CN102062066B - 涉及太阳热发电的设备 - Google Patents

Abstract

本申请从而描述一种太阳热发电设备，其包括一个或多个塔302；设置在该一个或多个塔302中的每个周围的多个定日镜322；安装在该一个或多个塔302中的每个上的高处位置处的直接太阳能蒸发器304，该定日镜322配置成朝该直接太阳能蒸发器304反射太阳辐射使得集中的太阳辐射加热该直接太阳能蒸发器304上的接收表面；以及安装在该一个或多个塔302中的每个上的高处位置处的热机312，其附连到该直接太阳能蒸发器304，并且配置成使用来自该直接太阳能蒸发器304上的接收表面的热以发电。

Description

涉及太阳热发电的设备

技术领域

本申请大体上涉及关于太阳热能产生(solar-thermal energy generation)的系统的和设备。更具体地，但非限制性地，本申请涉及关于分布式太阳热发电的系统和设备。 

背景技术

常规的太阳热能电力(solar-thermal power)技术一般包括将来自太阳的能量聚焦的集热器(collector)使得可获得高效发电所需要的高温。一般，该类型的发电包括将能量集中到传热流体的大型集热器场，该传热流体然后抽运到可使用它运送的热的中央设备。例如，热源可用作兰金循环(Rankine cycle)的部分以发电。如下文更详细论述的，存在若干不同的系统技术和/或设备布局用于收集和使用太阳的能量。然而，这些常规系统已经证明具有非常高的启动成本，在满足某些发电应用的需求方面是低效的，和/或在与实现有效的更小规模分布式发电的已经可用的资源和技术进行比较时是低效的。结果，需要有涉及太阳热能的更高效和成本有效产生的改进的系统和/或设备。 

发明内容

本申请从而描述太阳热发电设备，其包括一个或多个塔；设置在该一个或多个塔中的每个周围的多个定日镜(heliostat)；安装在该一个或多个塔中的每个上的高处位置处的直接太阳能蒸发器，该定日镜配置成朝该直接太阳能蒸发器反射太阳辐射使得集中的太阳辐射加热在该直接太阳能蒸发器上的接收表面；和安装在该一个或多个塔中的每个上的高处位置处的热机(heat engine)，其附连至该直接太阳 能蒸发器，且配置成使用来自在该直接太阳能蒸发器上的接收表面的热以发电。 

在一个实施例中，一个或多个塔包括至少两个塔；该至少两个塔电连接；该至少两个塔通过单个连接而连接到电力网；热机包括兰金循环动力涡轮机和有机兰金循环动力涡轮机中之一。 

在一个实施例中，热机包括与直接太阳能蒸发器流体连通的涡轮机；通过共用转轴(common shaft)耦合于该涡轮机的发电机；和与该涡轮机流体连通的冷凝器；与该冷凝器和直接太阳能蒸发器流体连通的泵。太阳热发电设备配置使得在运行中：直接太阳能蒸发器使用来自集中的太阳辐射的热以蒸发工作流体；该蒸发的工作流体膨胀并通过该涡轮机；该涡轮机将来自直接太阳能蒸发器的膨胀工作流体的能量转换为转轴的机械能；该发电机将转轴的机械能转换为电力；该冷凝器使工作流体冷凝；并且该泵使工作流体循环。该直接太阳能蒸发器、涡轮机、发电机、冷凝器和泵各自在高处位置连接到塔。 

在一个实施例中，多个定日镜包括在10,000和20,000个之间的定日镜，其中每个具有在1和2平方米之间的表面积；并且定日镜包括下列反光材料中的一个：银和铝，和多层介电涂层。 

在一个实施例中，直接太阳能蒸发器包括工作流体通过其中的导管，该导管配置并且放置使得来自定日镜的反射太阳辐射照在该导管上并且由此加热通过该导管的工作流体；并且该直接太阳能蒸发器的导管包括管道设备，其包括导热金属(conductive metal)。 

