CN102318096B - 太阳能热系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热系统，其包括至少一个太阳能系统，该太阳能系统包括流经其中的太阳能热系统的工作流体，和太阳能接收器，其用于通过照射到太阳能接收器上的太阳能辐射对太阳能系统的工作流体进行加热，和热能系统，热能系统与太阳能系统流体连通并收集被加热的太阳能系统的工作流体，从而能够产生热能。

Description

太阳能热系统

对共同待审的申请的参考

申请人在此要求以下美国临时专利申请的优先权：2009年2月15日提交的第61/152,718号美国临时专利申请，其发明名称为：“Solar Cycle Systems(太阳能循环系统)”；2009年4月7日提交的第61/167,153号美国临时专利申请，其发明名称为：“Solar Cycle Systems(太阳能循环系统)”；以及2009年5月3日提交的第61/175,048号美国临时专利申请，其发明名称为：“Solar Cycle Systems(太阳能循环系统)”，上述所有申请通过引证全部并入本文。

技术领域

一般而言，本发明涉及的是一种太阳能热系统。

背景技术

众所周知的是，热能系统一般是通过燃烧矿物燃料来产生热能。这些热能系统通过热气体，例如，空气，或者是被加热的蒸汽，典型的是水蒸汽，的形式来将热量提供给热能的消耗系统。除此之外，被加热的蒸汽可以在蒸汽涡轮机中发生膨胀，以便能够其中产生电能。

发明内容

根据本发明的实施方案，在此提供的是一种太阳能热系统，包括至少一个太阳能系统，该太阳能系统包括流经其中的太阳能热系统的工作流体，和太阳能接收器，其用于通过照射到太阳能接收器上的太阳能辐射来对太阳能系统的工作流体进行加热，和热能系统，热能系统与太阳能系统流体连通并收集被加热的太阳能系统的工作流体，以便能够产生热能。对应地，太阳能辐射被反射圆盘聚集在仪器，反射圆盘被配置用于在太阳能辐射照射到太阳能接收器之前将太阳能辐射聚集在一起。除此之外，太阳能系统的工作流体选自由空气、水、氦气、熔盐、有机流体、油和二氧化碳所组成的组。

根据本发明的实施方案，热能系统适用于汽化、加热杀菌、干燥、对含有产物的聚合物进行干燥、向消耗蒸汽的系统提供蒸汽、控制固体干燥剂系统或者吸收制冷的加热。除此之外，热能系统包括用于发电的蒸汽涡轮机。更进一步说，热能适用于助推蒸汽涡轮机。而且，热能适合用于助推包含在联合循环的燃气系统中的水蒸汽涡轮机。

根据本发明的另外一个实施方案，太阳能系统是一种开环系统或者一种闭环系统。除此之外，热能系统是一种开环系统或者是一种闭环系统。对应地，太阳能热系统被配置用于将太阳能系统的工作流体引导到至少一个热交换器中。更进一步说，热能系统包括产生蒸汽的循环。而且，热能系统包括蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机具有用于使蒸汽能在其中流动的为数众多的输入口。

仍是根据本发明的又一个实施方案，太阳能系统包括用于发电的涡轮机。除此之外，太阳能系统包括用于发电的燃气式涡轮机。对应地，太阳能系统包括压缩机，该压缩机被配置用于在太阳能系统的工作流体进入到太阳能接收器之前对其进行压缩。更进一步说，在太阳能接收器和燃气式涡轮机的中间配置燃烧室。而且，太阳能热系统包括储存热量的组件，该储存热量的组件被配置用于选择性地储存至少一部分被加热的太阳能系统的工作流体。

仍然是根据本发明的另外一个实施方案，热能系统通过热交换器与太阳能系统进行流体连通。除此之外，热转移的流体在热交换器中被太阳能系统的工作流体加热，被加热的热转移的流体被提供用于对产生蒸汽的循环中的流体进行加热。对应地，热转移的流体是空气。

因此，根据本发明的又一个实施方案，在此提供的是一种太阳能热系统，其包括至少一个太阳能系统，该太阳能系统包括从其中流过的太阳能系统的工作流体，和太阳能接收器，该太阳能接收器用于通过照射到太阳能接收器上的太阳能辐射对太阳能系统的工作流体进行加热，和与太阳能系统流体连通的热能系统，该热能系统是用于通过被加热的太阳能系统的工作流体来提供所产生的热能。

