CN102437222B - 一种太阳能光热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种新颖的太阳能光热发电系统,包括用于反射和聚焦太阳光的定日镜和用于吸收太阳光能量的集热器,所述集热器设置于支撑装置上,并能够相对于该支撑装置移动和/或旋转,其中的支撑装置可以采用支架-横梁结构或是倾斜柱、或是直立柱的方式构成。采用本发明的技术方案,不仅可以通过移动集热器来提高阳光采集效率;还可以通过上下移动和/或旋转集热器,使装配或维修更加便捷;并且集热器下方可以设置定日镜,从而提高了整个镜场的总体发电效率。

Description

一种太阳能光热发电系统
技术领域
本发明属于太阳能光热发电技术领域,更具体而言,涉及一种用于在塔式太阳能光热发电系统中设置集热器的结构。
背景技术
作为一种化石燃料替代能源,太阳能目前受到越来越多的关注。其中太阳能光热发电技术以其环境友好、易于跟现有电网对接等优点,被认为是未来人类能源需求的主要依赖之一。
典型的太阳能光热发电系统包括一个镜场,镜场中设置若干定日镜,用于将太阳光反射到镜场的焦点位置。在镜场中设置一支撑塔,用于支撑集热器,使得集热器位于镜场焦点位置,以便接收定日镜反射的太阳光,并把接收到的太阳光转换为热能,传递给工质,驱动发电装置,产生电能。
工业应用级的太阳能光热发电系统一般包括几百甚至上千组定日镜,为了使这些定日镜反射的太阳光能无阻挡地到达集热器,一般需要将集热器设置在镜场中距离地面几十米甚至上百米高的位置。本领域的技术人员可以理解,在如此高的位置,加上集热器本身复杂的结构以及众多的辅助设备,集热器的安装和维护保养工作十分复杂。并且由于集热器位于镜场光学焦点位置,聚集的大量太阳能对维护人员的安全也构成严重威胁。
此外,在一天中不同的时间段,镜场中集光效率最高的焦点位置不同。为了达到最高的集光效率,有人提出一种技术方案,在镜场中设置多个由支撑塔支撑的集热器,并且在不同的时段,分配镜场中不同组定日镜向不同的集热器反射太阳光。此种方案不仅需要设置多个集热器和集热器塔,而且对镜场中上千个定日镜的控制也变得很复杂。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种新颖的太阳能光热发电系统,能够使集热器的安装和维护工作变得容易,且提高对安装维护人员的安全保障。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
一种太阳能光热发电系统,包括用于反射和聚焦太阳光的定日镜和用于吸收太阳光能量的集热器,所述集热器设置于支撑装置上,并能够相对于该支撑装置移动和/或旋转。
所述集热器能够停留在任一可以转动或\和移动到的位置吸收热量。
进一步的,所述支撑装置具有悬挂结构,所述集热器通过悬挂方式设置于所述支撑装置上,并能够相对于支撑装置移动和/或转动,包括上下移动和沿横梁方向移动。
进一步的,在所述集热器一旁安装有可调角度和\或挡风面积的挡风板,用于减小空气流动对所述集热器吸热的影响。
作为一种优选方案,所述支撑装置包括支架和横梁,所述横梁相对于支架为悬臂梁或简支梁,所述集热器安装于横梁上。
进一步的,所述横梁可相对于所述支架上下移动;所述支架上设置有带动横梁上下移动的装置,及驱动所述装置相对于支架移动的驱动器;所述带动横梁上下移动的装置为套管或滑轨。
进一步的,所述横梁可相对于所述支架绕至少一个轴转动;所述支架上设置有带动横梁转动的装置,及驱动所述装置相对于支架转动的驱动器;所述带动横梁转动的装置为套管或转动平台
作为另一种优选方案,所述支撑装置可以为倾斜柱。
进一步的,所述集热器悬挂在所述倾斜柱上,能够沿所述倾斜柱移动。
进一步的,所述倾斜柱可绕至少一个轴旋转。
作为另一种优选方案,所述支撑装置为直立柱。
特别的,带动所述集热器上下移动的装置包括电机、由电机驱动的绞盘、与绞盘和所述集热器连接的钢丝绳以及滑轮单元。
特别的,所述支撑装置设置有斜拉梁或斜拉索,用以保持稳定。
特别的,在靠近集热器的支撑装置和\或其他装置上设置耐高温保护结构。所述保护结构为耐高温涂层或耐高温保护板。
特别的,所述太阳能光热发电系统的管道系统设置有可以使管道转向的装置;所述可以使管道转向的装置为管道关节或波纹管。
本发明所述的太阳能光发电系统,采用支架和横梁的组合方式,或是倾斜柱、或是直立柱的方式构成支撑装置,在集热器的下方不存在支撑塔,从而在空出来的地面可以设置更多的定日镜,从而提高镜场中太阳能量的反射效率。