在一个实施例中，热机包括工作流体，并且在兰金循环动力涡轮机的情况下，该工作流体包括水；并且在有机兰金循环动力涡轮机的情况下，该工作流体包括有机、高分子量流体，其具有在比液体水-蒸汽相变更低的温度出现的沸点。 

在一个实施例中，涡轮机包括轴流式涡轮机、向心式涡轮机和螺杆膨胀机涡轮机中之一；发电机包括风力涡轮机发电机；冷凝器包括气冷式冷凝器、湿式冷凝器和混合冷凝器中之一；直接太阳能蒸发器、 涡轮机、发电机和冷凝器配置使得太阳热发电设备包括在1和50兆瓦之间的发电容量；并且在塔上安装直接太阳能蒸发器和热机处的高处位置包括地面上方至少30米的高度。 

在一个实施例中，直接太阳能蒸发器、涡轮机、发电机和冷凝器配置使得太阳热发电设备包括在2和5兆瓦之间的发电容量；并且在塔上安装直接太阳能蒸发器和热机处的高处位置包括地面上方大约40和100米之间的高度。 

在一个实施例中，直接太阳能蒸发器安装到主外罩的第一端并且提供多个定日镜朝其聚焦的接收表面；涡轮机放置在该主外罩内且在直接太阳能蒸发器的下游并且与其流体连通；发电机放置在主外壳内且与涡轮机相邻并且通过共用轴连接；在大致上与主外罩的第一端相反的主外罩的第二端处，放置冷凝器；并且定日镜包括双轴控制装置。 

在一个实施例中，系统包括塔延长部(tower extension)，并且该塔延长部包括高处位置(热机和直接太阳能蒸发器放置在该处)上方的塔的延续部分。另外，风力涡轮机附加到该塔延长部的远端。直接太阳能蒸发器可包括用于热能储存的部件。 

本申请的这些和其他特征当结合附图和附上的权利要求来进行优选实施例的下列详细说明的查阅时将变得明显。 

附图说明

本发明的这些和其他特征将通过与附图结合来看的本发明的示范性实施例的下列更详细的说明的仔细研究而更完全地理解和体会，其中： 

图1是根据常规设计的太阳热发电设备的示意图； 

图2是根据备选常规设计的太阳热发电设备的示意图； 

图3是根据本申请的实施例的太阳热发电单元的示意图； 

图4是可在本申请的实施例中使用的示范性兰金循环的示意图；以及 

图5是根据本申请的太阳热发电单元的部件配置的示意图。 

具体实施方式

太阳热能产生一般是太阳能的收集和集中以产生之后用于产生功和/或发电的热。存在若干不同的系统技术和/或设备布局用于为了这个目的收集太阳的能量。然而，常规系统已经证明具有某些缺点。这些包括例如高的启动和维护成本，在满足某些分布式发电应用的需求方面的低效性，不可靠性，和/或在与实现分布式发电的已经可用的资源和技术相比较时的低效性。 

最常见的太阳热发电设备中之一使用抛物线形槽集热器。该类型的设备在图1中示出，槽式电力设备100。如本领域内技术人员将意识到的，槽式电力设备100使用弧形或抛物线形槽102以反射并且集中太阳辐射到接收管104(也叫做吸收器或集热管)上。该接收管104一般包含传热流体，其通过泵105循环。该接收管104在弧形反射表面上方沿槽102的长度方向延伸。 

一般来说，弧形槽102配置为通常沿北向南的方向上取向的长排。全规模槽式系统或电力设备由许多平行布置的这样的槽构成。如本领域内技术人员将意识到的那样，这一般要求相对大面积的平坦陆地用于建造该类型的电力设备。槽102一般在一个方向上是抛物线形的并且在另一个方向上是直的或线形的。通过在一个轴上转动而从东向西跟踪太阳，槽102的高精度反射器板将直接来自太阳的太阳辐射集中到接收管104上，该接收管104沿槽102的焦线设置。为了补偿正交于接收器的太阳的位置变化，槽102倾转使得直接辐射保持聚焦在接收管104上。然而，如下文更详细论述的，平行于槽102的太阳的位置变化不要求调节镜子，因为光只是集中在接收管104上的其他位置。 