因此，根据本发明的又一个实施方案，在此提供的是一种热能消耗系统，其操作用于消耗由与至少一个太阳能系统流体连通的热能系统所产生的热能，太阳能系统包括从其中流过的太阳能系统的工作流体，和太阳能接收器，该太阳能接收器用于通过照射到太阳能接收器上的太阳能辐射对太阳能系统的工作流体进行加热，太阳能系统的工作流体被热能系统收集从而产生热能。

附图说明

本发明的主题将通过结合以下的附图和说明书中详细的描述而获得更为全面的解释和理解，附图说明如下：

附图1A和附图1B都是根据本发明的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图2A和附图2B都是根据本发明的另外一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图3A和附图3B都是根据本发明的又一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图4A和附图4B仍然是根据本发明的又一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图5A和附图5B都是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图6A和附图6B都是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图7A和附图7B仍然是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图8A和附图8B都是根据本发明的又一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明；

附图9A和附图9B都是根据本发明的另外一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。

具体实施方式

在以下的描述中，本发明的主题的各个不同的方面将得以进行详细的说明。出于进行清楚地解释说明的目的，其中特殊的结构和细节是为了帮助对本发明进行全面的理解而设定的。然而，对于本领域内的任何一名普通技术人员而言，显而易见的是，本发明也可以无需通过本文所描述的细节来实现，同时不会脱离于本发明的范围。更进一步说，为了使本发明更为清晰，本领域内众所周知的技术特征可以省略和/或简化。

现在参考附图1A-2B，它们是根据本发明的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图1A所示，太阳能热系统100包括太阳能系统102和热能系统104。通常情况下，太阳能系统102包括接收器120，该接收器操作用于加热其中的工作流体。任何一种适当的工作流体，例如，举例来说空气、水、氦气、熔盐、油，任一的有机流体或者二氧化碳，都可以通过操作而在太阳能系统102和/或热能系统104中进行流动。

太阳能接收器120可以是任何一种适当的被设计用于通过照射在其上的被聚集的太阳能辐射来加热工作流体的太阳能接收器。太阳能辐射可以通过任何一种适当的太阳能收集系统进行聚集。太阳能收集系统可以包括任何一种适当的用于聚集太阳能辐射的装置，例如，使用跟踪太阳能的集中器，例如，反射圆盘，反射槽，Fresnel反射镜，或者是日光反射装置。在附图1A-9B中所示的实施例那样，跟踪太阳能的集中器是一种反射圆盘124。

太阳能系统102与热能系统104相连通。热能系统104可以接收来自任何数量的太阳能系统102的热能。例如，上百个太阳能系统102可以将热能提供给单个的热能系统104或者为数众多的热能系统104，正如下文中将要结合附图1B所进行详细说明的那样。

在附图1A所显示的实施方案中，太阳能热系统100包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的，正如在附图2A中所举例说明的那样。

工作流体进入到接收器120中并在其中被加热。被加热的工作流体从接收器120中排出并流入到热能系统104中。之后，工作流体可以被再次引入到接收器120中，以便进行之后的再次加热，并进一步以热能的形式将热能量提供给热能系统104。可以使用风箱130来确保工作流体继续在接收器120和热能系统104之间流动。

值得注意的是，其中的工作流体是气体，例如，空气，可以提供风箱，以及其中的工作流体是液体，例如，水，可以提供泵，来确保工作流体的持续流动。进一步值得注意的是，额外的风箱和/或泵可以增加到太阳能系统102和/或热能系统104中，从而能够确保工作流体可以持续流动。

热能系统104可以被设计用于将热能提供给任何一种热能消耗系统。在非限制性的实施例中，热能系统104可以将热能提供给工业系统，例如，食品系统。而且，热能可以适用于汽化、加热杀菌、或者是在化工工业或者是其他工业中使用的其他任何一种消耗热量的工艺流程。热能可以用于干燥、例如，对含有产物的聚合物进行干燥。热能可以被引入到蒸汽涡轮机中用于发电。除此之外，热能可以适用于助推蒸汽涡轮机，典型的是一种水蒸汽的涡轮机，例如，燃气或者是燃煤的水蒸汽涡轮机，或者是包含在联合循环的燃气系统中的蒸汽涡轮机。更进一步说，热能可以用于提供蒸汽或者系统消耗的蒸汽，例如，水蒸汽。热能也可以用于控制固体干燥剂系统的加热，例如，包含在空调系统中的干燥剂系统。热能可以用于吸收制冷，例如，举例来说，通过水蒸汽或者是通过被加热的空气来实现。

