CN102400868B - 单塔多碟式太阳能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单塔多碟式太阳能聚光发电系统，单塔多碟式太阳能聚光发电系统包括一个太阳能塔和太阳能聚光镜组件构成，该太阳能聚光镜组件包括太阳能聚光镜、太阳能聚光镜俯仰角支撑轨道和方位角旋转轨道，方位角旋转轨道为圆形且水平设置并可旋转，方位角旋转轨道上倾斜固定着两个太阳能聚光镜俯仰旋转支撑轨道，太阳能聚光镜沿着太阳能聚光镜俯仰支撑轨道设置并围绕塔顶集热器俯仰旋转中心线做圆周移动，太阳能塔垂直设置在方位角旋转轨道的圆心部位，太阳能塔顶端上通过太阳能塔上旋转装置在水平方向上设置着传热保温管，传热保温管两外端通过塔心，对称部置着太阳能集热器。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，尤其涉及单塔多碟式太阳能聚光发电系统。
背景技术
已有技术的太阳能发电系统由一个或多个太阳能塔组成，每个太阳能塔上设置着桁架，桁架上为由上、下两个轨道组成的轨道，上轨道上与支撑轨道的支撑架连接，下轨道是固定的，在上、下轨道之间装有滑轮，上、下轨道可实现相对旋转，上轨道上设置许多的太阳能集热器与太阳能聚光镜，许多的太阳能集热器与太阳能聚光镜呈陈列状排列，上轨道带动其上的太阳能集热器与太阳能聚光镜对阳光进行跟踪，各太阳能集热器与太阳能聚光镜自身进行高度角运动并将搜集到的能量汇集起来，向下送入太阳能塔内的热空气混风箱，已有技术的太阳能塔体积庞大，营造费工费时，其上设计的众多的太阳能集热器与太阳能聚光镜维修和保养都很困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种单塔多碟式太阳能聚光发电系统，优化装置结构，降低制造成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
做为本发明的一种单塔多碟式太阳能聚光发电系统，单塔多碟式太阳能发电系统包括一个太阳能塔和太阳能聚光镜组件构成，该太阳能聚光镜组件包括太阳能聚光镜、太阳能聚光镜支撑轨道和方位角旋转轨道，方位角旋转轨道为圆形且水平设置，方位角旋转轨道上倾斜固定着两个太阳能聚光镜支撑轨道，太阳能聚光镜沿着太阳能聚光镜支撑轨道设置并移动，太阳能塔垂直设置在方位角旋转轨道的圆心部位，太阳能塔顶端上通过太阳能塔上旋转装置在水平方向上设置着传热保温管，传热保温管两外端设置着太阳能集热器
做为本发明的单塔多碟式太阳能聚光发电系统的一种改进，该太阳能集热器与传热保温管内部相连通，传热保温管向下连通太阳能塔内的热空气混风箱，热空气混风箱分别连接着热电转换装置和热能存储器，热能存储器又分别连接着引风机和鼓风机。
做为本发明单塔多碟式太阳能聚光发电系统的另一种改进，该太阳能聚光镜支撑轨道和方位角旋转轨道之间增设了支撑轨道的支撑架。
且，两条太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道为平行的下凹圆弧曲线结构。
且，该太阳能聚光镜是由多块曲面或平板玻璃拼合而成的旋转抛物面。
且，由两部分半面旋转抛物面反射镜构成的太阳能聚光镜围绕聚光换热的太阳能塔根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。
且，该太阳能塔的顶部对称分布的太阳能集热器根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。
且，该太阳能聚光镜的双轴跟踪和太阳能集热器的双轴跟踪的运行角速度对应相同且同步。
且，该热能存储器是在塔内垂直布置。
且，该太阳能塔顶部的两个该太阳能集热器经中心管汇流后，一路可以直接被引入热能存储器内，另一路可以直供各类发电设施运行。
且，所述太阳能塔为钢结构塔。
本发明的有益效果是：
1、与原有的系统相比，由于大大减少了高温热风管道的长度，解决了当前热空气传输过程中造成的热量损失问题；
2、把蒸汽发生器置于塔上，缩短了高温热风传输管道的长度，最大限度地减少了“高级”输送管材和保温材料的使用量；
3、将蓄热系统巧妙的置于集热器支撑塔中，即节省了安排空间，又符合蓄热器蓄放热时流体运行最佳热力学要求，并且有利于塔身的稳固；
4、这种单塔多碟式聚光集热系统可以分别与蒸汽轮发电机组、空气透平发电机组和斯特林发电机组配置应用。
5、平台重量大大减轻；
6、桁架驱动及聚光镜成本减低；
7、垂直布置是热能存储器最佳布置方式，符合热力学基本原理储放热效率高。
附图说明
图1为本发明单塔多碟式太阳能发电系统的主视图
图2为本发明单塔多碟式太阳能发电系统的侧视图
图3为本发明单塔多碟式太阳能发电系统的俯视图
图4为本发明单塔多碟式太阳能发电系统的太阳能塔内部剖视示意图
图5为本发明单塔多碟式太阳能发电系统左测视立体示意图
图6为本发明单塔多碟式太阳能发电系统前俯视立体示意图
图中：
1：太阳能聚光镜 2：太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道
3：支撑轨道的支撑架 4：太阳能集热器
5：太阳能塔上旋转装置 6：太阳能塔
7：方位角旋转轨道 8：传热保温管
9：热空气混风箱 10：热电转换装置
11：热能存储器 12：引风机
13：鼓风机
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明单塔多碟式太阳能发电系统作进一步详细说明：