通常包括合成油、熔盐或水的传热流体当它移动通过接收管104时吸收集中的太阳光的热。泵105可使传热流体循环使得它达到相对高的温度，典型地在大约250℃和600℃之间的范围中。在通过接收 管104后，传热流体一般经管道输送到热交换器106，此处它用作热源以蒸发工作流体或使工作流体沸腾，该工作流体典型地是水。膨胀的工作流体然后可用于驱动涡轮机108，其进而可用于驱动发电机110以发电。工作流体的流动然后可引导以通过另一个热交换器或冷凝器112，其也可连接到包括泵113和冷却塔112的回路。由于已经在冷凝器112中冷凝，工作流体可由泵116返回并且再次循环通过接收管104，此处循环可重新开始。 

若干优势和劣势一般与具有槽式设计的太阳热电力设备关联。优势中的一个是当与其他太阳热厂相比时该太阳能集热器的运行是相对简单并且廉价的，其中槽式太阳能集热器要求仅在单个轴线上的太阳跟踪。至于劣势中的一些，设计有槽式集热器系统的电力设备一般要求槽式集热器的长的延伸长度(long run)以将传热流体加热到足够的温度水平。这些长的延伸长度要求巨大的电力设备占用空间(其还必须是大致上水平或平坦的)和大规模的管路，这使这些类型的厂的启动成本是可观的，以及导致相对高的运行和维护费用。另外，如本领域内技术人员将意识到的，在循环期间，显著的热损失一般在管道的整个长的延伸长度上发生。这典型要求使用包封管道的真空管，其进而要求适于热膨胀的柔性接头。该真空包封的管道部分导致另外的投资成本。还必须花费能量以使传热流体循环通过这些延长的管道。如本领域内技术人员将意识到的，这些问题中的每个具有对系统效率的负面影响和/或向系统增加成本。此外，因为使用槽式设计的设备不像其他类型的集中器设备那样密集地集中太阳能，它们以相对低的温度运行，如同任何热机一样，不利地影响效率。 

另一种类型的太阳热电力设备设计一般称作电力塔或中央接收器设计。图2图示常规塔式电力设备200的示意布局，一般来说其包括平的(或稍稍凹的)可移动镜子(叫作定日镜202)的阵列，这些镜子设置在具有接收器206的塔204的周围。在大多数应用中，该塔204可在20和200米高之间，其中接收器206放置在它的顶处或附近。 一般，大量定日镜202设置在该塔204周围。在一些应用中，每个塔204可采用在2,000和20,000个之间的定日镜202，其取决于定日镜的尺寸。概括地，定日镜202被控制以跟踪太阳使得反射的能量如期望那样照在接收器206上。 

该反射的太阳能在接收器206内使用以加热传热流体。来自许多定日镜202的集中的能量一般比槽式设计的更密集，从而允许具有塔式设计的太阳热电力设备以相对更高的温度运行。结果，典型地，塔式电力设备获得在或超过550℃的温度。从接收器206，传热流体经由泵207循环到位于地上的热交换器208，此处它用作热源以使工作流体沸腾，工作流体典型地是水。膨胀的工作流体然后可用于驱动涡轮机210，其进而可用于驱动发电机211以发电。工作流体然后可被引导通过冷凝器212(其可连接到泵213和冷却塔214)，并且在冷凝状态下可由泵216返回接收器206，此处循环可重新开始。 

