓的水或蒸汽，產生過熱蒸汽推動汽輪機發電機組發電。

菲涅爾太陽聚光鏡場由主鏡場支架、主鏡面場、太陽跟蹤裝置、二級反射鏡、集熱管、控制裝置六個部分組成，其中二級反射鏡和集熱管組合起來又稱為太陽能接收器。系統運行中，控制系統控制太陽跟蹤裝置驅動主鏡場中的平面鏡圍繞其轉動軸旋轉，使太陽光被反射聚集到二級反射鏡和集熱管上，集熱管吸收太陽能并轉化為工質的熱能，從而實現太陽能到熱能的轉化。

主鏡場反射鏡采用平板反射鏡，平板反射鏡與鏡座經過機械連接具有微小的弧面，替代以前使用的曲面玻璃反射鏡，避免了高成本投入。太陽能接受器不采用真空技術，接受器的受光孔用平板玻璃封接，避免因內外空氣對流產生的對流換熱損失。集熱管可采用非真空集熱管技術，二級反射鏡具有保溫隔熱的設計結構以降低因集熱管熱輻射和二級反射鏡熱傳導造成的熱量損失。主鏡場的鏡陣列水平放置，平面鏡關于轉動軸對稱，鏡場的風載比槽式系統要小得多，因此主鏡場支架設計簡單，所用材料的重量輕，成本低。

線聚焦太陽能熱發電系統結構緊湊，其太陽能聚光集熱裝置的占地面積小，加工制造聚光集熱裝置所需的構件形式不多，容易實現標準化，適合批量生產；用于聚焦太陽光的拋物面聚光器或平面反射鏡加工簡單，耗材少，制造成本較低。

目前，菲涅爾式太陽能熱發電技術的主要技術制約難點菲涅爾聚焦技術熱損失比槽式和塔式要大；菲涅爾集熱管在蒸發段內存在氣液兩相流，蒸汽和凝水狀態參數變化較大，使得集熱管內水力特征復雜，在閥門或管件拐彎處形成水擊，發出噪聲產生震動，嚴重時候損壞管道接口的嚴密性和管路支架。

目前世界上槽式太陽能熱發電系統已實現了商業化運行，菲涅爾太陽能熱發電系統已完成了示范運行，正在逐步實現進行商業化運行。因此，槽式和菲涅爾式太陽能熱發電技術在目前的技術條件下更加具有實用性和可行性。

實用新型內容