更进一步说，热交换器(没有显示)可以提供用于将热能从太阳能系统102中转移到其他的热能系统中，正如在附图3A-3B中所示。

在非限制性的实施例中，工作流体是空气，该空气在大约100℃的温度和大约1.2bar的压力条件下进入到接收器120中。从接收器120中流出的工作流体的温度是大约600℃，压力是1.18bar。

值得期待的是，从接收器120中排出的工作流体的温度是可以根据热能消耗系统的特性进行选择的。

正如附图1B所示，太阳能热系统150可以包括为数众多的太阳能系统102。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，从十个到数百个太阳能系统。太阳能系统102中的每一个都能通过第一主管道160与热能系统104热连通，可以从为数众多的太阳能系统102中的每一个中将工作流体转移到热能系统104中。第二主管道164被用于从热能系统104中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统102中的每一个内。

太阳能热系统100和150中的部件，例如，太阳能接收器120和风箱130，都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图2A-2B，分别显示的是太阳能热系统200和250。太阳能热系统200类似于附图1A中的太阳能热系统100，其中太阳能热系统100是一种闭环回路的系统，以及太阳能热系统200是一种开环回路的系统。太阳能热系统250类似于附图1B中的太阳能热系统150，其中太阳能热系统150是一种闭环回路的系统和太阳能热系统250是一种开环回路的系统。

在非限制性的实施例中，流入的工作流体是空气，该空气在大气的温度和压力的条件下流入到接收器120中。从接收器120中流出的工作流体的温度是大约600℃，压力大约为1.07bar。工作流体从热能系统104流出到周围大气中的工作流体的温度大约为90℃，压力值是周围大气压值。

现在参考附图3A和附图3B，它们是根据本发明的另外一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图3A所示，太阳能热系统300包括太阳能系统302和热能系统304。

太阳能系统302和热能系统304相连通。热能系统304可以接收来自任何数量的太阳能系统302的热能。例如，上百个太阳能系统302可以将热能提供给单个的热能系统304或者为数众多的热能系统304，正如下文中将要结合附图3B进行详细说明的那样。

在附图3A所显示的实施方案中，太阳能热系统300包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。

工作流体进入到接收器120中并在其中被加热。被加热的工作流体从接收器120中排出并流入到热能系统304的热交换器310中。之后，工作流体可以被再次引入到接收器120中，以便进行之后的再次加热，并进一步以热能的形式将热能量提供给热能系统304。可以使用泵330来确保工作流体继续在接收器120和热能系统304之间进行流动。除此之外，膨胀箱334可以用于使工作流体在进入到接收器120之前进行膨胀，其中工作流体的温度被提高。可以选择的是，可以避免使用膨胀箱334。

热交换器310被操作用于以热的形式将热能转移到热能消耗系统314中，这是通过从周围大气中流入到热交换器310中的流体来实现的。流体在热交换器310中被加热并流入到热能消耗系统314中。热能消耗系统314被设计用于将热能提供给任何一种热能消耗系统，正如上文中结合附图1A和附图1B中的热能系统104所进行描述的那样。

在非限制性的实施例中，工作流体是熔盐，该熔盐在大约220℃的温度和大约4.5bar的压力条件下进入到接收器120中。从接收器120中流出的工作流体的温度是大约600℃，压力大约是4bar。进入到热交换器310中的工作流体是空气，该空气的温度大约是80℃的温度和压力大约是4bar。流体在热交换器310中并加热并进入到热能消耗系统314中，此时的温度大约是600℃，压力大约是3.8bar。

正如附图3B所示，太阳能热系统350可以包括为数众多的太阳能系统302。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。太阳能系统302中的每一个都能通过第一主管道360与热能系统304热连通，可以从为数众多的太阳能系统302中的每一个中将工作流体转移到热能系统304中。第二主管道364被用于从热能系统304中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统302中的每一个内。