若干优势和劣势典型地与具有塔式设计的太阳热电力设备关联。该设计中的一个优势是相对更高的运行温度。如本领域内技术人员将意识到的，在更高温度的热能更高效地转换为电力，并且尽管没有在图2中示出，其可以更便宜地储存供以后使用。此外，利用塔式设计，不太需要使地面区域为平坦的。原则上具有塔式设计的电力设备可以建在山坡或不平坦的地形上。镜子可以是平的，这允许它们比抛物线形槽更廉价地制造，并且管路的延伸尽管一般仍然是大规模的但典型地短于槽式设计并且管路中的许多集中在塔和中央设备位置。主要劣势中的一个是镜子要求稍微更复杂和昂贵的控制系统，因为每个定日镜必须具有双轴控制装置以采用适当的方式将反射太阳辐射瞄准接收器。另外，尽管管路系统比具有槽式集热器的那些设备规模更小，但在接收器和热交换器/电力设备之间仍然有长的延伸长度。这些延伸导致更大的花费、维护成本和热运行损失。 

图3、4和5示出本发明的示范性实施例。图3图示太阳热塔式安装电力设备或单元300的示意图。如示出的，该太阳热塔式安装电 力单元300可包括塔302和在高处位置安装到该塔302的发电单元303。该高处的发电单元303一般包括使用来自反射太阳光的热发电的热机。在一些实施例中，该高处的发电单元303可包括兰金循环动力涡轮机，其根据本发明的某些实施例一般包括沸腾器(工作流体在其中被蒸发)、涡轮机(该蒸发的工作流体膨胀通过该涡轮机)、发电机(其通过共用转轴耦合于该涡轮机用于发电)、冷凝器(其在工作流体通过涡轮机后将其冷凝)和泵(其使工作流体循环通过循环)。 

更具体地，在示范性实施例中，太阳热塔式安装电力单元300一般包括高处的发电单元303，其可包括直接太阳能蒸发器304(其一般充当兰金循环的沸腾器)和主外罩306(该直接太阳能蒸发器304附连至该主外罩306并且该发电单元303的其他部件位于该主外罩306内)。在该主外罩306内，如下文更详细论述以及在图4和5的示意图中更清楚地示出的，系统可包括涡轮机312(蒸发的工作流体膨胀通过该涡轮机312)、发电机314(其通过共用转轴316耦合于该涡轮机312)、冷凝器318(其包括热交换器，工作流体由该热交换器被冷却和冷凝)和常规泵320(其使工作流体循环通过兰金循环)。 

如说明的，在运行中，工作流体可在它在直接太阳能蒸发器304内蒸发后通过涡轮机312。在其他实施例中，中间传热流体可用于收集在直接太阳能蒸发器300内的热能并且由于耦合于热交换沸腾器(未示出)而蒸发兰金循环工作流体。通过常规方法的涡轮机312可将膨胀的工作流体流的能量转换为转轴316的机械能，该转轴316由于耦合于发电机314因而该机械能由按照常规方法的发电机314转换为电力。工作流体然后可在冷凝器318内冷凝，并且泵320可从冷凝器压缩和/或使工作流体循环使得它返回直接太阳能蒸发器304，此处循环可再次开始。 

多个定日镜322可设置在塔302周围。该定日镜322一般包括平的或稍稍凹的反射面，例如镜子等。定日镜322配置成朝直接太阳能蒸发器304或更具体地朝直接太阳能蒸发器304的外表面或接收面反 射太阳辐射。当使用相对大量的定日镜322时，如可在本发明的示范性实施例中使用的，集中的太阳辐射提供使通过直接太阳能蒸发器的工作流体蒸发所需要的热。一般，定日镜322中的每个具有常规双轴控制装置使得定日镜322可跟踪太阳通过在天空一天行过的路线。采用该方式，定日镜322可持续地引导反射的太阳辐射使得它必须照到直接太阳能蒸发器304上。在本发明的一些实施例中，可有1,000和30,000个之间的定日镜，每个具有在1和100平方米之间的表面积。在本发明的其他优选实施例中，可以有在10,000和20,000个之间的定日镜，每个具有在1和2平方米之间的表面积。定日镜322的反射面可包括任意数量对于这些类型的应用常用的常规反射面。在一些优选实施例中，定日镜322的反射面可包括银、铝或多层介电涂层或其他相似的材料。 

