[實用新型]一種多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置

有效

• 申請號: 201721051784.6
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN207081223U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 顏健;彭佑多
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: F24S20/20
• 分類號: F24S20/20;F24S23/71;F24S80/00;F02G1/043
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型屬于太陽能熱發電技術領域，具體是涉及一種多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置。

背景技術

太陽能是清潔環保、供應充足和分布廣泛的可再生能源。聚光太陽能熱發電是開發和利用太陽能資源的一種重要技術，被認為是解決能源短缺和環境污染問題的重要途徑。碟式-斯特林太陽能熱發電系統是通過拋物碟式聚光器將太陽光聚集到接收器內的金屬盤管表面，并用于加熱金屬管內的氣體工質(通常為氫氣或氦氣)，然后被加熱的氣體工質會驅動斯特林熱機工作并帶動發電機工作輸出電能。由于碟式-斯特林太陽能熱發電系統具有太陽能-電能轉換效率高(最高紀錄是31.25%)，布置靈活和模塊化程度高等優點，被認為是一種具有廣闊應用前景的高品位太陽能熱利用裝備。

碟式-斯特林太陽能熱發電裝備主要包括聚光器反射鏡面，聚光器網架結構，支撐立柱和用于安裝斯特林熱機的支撐桁架結構，雙軸跟蹤裝置和斯特林熱機(包含發電機等)組成。除斯特林熱機外其余部件一般統稱為碟式聚光系統。由于碟式聚光系統需要實時準確的跟蹤太陽位置和有效的將太陽光聚焦到熱接收器的預定區域，碟式系統的制造精度和運行精度要求高，其制造成本也高。由于大功率的斯特林熱機研制難度大且工作可靠性低，一般的碟式電站應用了小功率的斯特林熱機(例如10 kW，25 kW)。然而，一個大型的集中式碟式-斯特林發電站往往需要包含成百上千的碟式-斯特林發電裝備，如果采用小功率(例如10 kW)的斯特林熱機則要布置更多的碟式-斯特林發電裝備，這樣會顯著的增加碟式電站的制造成本。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種多臺斯特林熱機共用碟聚光器的太陽能熱發電裝置，該太陽能熱發電裝置通過將多臺不同型號或同型號的斯特林熱機共用一套碟式聚光系統，減少了太陽能光熱電站建設中碟式聚光系統的數量，降低了太陽能光熱電站的建設成本。

本實用新型采用的技術方案是：一種多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置，包括碟式聚光系統、多臺斯特林熱機和電能輸出器；所述的碟式聚光系統包括聚光器、立柱、雙軸跟蹤裝置、支撐桁架和控制系統，所述的雙軸跟蹤裝置安裝在立柱頂端，所述的支撐桁架下端與雙軸跟蹤裝置連接；所述的聚光器包括聚光器網架、安裝在聚光器網架上的反射鏡面，所述的聚光器中心的U型體與支撐桁架的下端固定連接，所述的控制系統能夠計算太陽的實時位置并控制雙軸跟蹤裝置的轉動，實現聚光器實時跟蹤太陽位置；其特征在于：所述的反射鏡面由多種曲面幾何形狀反射鏡面組成，多種曲面幾何形狀反射鏡分別形成一個聚焦點；多臺斯特林熱機分別安裝在相對應的曲面幾何形狀的反射鏡的聚焦點位置，接收聚集的太陽光能。

上述的多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置中，反射鏡面由三種曲面幾何形狀反射鏡面組成，三種曲面幾何形狀反射鏡面分別為反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ，反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ由內向外依次安裝在聚光器網架上；反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ的曲面形狀為焦軸線重合曲面；反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ的曲面的焦距依次增加或依次減小。

上述的多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置中，包括三臺斯特林熱機，分別為斯特林熱機Ⅰ、斯特林熱機Ⅱ和斯特林熱機Ⅲ，三臺斯特林熱機安裝在支撐桁架上，且各斯特林熱機中的腔體吸熱器的軸線重合并位于聚光器的反射鏡面的焦軸上；斯特林熱機Ⅰ、斯特林熱機Ⅱ和斯特林熱機Ⅱ的腔體接收器分別位于反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ的焦點位置。

上述的多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置中，所述的聚光器中反射鏡面Ⅰ、反射鏡面Ⅱ和反射鏡面Ⅲ采用的曲面為拋物線形狀的曲面、球面形狀的曲面或橢球形狀的曲面。

上述的多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置中，還包括補氣裝置；所述的補氣裝置分別與多臺斯特林熱機通過獨立的管道連接，且補氣裝置與斯特林熱機連接的管道上設有流量控制裝置和壓力的補氣調節裝置。

上述的多臺斯特林熱機共用碟式聚光器的太陽能熱發電裝置中，所述的多臺斯特林熱機的動力輸出軸分別連接一發電機，所述的電能輸出器與各發電機的電能輸出導線連接。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型在大規模集中式太陽能光熱電站的建設中，可以在保證相同發電功率的同時，有效的減少了聚光系統的數量，能夠顯著地降低太陽能光熱電站的制造成本。