CN102155797A - 用于光热发电的太阳能收集装置 - Google Patents

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王新刚
江厚月
刘进波
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Abstract

本发明公开了一种用于光热发电的太阳能收集装置，该装置包括钢结构框架、支撑架和集热器，集热器由支撑架支撑在钢结构框架上方；该装置还包括反光膜和铝基板，其中铝基板与钢结构框架相连，反光膜贴于铝基板上。本发明太阳能收集装置生产成本低，且集热效果好。

Description

用于光热发电的太阳能收集装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能收集装置，具体涉及一种用于槽式和线性菲涅尔式发电系统中的太阳能收集装置。
背景技术
太阳能是取之不尽用之不竭的可再生能源，在能源形势如此严峻的今天，太阳能开发利用是实现能源供应多元化和保证能源供应安全的重要途径之一。
在诸多的太阳能热利用中，太阳能槽式发电系统是目前技术最成熟、应用最广泛的技术。而线性菲涅尔发电系统则因其机构简单、降成本空间较大而得到人们广泛的关注。无论槽式还是线性菲尼尔式它们的镜场都是数百行的抛物面反射镜构成，其成本占电站总投资的很大一部分比例。众所周知，目前限制太阳能光热发电的主要因素是发电成本问题，所以能否大幅降低槽式和线性菲涅尔式镜场的投资成本是其能否持续发展并突破瓶颈的关键所在。按照传统的设计，槽式和线性菲涅尔式镜场一般都是使用加膜的玻璃，玻璃还必须是弧形的，这加大了太阳能发电设备的成本，限制了太阳能光热发电的发展。
另外目前线性菲涅尔发电系统光斑一般较大，所以集热器通常设计成一排裸管外罩保温层，这种方式最明显的缺点就是散热太大，从而导致线性菲涅尔式发电系统整体效率不高，这也是线性菲涅尔式系统的主要缺点。而槽式发电系统的光斑太小，对跟踪的精度要求很高，另外由于槽式的固有光路结构，使得玻璃真空管径向方向温度不均，若传热介质为水，则在两相区和过热区容易导致玻璃真空管爆管。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低、集热效果好的太阳能收集装置。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于光热发电的太阳能收集装置，该装置包括钢结构框架、支撑架和集热器，集热器由支撑架支撑在钢结构框架上方；该装置还包括反光膜和铝基板；所述铝基板与钢结构框架相连；所述反光膜贴于铝基板上。
在应用于槽式发电系统时，该太阳能收集装置中的铝基板呈弧形，为一整体；其中集热器位于反光膜形成曲面的焦点处。
在应用于线性菲涅尔式发电系统时，该太阳能收集装置中的铝基板为一组，组成一个长方形阵列，每个铝基板呈弧形，且位于同一水平面上；其中集热器的投影位于上述一组铝基板的中间。
对本发明的进一步改进在于，该装置还包括二次反光框架，该二次反光框架下表面设有CPC（复合抛物面聚光器）复合抛物面反射板，集热管位于上述CPC复合抛物面反射板形成的凹槽中间。
上述集热管为真空管，所述真空管内管为玻璃管，外管为钢管，两管之间的夹层为真空。集热管的外管钢管涂有吸收涂层。
本发明太阳能收集装置具有以下优点：
（1）采用弧形铝基板贴覆反射膜代替曲面玻璃，即节约了制造成本，也降低了运输成本；同时由于反光膜和铝基板的重量比玻璃轻很多，所以钢结构框架也能相应的减轻；
（2）集热器采用真空管，同时外管钢管涂覆吸收涂层，能有效地增加阳光的吸收率同时减少辐射损失，钢管和玻璃管夹层之间的真空则可以极大的减少对流损失；
（3）本发明太阳能收集装置采用CPC复合抛物面反射板进行二次反光，可对不同入射角度的太阳光进行有效收集，太阳光通过几次反射到达真空管的接收表面，流失较少，同时保证了真空管径向的温度分布均匀性。
附图说明
图1为本发明用于槽式热发电系统的太阳能收集装置的结构示意图；
图2为本发明用于线性菲涅尔热发电系统的太阳能收集装置的结构示意图；
图3为本发明太阳能收集装置中铝基板及其上贴覆反光膜的局部示意图；
图4为本发明太阳能收集装置中二次反光框架和集热器的局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明用于光热发电的太阳能收集装置进行详细说明。
实施例一
如图1所示为本发明应用于槽式热发电系统的太阳能收集装置的结构示意图。本发明太阳能收集装置包括钢结构框架6、铝基板2、反光膜1、二次反光框架3、集热器5和支撑架7。其中反光膜1采用多层真空镀银，反光材料是基于世界最先进的PET全反射技术，有超强的反光强度，反光率高达95%左右。反光膜1均匀的粘贴在铝基板2上，如图2所示为反光膜贴覆于铝基板上揭开一角后的局部图；铝基板2通过局部强力胶和其他机械连接的方式与钢结构框架6连接，整个反光面呈抛物面形。在钢结构框架6上，抛物面中间每隔一段距离安装一个支撑架7，用于支撑集热器5和二次反光框架3。集热器5位于反光膜1形成的曲面焦点处，使得反光膜反射的阳光能够垂直入射集热器中。结合图4，二次反光框架3下方设有CPC复合抛物面反射板，集热器5设于CPC复合抛物面反射板形成的凹槽中，CPC复合抛物面反射板的光学性能接近理想聚光器，可对不同入射角度的太阳光进行有效收集，太阳光通过几次反射到达集热器5接收表面，流失较少。集热器5为真空管，该真空管内管为玻璃管，外管为钢管，玻璃管和钢管之间夹层为真空，且钢管表面涂有选择性吸收涂层，此选择性吸收涂层主要成份以矽为基质，具有对太阳光吸收效率高而自身辐射效率低的特点，另外此涂层性能稳定，可长时间在1000摄氏度的温度下工作而不会出现裂痕、剥落等现象。钢管和玻璃夹层之间的真空则可极大的减少对流损失，所以真空管是理想的吸热装置。该装置可做成模块化结构，之间通过快速接头连接。由于集热器5相比一般的槽式系统径向温度比较均匀，所以管内可直接走水，这有减少了后面二次换热所需设备的投资。
实施例二
如图2所示为该发明应用于线性菲涅尔式热发电系统的太阳能收集装置的结构示意图。该装置包括钢结构框架6、铝基板、反光膜1、二次反光框架3、集热器和支撑架7。其中铝基板为一组弧面，安装于钢结构框架6的同一水平面上，每个铝基板之间留有适当的间隙，呈阵列分布，并通过局部强力胶和其他机械连接的方式与钢结构框架6连接。其中反光膜1采用多层真空镀银，反光材料是基于世界最先进的PET全反射技术，有超强的反光强度，反光率高达95%左右。反光膜1均匀的粘贴在铝基板上。在钢结构框架6上，沿阵列分布的铝基板中间纵向每隔一段距离安装一个支撑架7，用于支撑集热器和二次反光框架3。结合图4，二次反光框架3下方设有CPC复合抛物面反射板4，集热器5设于CPC复合抛物面反射板形成的凹槽中，CPC复合抛物面反射板的光学性能接近理想聚光器，可对不同入射角度的太阳光进行有效收集，太阳光通过几次反射到达集热器5接收表面，流失较少。集热器5为真空管，该真空管内管为玻璃管，外管为钢管，玻璃管和钢管之间夹层为真空，且钢管表面涂有选择性吸收涂层，此选择性吸收涂层主要成份以矽为基质，具有对太阳光吸收效率高而自身辐射效率低的特点，另外此涂层性能稳定，可长时间在1000摄氏度的温度下工作而不会出现裂痕、剥落等现象。钢管和玻璃夹层之间的真空则可极大的减少对流损失，所以真空管是理想的吸热装置。该装置与槽式热发电系统中的装置结构不同之处在于，线性菲涅尔式热发电系统中的装置是由多个独立反光面将阳光反射到同一个集热器上，而槽式热发电系统中的装置是由单个独立反光面将阳光反射到对应的集热器上。