关于直接太阳能蒸发器304，在一些实施例中，它一般包括工作流体通过其中的导热导管。如本领域内技术人员将意识到的，该导热导管配置并且放置使得从定日镜反射的能量照在该导管上并且由此加热工作流体。在本发明的一些实施例中，直接太阳能蒸发器304包括用合适的导热金属(考虑到正使用的工作流体的类型，该导热金属是适合的)制造的管或管道的布置。例如，如果工作流体是水，用于导管的导热金属可是若干品级(grade)碳或不锈钢中之一。另外，在备选实施例中，用于导管的导热金属可是高镍合金。在直接太阳能蒸发器中的导管或管可配置使得当工作流体流过时工作流体的流量均匀分布。特别地，管可设置并且放置使得来自定日镜的反射能量照在管的外表面或邻近管外表面的导热材料上。管的导热金属然后将反射能量高效地传递到流动通过导管的工作流体，由此蒸发和/或使工作流体过热。在一些实施例中，直接太阳能蒸发器304可包括例如石墨等材料，反射的太阳能相对于该直接太阳能蒸发器304被引导并且工作流体的流动被引导通过该直接太阳能蒸发器304。为了继续该示例，加热的石墨将反射的太阳能传递给工作流体同时还在太阳能收集较 低的时期(例如当经过的云遮挡太阳光线时等)内提供热储存水平。在一些实施例中，该系统可进一步包括具有将液滴和液体回收进入蒸发器的入口的潮湿分离器和/或干燥器的多个部分。 

如说明的，太阳热塔式安装单元300可使用兰金循环发电。在一些示范性实施例中，兰金循环的工作流体可以是水。在其他实施例中，例如在高运行温度更难获得的地方，兰金循环可采用备选工作流体，例如有机、高分子量流体等，其具有在比液体水-蒸汽相变更低的温度出现的沸点。通常称为有机兰金循环的该类型的兰金循环可允许在更低温度的兰金循环能量产生，这对于某些应用是必须或可取的。在使用有机兰金循环的一些优选实施例中，选择的工作流体可是甲苯、丁烷、苯或其他相似流体。在一个备选实施例中，熔盐可用作在热交换器内的传热流体以产生蒸汽供应。在该类型的实施例中，供应的熔盐可配置使得被加热的供应的熔盐维持在某种储存容器中。被加热的熔盐的供应量可配置成提供可在收集的太阳能的量为低的时期期间(即，在云遮挡太阳光线的时期期间)使用的热能储存。热能储存的水平可操纵使得设备可在太阳收集为低的期间在长达期望时间段中继续产生能量。 

在一些示范性实施例中，涡轮机312可包括蒸汽涡轮机或设计用于有机流体的涡轮膨胀机(turboexpander)。在优选实施例中，蒸汽涡轮机或有机流体涡轮膨胀机可是轴流式涡轮机。备选地，在其他实施例中，蒸汽涡轮机或有机流体涡轮膨胀机可是向心式涡轮发动机或螺杆膨胀机类型的涡轮发动机。 

关于发电机314，在一些实施例中，它可包括常规风力涡轮发电机。更具体地，在一个优选实施例中，可使用在风力涡轮机应用中使用的直接驱动涡轮发电机。 

关于冷凝器318，在一些实施例中，它可包括气冷式冷凝器，其不要求水的外部消耗。在该情况下，冷凝器318可依赖风扇或自然对流以抽取空气经过冷凝器318的冷却表面，由此将工作流体冷凝。在 有合适的水可用的位置，也可使用常规的湿式或混合冷凝器318。 

太阳热塔式安装电力单元的实施例可用作分立或独立发电单元。该类型的应用可用于在某种远程装备处采用成本有效的方式供应必需的电力。备选地，本申请的实施例可包括电连接在一起或连接到电网的本文描述的太阳热塔式安装电力单元中的若干个，这与多个独立风力涡轮机如何彼此连接并且连接到电网以形成风电场的情况相似。如此，分立发电单元可独立建造并且采用模组方式顺序地连接到电网。该能力可允许工程采用阶段性建造进行使得在整个电力设备完成之前可以产生电力，这对于某些类型的电力设备装配提供更大经济可行性。 