太阳能热系统300和350中的部件，例如，太阳能接收器120和泵330，都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图，4A和附图4B，它们是根据本发明的另外一个实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图4A所示，太阳能热系统400包括太阳能系统402和热能系统404。

太阳能系统402和热能系统404相连通。热能系统404可以接收来自任何数量的太阳能系统402的热能。例如，上百个太阳能系统402可以将热能提供给单个的热能系统404或者为数众多的热能系统404，正如下文中将要结合附图4B进行详细说明的那样。

在附图4A所显示的实施方案中，太阳能热系统400包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。除此之外，附图4A的实施方案中，太阳能系统402与太阳能系统302类似。在太阳能系统402中，被加热的工作流体从接收器120中排出并流入到热能系统404的热交换器410中。

热交换器410被操作用于以热的形式将热能转移到热能消耗系统440中，这是通过产生蒸汽的循环420来实现的。

产生蒸汽的循环中的流体从产生蒸汽的循环420中流入到热交换器410中，并在其中进行加热。被加热的产生蒸汽的循环中的流体可以包括任何一种适当的流体，例如，举例来说水或者有机流体。

被加热的蒸汽从热交换器410中排出并通过热交换器450在热能消耗系统440中流动，以便于利用由产生蒸汽的循环420中所产生的蒸汽的热能。产生蒸汽的循环中的流体对热交换器450中的热能消耗系统的流体进行加热。泵452可以用于确保热能消耗系统中的流体在热能消耗系统440和热交换器450之间的持续流动。

热能消耗系统440被设计用于将热能提供给任何一种热能消耗系统，正如上文中结合附图1A和附图1B中的热能系统104进行描述的那样。

额外的热交换器(没有显示)可以提供用于将来自太阳能系统402的热能转移到其他的热能系统中。

蒸汽，通常位于饱和点附近，从热交换器450中排出并流入到冷凝器480中，在此蒸汽经过冷凝变为液体。可以选择的是，可以避免使用冷凝器480，典型的是，其中热消耗系统440不需要过热的蒸汽，因此，热交换器450可以用作冷凝器。热交换器450可以用作冷凝器的系统的一种实施例是一种吸收制冷的系统或者是任何一种饱和蒸汽的消耗系统。

从冷凝器480或者是热交换器450中排出的液体，其中可以省略使用冷凝器480，是通过泵482被输送到热交换器410中，从而允许产生蒸汽的循环420中的液体能持续流动。

在非限制性的实施例中，产生蒸汽的循环中的流体是水。进入到热交换器410中的水的温度是大约80℃，压力大约是60bar。过热的蒸汽从热交换器410中排出，典型的是，提高的温度是在大约370℃，压力大约是60bar。通常情况下，水蒸汽是在饱和点附近从热交换器450中排出并流入到冷凝器480中，在此，水蒸汽经过冷凝转变为水。从热交换器450中排出的水蒸汽的温度是大约50℃，压力大约是0.1bar。从冷凝器480中排出的水的温度和压力实质上是进入到冷凝器480中的水蒸汽的温度和压力。水从冷凝器480中流出并流入到泵482中，然后从泵中排出并流入到热交换器410中，温度是大约80℃，压力大约是60bar。蒸汽对热能消耗系统中流体，例如，在热交换器450中的油，进行加热到温度大约为350℃，压力大约是40bar。从热消耗系统440中排出的油可以在温度是大约250℃，压力大约是30bar的条件下再次进入到热交换器450中。

正如附图4B所示，太阳能热系统490可以包括为数众多的太阳能系统402。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统402都能通过第一主管道492与热能系统304热连通，也可以从为数众多的太阳能系统402中的每一个中将工作流体转移到热能系统404中。第二主管道494被用于从热能系统404中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统402中的每一个内。

太阳能热系统400和490中的部件，例如，太阳能接收器120和泵430，可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图5A和附图5B，它们是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图5A所示，太阳能热系统500包括太阳能系统502和热能系统504。

太阳能系统502和热能系统504相连通。热能系统504可以接收来自任何数量的太阳能系统502的热能。例如，上百个太阳能系统502可以将热能提供给单个的热能系统504或者为数众多的热能系统504，正如下文中将要结合附图5B进行详细说明的那样。