本发明单塔多碟式太阳能发电系统包括一个太阳能塔6和太阳能聚光镜组件构成，太阳能聚光镜组件包括太阳能聚光镜1、太阳能聚光镜支撑轨道2和方位角旋转轨道7，太阳能聚光镜支撑轨道2和方位角旋转轨道7由导管架焊接而成，方位角旋转轨道7为圆形且水平设置并可旋转，方位角旋转轨道7上倾斜固定着两个的太阳能聚光镜支撑轨道2，每条太阳能聚光镜支撑轨道2设置有多个太阳能聚光镜1，太阳能聚光镜1可以为如图所示的方形结构，也可以为圆形、六角形或其它形状，太阳能聚光镜1沿着太阳能聚光镜支撑轨道2设置并可移动，太阳能塔6垂直设置在方位角旋转轨道7的圆心部位，太阳能塔6顶端上通过太阳能塔上旋转装置5在水平方向上设置着传热保温管8，传热保温管8两外端设置着太阳能集热器4。
如图2所示：两条太阳能聚光镜支撑轨道2为平行的下凹曲线结构。
为使太阳能聚光镜支撑轨道2和方位角旋转轨道7的连接更牢固，二者之间增设了支撑轨道的支撑架3，根据位置的需要，支撑轨道的支撑架3可以设置多个。
太阳能聚光镜1通过后面的支撑桁架和滑轮安装在太阳能聚光镜支撑轨道2上，太阳能聚光镜1可实现沿着太阳能聚光镜支撑轨道2运动，实现俯仰角运动功能，此处可按现有技术处理。两条太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道为平行的下凹圆弧曲线结构。为降低制造成本，太阳能聚光镜1可以由多块曲面或平板玻璃拼合而成的旋转抛物面。
太阳能聚光镜支撑轨道2下方设置有支撑轨道的支撑架3并与支撑轨道的支撑架3焊接在一起，支撑轨道的支撑架3安装在圆形的方位角旋转轨道7上，方位角旋转轨道7与已有技术中的太阳能塔上方的旋转装置原理一致，即分为上下两个轨道，上轨道上与支撑轨道的支撑架3连接，下轨道固定在地面上，在方位角轨道的上下轨道之间装有滑轮，上下轨道可实现相对水平旋转，并且整个方位角旋转轨道7由控制系统控制可实现太阳能聚光镜1对太阳的跟踪。
方位角旋转轨道7在水平方向上转动和太阳能聚光镜1沿着太阳能聚光镜支撑轨道2的移动，使得太阳能聚光镜1能够有效地跟踪阳光的方向，由两部分半面旋转抛物面反射镜构成的太阳能聚光镜1围绕聚光换热的太阳能塔6根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。该太阳能塔6的顶部对称分布的太阳能集热器4根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。且，该太阳能聚光镜1的双轴跟踪和太阳能集热器4的双轴跟踪的运行角速度对应相同且同步。
如图3所示，太阳能塔6顶端上水平设置着传热保温管8的长度使得其上太阳能塔上旋转装置5位于太阳能聚光镜1水平位置的中点上。借助太阳能塔上旋转装置5的转动，使得太阳能集热器4与太阳能聚光镜1的水平位置保持相对静止。同时，太阳能塔上旋转装置5还能使传热保温管8轴向转动，带动太阳能集热器4对准太阳能聚光镜1的焦点。
太阳能塔上旋转装置5与方位角旋转轨道7是同样原理，太阳能集热器4通过方位角旋转和高度角旋转，能够改集太阳光线带来的能量，太阳能塔上旋转装置5由控制系统控制可实现太阳能集热器4跟踪太阳能聚光镜1的功能，同时太阳能集热器4与传热保温管8内部相连通，传热保温管8向下连通太阳能塔6内的热空气混风箱9，传热保温管8与太阳能塔上旋转装置5相连，并可以实现同时与传热保温管8的先对转动，即可实现高度角方向的运动，太阳能塔上旋转装置5的方位角方向和高度角方向的合成运动保证太阳能集热器4始终与太阳能聚光镜1的焦点对齐，保证太阳能从太阳能集热器4进入流经传热保温管8，最后进入太阳能塔6内部的热空气混风箱9。
如图4所示，热空气混风箱9向下分别连接着热电转换装置10和热能存储器11，热能存储器11又向下分别连接着引风机12和鼓风机13，该热能储存器11是在塔内垂直布置。且，该太阳能塔6顶部的两个该太阳能集热器4经中心管汇流后，一路可以直接被引入热能储存器11内，另一路可以直供各类发电设施运行。
热电转换装置10为蒸汽发生器或空气透平机或斯特灵机，即热空气混风箱9中的热空气可以蒸汽发生器连接，产生热空气推动发电器发电，也可以直接与空气透平机或斯特灵发电机连接直接发电。但不需要发电时或者热空气混风箱9中的热量除了发电还有剩余时，多余热量存储到热能存储器中11中，在热量存储过程中，引风机12开启将热空气从热空气混风箱9引入热能存储器11，热能存储在热能存储器11中。当热能存储器11需要释放热量时，鼓风机13开启，引风机12关闭，鼓风机向热能存储器11鼓风，将热量从热能存储器11中带出，引入至热空气混风箱9，供发电使用。所述太阳能塔6可以为砖混结构，也可以为钢结构塔，且为降低太阳能塔6的高度，也可以将引风机12和鼓风机13移到塔外的空地上。
本发明的技术效果如下：
首先，平台上的重量(只有聚光镜)大大降低；
其次，桁架和驱动成本降低；
再次，聚光镜可以由分片的平板玻璃组成，聚光镜成本降低；
并且，太阳能集热器可以采用吸入空气的方式，减少了10％透射玻璃的损失，也减少了一台风机；
太阳能集热器集热温度降低，输入能量增加；
并且，管道内的总流量增加，热损降低，管道成本降低；
并且，旋转连接点减少；
另外，暖管问题基本不存在。
Claims (10)
