[發明專利]一種外接式顆粒吸熱器及太陽能發電系統

在審

• 申請號: 202110377991.5
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113108488A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 俞明鋒;章曉敏;宓霄凌
• 申請（專利權）人: 浙江高晟光熱發電技術研究院有限公司
• 主分類號: F24S10/95
• 分類號: F24S10/95;F24S70/60;F24S60/00;F24S20/20
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種外接式顆粒吸熱器及太陽能發電系統，設置一吸熱部，吸熱部的向陽端用于吸收太陽能，顆粒換熱器設置在吸熱部的背陰端一側；并設置熱管，蒸發端與吸熱部傳熱接觸，冷凝端與顆粒換熱器內的顆粒傳熱接觸。由蒸發端內液相的相變工質吸收吸熱部的熱量并蒸發為氣相的相變工質后，進入冷凝端與顆粒換熱器內的冷顆粒進行換熱并冷凝為液相的相變工質流回蒸發端，而被加熱的熱顆粒則可通過顆粒換熱器的輸出端輸出至下一外部設備。采用吸熱部對太陽能進行吸收，并由熱管內的相變工質作為中間換熱介質，蒸發后將熱量傳遞給顆粒并使得顆粒升至所需的溫度，具備較高的效率，解決了現有顆粒吸熱器吸熱效率低的問題。

技術領域

本發明屬于太陽能熱發電技術領域，尤其涉及一種外接式顆粒吸熱器及太陽能發電系統。

背景技術

太陽能是一種綠色可持續的清潔能源，因而可能成為一種未來理想的主力能源。太陽能熱發電由于配套大規模廉價儲能技術，因此電力輸出平滑穩定可調度，具有廣泛的應用前景。

固體顆粒吸儲熱技術是一種新型太陽能吸儲熱技術，是第三代塔式光熱發電研究的主流技術之一，其主要優勢體現在：固體顆粒可以同時滿足吸熱、傳熱和儲熱的需求；顆粒的成本較低；顆粒吸熱溫度高，可達1000℃；顆粒的存儲和輸送不需要采用價格高昂的金屬材料，降低了設備成本。

根據太陽能加熱顆粒的方式，顆粒吸熱器可以分為直接加熱式和間接加熱式。顆粒換熱依賴于導熱，因此換熱效率偏低，導致常規間接加熱式吸熱器的熱效率較低。因此，現有的主流技術是利用太陽能直接加熱顆粒。直接加熱式吸熱器最理想的結構為腔式吸熱器，但顆粒流量難以控制，導致吸熱后的顆粒溫度不均勻，影響儲換熱系統使用。另外，腔式吸熱器在吸熱效率方面具有一定的優勢，但鏡場規模擴大后截斷效率大幅降低，導致綜合熱效率反而不存在優勢。因此，腔式吸熱器適用的電站規模通常較小。

目前熔鹽吸熱器普遍采用外接式吸熱器。相比于腔式吸熱器，外接式吸熱器綜合熱效率受鏡場規模的影響較小，適用于更大裝機規模光熱電站，單位規模的投資成本也較低。另外外接式吸熱器也更有利于圓鏡場布置，有利于提高土地利用率。

現有的腔式吸熱器吸熱效率在50％～85％之間，截斷效率只有80％左右，綜合熱效率約為40％～68％。

綜上所述，顆粒吸儲熱技術雖然具有巨大的應用前景，但需要解決顆粒綜合熱效率偏低，顆粒吸熱溫度的穩定控制及大規模電站應用等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種外接式顆粒吸熱器及太陽能發電系統，以解決現有顆粒吸熱器吸熱效率低的問題。

為解決上述問題，本發明的技術方案為：

本發明的一種外接式顆粒吸熱器，包括吸熱部、熱管和顆粒換熱器；

所述吸熱部包括向陽端和背陰端，所述顆粒換熱器設置在背陰端一側；

所述熱管的蒸發端與所述吸熱部傳熱接觸；所述熱管的冷凝端與所述顆粒換熱器內的顆粒傳熱接觸；

其中，所述蒸發端內填充有相變工質，所述相變工質的蒸發溫度高于所述顆粒換熱器內流通的顆粒的溫度。

所述向陽端為吸熱部接收太陽光的一端，所述背陰端為吸熱部上與向陽端相對的另一端。

本發明的外接式顆粒吸熱器，所述吸熱部的向陽端設置為固體吸熱層，背陰端設置為導熱層；

所述蒸發端與所述導熱層傳熱接觸。

本發明的外接式顆粒吸熱器，單個或數個所述吸熱部圍設于所述顆粒換熱器四周。

本發明的外接式顆粒吸熱器，所述蒸發端設有若干第一翅片。

本發明的外接式顆粒吸熱器，所述冷凝端設有若干第二翅片。