在附图5A所显示的实施方案中，太阳能热系统500包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。除此之外，附图5A的实施方案中的太阳能系统502与太阳能系统402类似。在太阳能系统502中，被加热的工作流体从接收器120中排出并流入到热能系统504的热交换器510中。

热交换器510可以操作用于以热的形式将热能转移到热能消耗系统中，热能消耗系统通过产生蒸汽的循环520来配置为一种蒸汽涡轮机540。

产生蒸汽的循环中的流体从产生蒸汽的循环520中进入到热交换器510中并在此被加热。被加热的蒸汽从热交换器510中排出并流动到蒸汽涡轮机540中，以用于从其中产生电能。

蒸汽从涡轮机540中排出并流入到冷凝器580中，在此蒸汽经过冷凝转变为液体。从冷凝器580中排出的液体通过泵582被引入到热交换器510中，从未而允许产生蒸汽的循环520中的流体能够继续流动。

在非限制性的实施例中，热交换器中的流体是水。进入到热交换器510中的水的温度是大约80℃，压力大约是60bar。过热的蒸汽从热交换器510中排出，典型的是，提高的温度是在大约370℃，压力大约是60bar。从涡轮机中排出的水蒸汽的温度是大约50℃，压力大约是0.1bar，排入到冷凝器580中，在此水蒸汽通过冷凝转换为水。从冷凝器580中排出的水的温度和压力实质上是进入到冷凝器580中的蒸汽的温度和压力。水从冷凝器580中流出并流入到泵582中，然后从泵中排出并流入到热交换器410中，温度是大约80℃，压力大约是60bar。

正如附图5B所示，太阳能热系统590可以包括为数众多的太阳能系统502。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统502都能通过第一主管道592与热能系统504热连通，也可以从为数众多的太阳能系统502中的每一个中将工作流体转移到热能系统504中。第二主管道594被用于从热能系统504中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统502中的每一个内。

太阳能热系统500和590中的部件都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图6A和附图6B，它们是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图6A所示，太阳能热系统600包括太阳能系统602和热能系统604。

太阳能系统602和热能系统604相连通。热能系统604可以接收来自任何数量的太阳能系统602的热能。例如，上百个太阳能系统602可以将热能提供给单个的热能系统604或者为数众多的热能系统504，正如下文中将要结合附图6B进行详细说明的那样。

在附图6A所显示的实施方案中，太阳能热系统600包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。除此之外，附图6A的实施方案中的太阳能系统602和热能系统604分别与附图5A中的太阳能系统502和热能系统504类似。在热能系统604中，热交换器610显示为通过为数众多的输入口，例如，第一输入口620和第二输入口630，将其中的蒸汽流引导到蒸汽涡轮机540中。为数众多的输入口中的每一个都允许其中的蒸汽流以不同的温度和压力进入到蒸汽涡轮机540中。

正如附图6B所示，太阳能热系统690可以包括为数众多的太阳能系统602。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统602都能通过第一主管道692与热能系统604热连通，也可以从为数众多的太阳能系统602中的每一个中将工作流体转移到热能系统604中。第二主管道694被用于从热能系统604中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统602中的每一个内。

太阳能热系统600和690中的部件都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图7A和附图7B，它们是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图7A所示，太阳能热系统700包括太阳能系统702和热能系统704。

太阳能系统702和热能系统704相连通。热能系统704可以接收来自任何数量的太阳能系统702的热能。例如，上百个太阳能系统702可以将热能提供给单个的热能系统704或者为数众多的热能系统704，正如下文中将要结合附图7B进行详细说明的那样。

在附图7A所显示的实施方案中，太阳能热系统700包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。

压缩机710可以用于允许流入工作流体在其中流动。被压缩的工作流体在提高的压力作用下从压缩机710中流出，并流入到接收器120中。从太阳能接收器120中排出的工作流体流入到涡轮机中，例如，燃气式涡轮机718，其使得工作流体发生膨胀，以便从其中产生电能。从接收器120中排出的被压缩的工作流体可以在进入到燃气式涡轮机718之前被燃烧室720进一步加热。燃烧室720可以用于确保工作流体能以所需要的温度达到燃气式涡轮机718，在非限制性的实施例中，温度的范围是在大约800℃到1100℃之间，在时间周期中，流入的太阳能辐射可能是不充足的，典型的是，例如，在清晨、晚上和午夜。