1.一种单塔多碟式太阳能聚光发电系统，单塔多碟式太阳能聚光发电系统包括一个太阳能塔和太阳能聚光镜组件构成，其特征是：所述太阳能聚光镜组件包括太阳能聚光镜（1）、太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道（2）和方位角旋转轨道（7），方位角旋转轨道（7）为圆形且水平设置并可旋转，方位角旋转轨道（7）上倾斜固定着两个弧形的太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道（2），太阳能聚光镜（1）沿着太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道（2）设置并移动，太阳能塔（6）垂直设置在方位角旋转轨道（7）的圆心部位，太阳能塔（6）顶端上通过太阳能塔上的旋转装置（5）在水平方向上设置着传热保温管（8），传热保温管（8）两外端设置着太阳能集热器（4）；
借助太阳能塔上旋转装置（5）的转动，使得太阳能集热器（4）与太阳能聚光镜（1）的水平位置保持相对静止；同时，太阳能塔上旋转装置（5）还能使传热保温管（8）轴向运动，带动太阳能集热器（4）对准太阳能聚光镜（1）的焦点；
所述太阳能集热器（4）与传热保温管（8）内部相连通，传热保温管（8）向下连通太阳能塔（6）内的热空气混风箱（9），热空气混风箱（9）分别连接着热电转换装置（10）和热能存储器（11），热能存储器（11）又分别连接着引风机（12）和鼓风机（13）。
2.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道（2）和方位角旋转轨道（7）之间增设了支撑轨道的支撑架（3）。
3.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：两条所述太阳能聚光镜俯仰运行的支撑轨道（2）为平行的下凹圆弧曲线结构。
4.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述太阳能聚光镜（1）是由多块曲面或平板玻璃拼合而成的旋转抛物面。
5.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：由两部分半面旋转抛物面反射镜构成的太阳能聚光镜（1）围绕聚光换热的太阳能塔（6）根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。
6.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述太阳能塔（6）的顶部对称分布的太阳能集热器（4）根据太阳运行轨迹做双轴跟踪运行。
7.根据权利要求5或6所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述太阳能聚光镜（1）的双轴跟踪和集热器（4）的双轴跟踪的运行角速度对应相同且同步。
8.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述热能存储器（11）是在塔内垂直布置。
9.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：太阳能塔（6）顶部的两个所述太阳能集热器（4）经中心管汇流后，一路可以直接被引入热能存储器（11）内，另一路可以直供各类发电设施运行。
10.根据权利要求1所述的单塔多碟式太阳能聚光发电系统，其特征是：所述太阳能塔（6）为钢结构塔。
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 300380 XIQING, TIANJIN TO: 110023 SHENYANG, LIAONING PROVINCE |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120426 Address after: 1, 39 gate, No. 110023, Yan powder street, Tiexi District, Liaoning, Shenyang Applicant after: Liu Xiaobing Address before: 300380 No. 9, Tai Wo Industrial Park, Xiqing District, Tianjin Applicant before: Solar & Environmental Technologies(Tianjin) Co., Ltd. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160801 Address after: 102100 No. 2042 Kang Xi Road, Badaling Economic Development Zone, Yanqing District, Beijing Patentee after: Giant light solar technology (Beijing) Limited by Share Ltd Address before: 1, 39 gate, No. 110023, Yan powder street, Tiexi District, Liaoning, Shenyang Patentee before: Liu Xiaobing |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150812 Termination date: 20200913 |