一般，考虑到设备大小约束和其他因素，已经发现将太阳热塔式安装电力单元大小确定在发电能力的特定范围中提供可靠性、可建造性、分布式发电能力和成本效率方面的最佳结果。如此，根据本发明的实施例的太阳热塔式安装电力单元一般包括一到五十兆瓦之间的发电能力。在其他更优选的实施例中，根据本发明的太阳热塔式安装电力单元包括二和五兆瓦之间的发电能力。 

另外，不像常规系统那样，已经发现通过使用本发明的实施例，对太阳能发电的分布式方法变得可行。特别地，如上文描述的使用多个塔的分布式方法变成某些发电应用的成本有效和效率高的备选方案，特别在启动资本有限的情况下和/或在可能需要阶段性或扩充性的发电能力的情况下是这样。在这样的环境下，根据本申请的实施例，可使用多个太阳热塔式安装单元，其中每个具有它自己的定日镜场地。这些单元可电连接然后可为多个塔式单元的场地建立到电力网的单个连接。 

现在参照图5，示出主外罩306的内部的示意图。该视图图示根据本发明的示范性实施例的配置和部件布局。更具体地，如图示的和之前论述的，太阳热塔式安装单元300一般包括塔302和在高处位置安装到该塔302的发电单元303。发电单元303安装到塔302的高度 可随应用变化；然而，在一些优选应用中，发电单元303安装在地面上方至少30米。更优选地，发电单元303安装在地面上方大约40和100米之间的范围中。 

如图示的，一般充当兰金循环的沸腾器的直接太阳能蒸发器304可安装到主外罩306，并且提供外表面，多个定日镜322对着该外表面聚焦。涡轮机312可放置在直接太阳能蒸发器304的下游并且与其流体连通。如图示，发电机314可放置与涡轮机312相邻并且通过共用轴连接。一般，冷凝器318放置在主外罩306的与直接太阳能蒸发器304相对的端头。从涡轮机312，工作流体可引导通过冷凝器318的热交换器325。工作流体可在热交换器325中通过由风扇327抽取通过热交换器325的空气流冷却。热交换器325的排放物可通过排气装置(exhaust)329排出。常规泵320可放置在热交换器325的下游并且与其流体连通。泵320可使工作流体循环，并且由此从冷凝器引导冷凝的工作流体到直接太阳能蒸发器304，此处循环可重新开始。其他配置也是可能的。另外，如上文论述的，中间传热流体可在一些实施例中使用。同样，水冷冷凝器也可在某些应用中使用。 

如也在图5中由阴影区域图示的，塔可包括塔延长部331(其的延续部分没有示出)。如本文使用的，塔延长部331一般包括设置发电单元303的高度以上的塔302的延续部分。塔延长部331提供整合上文描述的太阳热发电单元与常规风力涡轮机发电单元的能力。太阳热发电与风力发电的结合由于若干原因是可取的，其具有的事实是各自的高峰期不同相。即，太阳热发电一般在白天时段期间达到高峰，然而风力发电一般在夜里达到高峰。对于在一整天都需要更平衡或均匀的发电的应用，采用该方式结合风力和太阳能发电、特别地考虑到产生于该结合(其包括使用共用塔和到电网的共用电连接)的成本节省方面证明是有效的。 

如本领域内技术人员将意识到的，关于若干示范性实施例的上文描述的许多变化特征和配置可进一步选择性地应用以构成本发明的其他可能的实施例。为了简洁并且考虑本领域内技术人员的能力，所 有可能的重复没有详细提供或论述，但是由下面的若干权利要求或另外方式包含的所有组合和可能的实施例规定为是本申请的一部分。另外，从本发明的若干示范性实施例的上文说明，本领域内技术人员将意识到改进、变化和修改。在本领域内的这样的改进、变化和修改也规定由附上的权利要求涵盖。此外，前述仅涉及本申请的描述的实施例并且许多变化和修改可在本文内做出而不偏离如下列权利要求和其等同物限定的本申请的精神和范围，这应该是明显的。 