燃烧室720可以在接收器120和燃气式涡轮机718之间成系列地进行安装，正如在附图7A中所示，或者可以平行于流经接收器120(没有显示)的流体进行安装。

值得期待的是，在附图7A显示的本发明的实施方案中，压缩机710与燃气式涡轮机718通过连接轴730连接在一起，在可以选用的实施方案中，可以省略连接轴730的使用。

典型的是，膨胀的工作流体在较低的温度下从燃气式涡轮机718中排出。膨胀的工作流体进入到热能系统704的热交换器740中。风箱744可以用于确保工作流体在热交换器740和压缩机710之间持续流动。

热交换器740将热量转移到热能系统704中。热能系统704与附图4A中的热能系统404类似。

在非限制性的实施例中，工作流体是二氧化碳，其进入到热交换器710中的温度是大约50℃，压力大约是5bar，其从热交换器710中时温度是在大约250℃，压力大约是20bar。从接收器120中排出的二氧化碳的温度是大约1000℃，压力大约是20bar。从燃气式涡轮机718中排出的二氧化碳的温度是大约650℃，压力大约是5.5bar

正如附图7B所示，太阳能热系统790可以包括为数众多的太阳能系统702。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统702都能通过第一主管道792与热能系统704热连通，也可以从为数众多的太阳能系统702中的每一个中将工作流体转移到热能系统704中。第二主管道794被用于从热能系统704中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统702中的每一个内。

太阳能热系统700和790中的部件都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

现在参考附图8A和附图8B，它们是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图8A所示，太阳能热系统800包括太阳能系统802和热能系统804。

太阳能系统802和热能系统804相连通。热能系统804可以接收来自任何数量的太阳能系统802的热能。例如，上百个太阳能系统802可以将热能提供给单个的热能系统804或者为数众多的热能系统804，正如下文中将要结合附图8B进行详细说明的那样。

在附图8A所显示的实施方案中，太阳能热系统800包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。太阳能系统802和热能系统804分别与附图7A中的太阳能系统702和热能系统704类似。

热量储存系统806可以用于储存来自太阳能系统802的热量。热量储存系统806包括储存热量的组件810，其可以操作用于通过任何适当地的方式来储存其中的热量。举例来说，储存热量的组件810可以包括惰性的热量储存材料，例如，熔盐，有机的热转移流体，水蒸汽或者敏感的热量储存材料，例如，二氧化碳。储存热量的组件810还可以包括固体的高储热材料，或者相变材料。单个的储存组件可以结合上述材料。举例来说，固体的高储热材料与惰性的热量储存材料相结合，或者相变材料与敏感的热量储存材料相结合。一些储存组件可以包括热槽和冷槽(没有显示)，可以用作，例如，维持热槽中的温度稳定性。值得注意的是，储存热量的组件810可以包括任何一种用于储存热量的适当的装置。

可以使用为数众多的控制阀组件820，824，和826来实现工作流体的各种不同的流动路径的配置。通过控制阀组件820，824和826来配置的各种不同的流动路径如下：控制阀组件820控制来自燃气式涡轮机718的所有的工作流体，以直接流动到储存热量的组件810中，从而存储在此，之后通过控制阀组件824引导到热能系统804中；控制阀组件820和824控制来自燃气式涡轮机718的所有的工作流体，以通过储存热量的组件810，之后直接引导到热能系统804中；控制阀组件820和824控制来自燃气式涡轮机718的一部分工作流体，以直接流动到热能系统804中，以及另一部分工作流体被控制阀组件820控制，以流入到热量存储组件810中；以及控制阀组件820控制来自燃气式涡轮机718的所有的工作流体，以直接流动到储存热量的组件810中，从而存储在此，以及之后通过控制阀组件824和826再次流回到燃气式涡轮机718中。

值得注意的是，控制阀组件820，824和826中的任何一个都可以省略不用。而且，其他额外的控制阀组件也可以适用到热量储存系统806中。

值得进一步注意的是，热量储存系统806可以定位在太阳能热系统800中的任何适当的位置上。

正如附图8B所示，太阳能热系统890可以包括为数众多的太阳能系统802。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统802都能通过第一主管道892与热能系统804热连通，也可以从为数众多的太阳能系统802中的每一个中将工作流体转移到热能系统804中。第二主管道894被用于从热能系统804中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统802中的每一个内。