Claims (6)

1.一种用于光热发电的太阳能收集装置，该装置包括钢结构框架、支撑架和集热器，所述集热器由支撑架支撑在钢结构框架上方；其特征在于：该装置还包括反光膜和铝基板；所述铝基板与钢结构框架相连；所述反光膜贴于铝基板上。
2.根据权利要求1所述的太阳能收集装置，其特征在于：所述铝基板呈弧形，为一整体；所述集热器位于反光膜形成曲面的焦点处。
3.根据权利要求1所述的太阳能收集装置，其特征在于：所述铝基板为一组，组成一个长方形阵列，每个铝基板呈弧形，且位于同一水平面上；所述集热器的投影位于上述一组铝基板的中间。
4.根据权利要求1至3任一所述的太阳能收集装置，其特征在于：该装置还包括二次反光框架，所述二次反光框架下表面设有CPC复合抛物面反射板，所述集热管位于上述CPC复合抛物面反射板形成的凹槽中间。
5.根据权利要求1至3任一所述的太阳能收集装置，其特征在于：所述集热管为真空管，所述真空管内管为玻璃管，外管为钢管，两管之间的夹层为真空。
6.根据权利要求5所述的太阳能收集装置，其特征在于：所述集热管的外管钢管涂有吸收涂层。
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