部件列表 

100 槽式电力设备        102 抛物线形槽 

104 接收管道            105 泵 

106 热交换器            108 涡轮机 

110 发电机              112 冷凝器 

113 泵                  114 冷却塔 

116 泵                  200 塔式电力设备 

202 定日镜              204 塔 

206 接收器              207 泵 

208 热交换器            210 涡轮机 

211 发电机              212 冷凝器 

213 泵                  214 冷却塔 

216 塔                  300 太阳热塔式安装电力设备或单元 

302 塔                  303 发电单元 

304 直接太阳能蒸发器    306 主外罩 

312 涡轮机              314 发电机 

316 共用转轴            318 冷凝器 

320 泵                  322 定日镜 

325 热交换器            327 风扇 

329 排气装置            331 塔延长部 

Claims (23)

1.一种太阳热发电设备，其包括：

一个或多个塔；

设置在所述一个或多个塔中的每个周围的多个定日镜；

安装在所述一个或多个塔中的每个上的高处位置的直接太阳能蒸发器，所述定日镜配置成朝所述直接太阳能蒸发器反射太阳辐射使得集中的太阳辐射加热所述直接太阳能蒸发器上的接收表面；以及

安装在所述一个或多个塔中的每个上的高处位置的热机，其附连到所述直接太阳能蒸发器，并且配置成使用来自在所述直接太阳能蒸发器上的所述接收表面的热以发电；

其中所述热机包括：

与所述直接太阳能蒸发器流体连通的涡轮机；

通过共用转轴耦合于所述涡轮机的发电机；

与所述涡轮机流体连通的冷凝器；以及

与所述冷凝器和所述直接太阳能蒸发器流体连通的泵；并且，

所述直接太阳能蒸发器安装到主外罩的第一端并且提供接收表面，所述多个定日镜对着所述接收表面聚焦；

所述涡轮机放置在所述主外罩内且在所述直接太阳能蒸发器的下游并且与其流体连通；

所述发电机放置在所述主外罩内且与所述涡轮机相邻并且通过共用转轴连接；

所述冷凝器放置在大致上与所述主外罩的第一端相反的所述主外罩的第二端处。

2.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中：

所述一个或多个塔包括至少两个塔；

所述至少两个塔电连接；并且

所述至少两个塔通过单个连接而连接到电力网。

3.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中：所述热机包括兰金循环动力涡轮机和有机兰金循环动力涡轮机中之一。

4.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中

所述太阳热发电设备配置使得在运行中：

所述直接太阳能蒸发器使用来自所述集中的太阳辐射的热以蒸发工作流体；

蒸发的工作流体膨胀通过所述涡轮机；

所述涡轮机将来自所述直接太阳能蒸发器的膨胀工作流体的能量转换为所述转轴的机械能；

所述发电机将所述转轴的机械能转换为电力；

所述冷凝器使所述工作流体冷凝；并且所述泵使所述工作流体循环；并且

其中所述直接太阳能蒸发器、所述涡轮机、所述发电机、所述冷凝器和所述泵各自在高处位置连接到所述塔。

5.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中：

所述多个定日镜包括10,000和30,000个之间的定日镜，其中每个定日镜具有在1和100平方米之间的表面积；并且

所述定日镜包括下列反光材料中的一个：银和铝，和多层介电涂层。

6.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中：

所述多个定日镜包括10,000和20,000个之间的定日镜，其中每个定日镜具有在1和2平方米之间的表面积；以及

所述定日镜包括下列反光材料中的一个：银和铝，和多层介电涂层。

7.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述直接太阳能蒸发器包括工作流体通过其中的导管，所述导管配置并且放置成使得来自所述定日镜的反射太阳辐射照在所述导管上并且由此加热通过其中的所述工作流体。