太阳能热系统800和890中的部件都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

值得注意的是，热量储存系统806可以适用到附图1A-7B中的太阳能热系统中，以便用于储存其中的热能。

现在参考附图9A和附图9B，它们是根据本发明的进一步的实施方案所构建和操作的太阳能热系统的简化的示意图的举例说明。正如附图9A所示，太阳能热系统800包括太阳能系统902和热能系统904。

太阳能系统902和热能系统904相连通。热能系统904可以接收来自任何数量的太阳能系统902的热能。例如，上百个太阳能系统902可以将热能提供给单个的热能系统904或者为数众多的热能系统504，正如下文中将要结合附图9B进行详细说明的那样。

在附图9A所显示的实施方案中，太阳能热系统900包括闭环回路的循环，尽管人们意识到开环回路的系统也是可以使用的。太阳能系统902和热能系统904分别与附图7A中的太阳能系统702和热能系统704类似。在太阳能系统902中，在太阳能系统902和热能系统904的中间提供了额外的热交换器910。热交换器910是用于加热热交换器中的流体，例如，气体，典型的是空气，这是通过从太阳能系统902中流出并流经其中的工作流体来实现的。被加热的热交换器中的流体进入到热能系统904的热交换器740中，从而能够对热能系统904进行加热。

正如附图9B所示，太阳能热系统990可以包括为数众多的太阳能系统902。尽管举例说明的仅仅只是两个太阳能系统，人们将会理解，实质上可以使用任何数量的太阳能系统，典型的是，十个到数百个太阳能系统。每一个太阳能系统902都能通过第一主管道992与热能系统904热连通，也可以从为数众多的太阳能系统902中的每一个中将工作流体转移到热能系统904中。第二主管道994被用于从热能系统904中将工作流体转移到为数众多的太阳能系统902中的每一个内。

太阳能热系统900和990中的部件都可以通过为数众多的任何适当的导管连接起来。

值得注意的是，附图8A和附图8B中的热量储存系统806也可以应用到附图9A和附图9B中，以用于储存其中的热能。

附图1A-9B中的主管道和/或导管可以形成为至少设计用于转移工作流体的管线的一部分。这样的管线通常与热绝缘体一并形成，从而防止工作流体在沿着主管道和/或导管流动的过程中的热损失。这样的管线可以是水管套水管的管线，它们可以通过商业的途径从美国德克萨斯州休斯顿的Suite 327，16360Park TenPlace的ITP InTerPipe公司获得。

值得注意的是，附图1A-9B中的太阳能热系统可以包括与附图1A-9B中的为数众多的太阳能系统流体连通的为数众多的热能系统。

进一步值得注意的是，风箱和/或泵可以添加到附图1A-9B中的太阳能系统和/或热能系统中，从而确保工作流体的持续流动。典型的是，其中的工作流体是气体，例如，空气，可以使用风箱，而且其中的工作流体是液体，例如，水，可以使用泵，从而确保工作流体的持续流动。

正如在附图1B，2B，3B，4B，5B，6B，7B，8B和9B所示，为数众多的太阳能系统的使用可以提高工作流体从其中流向热能消耗系统的流动速度。

因此，用于将所需要的热能提供给热能消耗系统的太阳能系统可以根据所需要的热能来构建为包括一定数量的太阳能系统的结构。所以，将热量提供给热能消耗系统的太阳能热系统，其要求具有相对大量的热能，这样的系统将会包括相对大量的太阳能系统，而同时，将热量提供给热能消耗系统的太阳能热系统，其要求具有相对少量的热能，这样的系统将会包括相对少量的太阳能系统。

除此之外，用于将太阳能辐射聚集在为数众多的太阳能系统中的在太阳能接收器120上的反射圆盘124允许选择相对所需的太阳能系统的数量，以提供被热能消耗系统所消耗的热能。这是由于，用于跟踪太阳和聚焦太阳能辐射的相对较少的部件，例如，主要是反射圆盘124和太阳能接收器，其是用于提高太阳能系统的模块性的。