8.如权利要求7所述的太阳热发电设备，其中所述直接太阳能蒸发器的导管包括具有导热金属的管布置。

9.如权利要求3所述的太阳热发电设备，其中所述热机包括工作流体，并且其中：

在所述兰金循环动力涡轮机的情况下，所述工作流体包括水；以及

在所述有机兰金循环动力涡轮机的情况下，所述工作流体包括有机高分子量流体，其具有在比液体水一汽相变更低的温度出现的沸点。

10.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述涡轮机包括轴流式涡轮机、向心式涡轮机和螺杆膨胀机涡轮机中之一。

11.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述发电机包括风力涡轮机发电机。

12.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述冷凝器包括气冷式冷凝器、湿式冷凝器和混合冷凝器中之一。

13.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述直接太阳能蒸发器、所述涡轮机、所述发电机和所述冷凝器配置使得所述太阳热发电设备包括1和50兆瓦之间的发电容量。

14.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中

所述直接太阳能蒸发器、所述涡轮机、所述发电机和所述冷凝器配置使得所述太阳热发电设备包括2和5兆瓦之间的发电容量。

15.如权利要求1所述的太阳热发电设备，所述塔上安装所述直接太阳能蒸发器和所述热机处的所述高处位置包括地面上方至少30米的高度。

16.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述塔上安装所述直接太阳能蒸发器和所述热机的所述高处位置包括地面上方40和100米之间的高度。

17.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中：

所述定日镜包括双轴控制装置。

18.如权利要求1所述的太阳热发电设备，进一步包括：

塔延长部，所述塔延长部包括设置所述热机和所述直接太阳能蒸发器处的所述高处位置以上的所述塔的延续部分；以及

附连到所述塔延长部的远端的风力涡轮机。

19.如权利要求1所述的太阳热发电设备，其中所述直接太阳能蒸发器进一步包括用于热能储存的部件。

20.如权利要求19所述的太阳热发电设备，其中所述用于热能储存的部件包括固体材料，所述热机的工作流体经过所述固体材料，所述固体材料配置成储存用于在期望的一段时间期间将热机的能量产生维持在期望水平所需要的热能，所述期望的一段时间期间定日镜的太阳能收集处于预定水平以下。

21.如权利要求20所述的太阳热发电设备，其中所述固体材料包括石墨。

22.如权利要求19所述的太阳热发电设备，其中所述用于热能储存的部件包括熔盐的供应，其中：

所述熔盐的供应包括热传递流体，其在直接太阳能蒸发器内被加热并且在热交换器中被使用以加热所述热机的工作流体，并且

所述熔盐的供应配置成储存用于在期望的一段时间期间将热机的能量产生维持在期望水平所需要的热能，所述期望的一段时间期间太阳能收集处于预定水平以下。

23.一种太阳热发电设备，包括：

多个塔；

设置在所述塔中的每个周围的多个定日镜；

主外罩内的热机，所述主外罩安装在所述塔中的每个上的高处位置；

其中所述热机包括：

直接太阳能蒸发器，所述定日镜配置成朝所述直接太阳能蒸发器反射太阳辐射使得集中的太阳辐射加热所述直接太阳能蒸发器上的接收表面；

与所述直接太阳能蒸发器流体连通的涡轮机；

通过转轴耦合于所述涡轮机的发电机；

与所述涡轮机流体连通的冷凝器；以及

与所述冷凝器和所述直接太阳能蒸发器流体连通的泵；

其中，所述太阳热发电设备配置使得在运行中所述直接太阳能蒸发器中的每个使用来自集中的太阳辐射的在每个所述接收表面上收集的热以蒸发流过其中的工作流体，蒸发的工作流体膨胀通过每个所述涡轮机；每个所述涡轮机将来自所述直接太阳能蒸发器的膨胀工作流体的能量转换为所述转轴的机械能；每个所述发电机将所述转轴的机械能转换为电力；每个所述冷凝器使所述工作流体冷凝；以及每个所述泵使所述工作流体循环；以及

其中互相电连接的塔通过单个连接而连接到电力网。