特别的是，根据提供给热能消耗系统的所需要的热能的数量而选择的太阳能循环的数量能够根据太阳能热系统的特殊的位置的地理条件来构建太阳能热系统。举例来说，在从太阳发射出的年直接太阳辐射量相对低的区域中应该采用相对多的太阳能系统，与年直接太阳辐射量相对高的区域相比，以补偿相对低的太阳能强度。与之相反，在从太阳发射出的年直接太阳辐射量相对高的区域中所采用的太阳能系统的数量就会低于其他的地区。

除此之外，在本领域内众所周知的是，每一个涡轮机都被设计用于在流入的被加热的工作流体的预定的流动速度的条件下实现最大的效率。因此，太阳能数量的选择能够根据适用于附图5A-6B中的热能系统中所选定的涡轮机的所需要的预定的流动速度来构建太阳能热系统，从而确保涡轮机能够实现最大效率。在非限制性的实施例中，其中采用的是单个的太阳能系统，附图5A-6B中的具有发射圆盘124的太阳能热系统在大约480m²的电输出是大约90-120千瓦。而在采用成百的太阳能系统中，附图5A-6B中的太阳能热系统的电输出是大约25兆瓦。

本领域内的任何一名普通技术人员都能清楚地认识到，本发明并不限于在本文中的特殊的显示和描述。本发明的范围不仅包括上文中所描述的各种不同的特征的结合和亚结合，而且对于本领域内的普通技术人员来说，在阅读完本发明的说明书之后，各种不同的变化和修改都是可能的，而且它们都不属于现有技术。

Claims (13)

1.一种太阳能热系统，包括：

至少一个太阳能系统，该太阳能系统包括：

流经其中的太阳能系统的工作流体；

太阳能接收器，其用于通过照射到太阳能接收器上的太阳能辐射对太阳能系统的工作流体进行加热；

反射圆盘，其用于在太阳能辐射进入到太阳能接收器之前将太阳能辐射聚集在一起；以及

热交换器，其中被加热的太阳能系统工作流体在该热交换器中流动以转移热能从而加热热能系统的产生蒸汽的循环的流体，所述热能系统包括：

产生蒸汽的循环的流体；

所述的产生蒸汽的循环的流体由太阳能系统所转移的热能加热为过热的蒸汽，

其中所述的过热的蒸汽是通过由太阳辐射加热的太阳能系统工作流体所转移的热能被加热至过热的；

燃气或燃煤的水蒸汽涡轮机或包含在联合循环的燃气系统中的水蒸汽涡轮机；

冷凝器，其用于排出水蒸汽涡轮机的水蒸汽的冷凝；

所述燃气或燃煤的水蒸汽涡轮机通过煤或气被加热并通过由所述热交换器转移的热能被助推，或者包含在联合循环的燃气系统中的水蒸汽涡轮机通过气被加热并通过由所述热交换器转移的热能被助推。

2.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述太阳能系统的工作流体选自由空气、水、氦气、熔盐、有机流体、油和二氧化碳所组成的组。

3.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述热能适用于汽化、加热杀菌、干燥、对含有产物的聚合物进行干燥、向消耗蒸汽的系统提供蒸汽、控制固体干燥剂系统或者吸收制冷的加热。

4.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述的水蒸汽涡轮机被提供用于发电。

5.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述的太阳能系统是一种开环系统或者一种闭环系统。

6.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述的热能系统是一种开环系统或者是一种闭环系统。

7.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述水蒸汽涡轮机具有用于使蒸汽在其中流动的为数众多的输入口。

8.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述的太阳能系统包括用于发电的燃气式涡轮机。

9.根据权利要求1的太阳能热系统，其中所述的太阳能系统包括压缩机，该压缩机被配置用于在太阳能系统的工作流体进入到太阳能接收器之前对其进行压缩。

10.根据权利要求8的太阳能热系统，其中在所述太阳能接收器和所述燃气式涡轮机的中间配置燃烧室。

11.根据权利要求1的太阳能热系统，其中包括储存热量的组件，该储存热量的组件被配置用于选择性地储存至少一部分被加热的太阳能系统的工作流体。

12.根据权利要求1中的太阳能热系统，其中热转移的流体在所述热交换器中被所述太阳能系统的工作流体加热，被加热的热转移的流体被提供用于对产生蒸汽的循环的流体进行加热。

13.根据权利要求12中的太阳能热系统，其中所述的热转移流体是空气。