通过使横梁自身产生转动或上下移动的方式或是使集热器相对于横梁移动和/或旋转,使得集热器在镜场中的位置可以移动,从而使集热器可以在一天中不同的时间段跟随集光效率最高的空间位置移动,从而提高了太阳光采集效率,并且简化了现有技术中的定日镜控制方案。
采用本发明的上述技术方案,通过集热器相对于支撑装置的上下运动,不仅可以克服现有技术中集热器安装维护作业困难的缺点,提高安装维护作业的安全性。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述实施例一中的集热器及其支撑装置;
图2为实施例一的集热器支撑装置的剖面图;
图3为本发明所述实施例二的示意图;
图4为本发明所述实施例三的示意图;
图5为本发明所述实施例四的示意图;
图6为本发明所述实施例五的示意图;
图7为本发明所述实施例六的示意图;
图8为本发明所述太阳能光热发电系统的具体应用示意图。
图中:
1、绞盘;2、工质进口;3、工质出口;4、法兰;5、集热器;6、横梁;7、滑轮一;8、钢丝绳一;9、钢丝绳二;10、滑轮二;11、固定支架;12、衔接装置;13、支架;14、法兰;15、电机;16、挡风板;17、驱动装置;18、辅助支架;19、突起平台;20、倾斜柱;21、斜拉索;22、定日镜;23、管道关节;24、液压缸;25、转动平台。
具体实施方式
实施例一:
如图1、图2所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的一个实施例中的集热器及其支撑装置的结构图。
在实际应用中,支架13固定在地面上,而横梁6安装在支架13上,使得有一个或两个臂从支架向着周围的空间伸出形成悬臂梁。本实施例示出有两个臂的情形,本领域的技术人员容易理解,根据系统装机容量以及其它参数的不同,也可以只有一个臂。
图2示出上述集热器支撑装置的一个剖面图,用于说明该支撑装置的工作原理。集热器5上面设置有衔接装置12,以便与横梁6衔接固定,集热器5一旁安装有可调方向的挡风板16,用于减小空气流动对所述集热器5吸热的影响。
横梁6套装于支架13上,可沿其上下运动,横梁6与钢丝绳一8一端相接,钢丝绳一8的另一端连接在设置于支架底部的绞盘1上,通过绞盘1驱动,可实现横梁6的上下运动,在不运动时,可在其下方安装固定支架11进行固定。
集热器5上连接有钢丝绳二9,钢丝绳9的另一端连接在设置于支架底部的绞盘1上,绞盘1由电机15驱动,可以控制电机15从而实现绞盘1的正转或反转,通过钢丝绳二9将集热器5从地面吊装到横梁6上,或者从横梁6下降到地面,方便进行安装和维护。
工质进口2和工质出口3用于连接集热器5和外部的驱动装置,可以将集热器所吸收的能量传递给汽轮机发电。工作中,定日镜发射太阳光至集热器5,集热器5吸收太阳光能量,加热其中的工质,工质可以是用于驱动汽轮机的气体,在集热器5中被加热后,顺着工质出口3到达汽轮机,驱动汽轮机来做工,做工后的工质沿工质进口2循环回集热器重新加热。
图2中还示出了用于钢丝绳导向的滑轮7和10,用于管线连接的法兰4和14。
实施例二:
如图3所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的第二个实施例,在该实施例中,横梁6采用简支梁形式,支于两端的支架13上,通过在横梁6上安装相应的驱动装置17,可以轻易的实现集热器5沿着横梁6纵向移动,从而当横梁6位置不动时,集热器5在空间的位置可以沿横梁6纵向调整,以跟随镜场中集光效率最高的点。
实施例三:
如图4所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的第三个实施例,在该实施例中,支架13采用直立柱形式,横梁6采用悬臂梁形式,能够在驱动装置17的作用下绕支架13转动和上下移动,集热器5悬挂安装于横梁6上,在卷扬机的作用下能相对于横梁上下移动,能够停留在任一可以转动或\和移动到的位置吸收热量;该太阳能光热发电系统的管道系统设置有可以使管道转向的装置,此实施例采用管道关节23,亦可根据现场情况采用波纹管实现。
实施例四:
如图5所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的第四个实施例,在该实施例中,横梁6能够绕支架13转动,还有一辅助支架18,在辅助支架18对应于横梁6工作高度的位置设置一突起平台19;横梁6的一端套装在支架13上,另一端可支撑在突起平台19上。至于实现横梁6上下移动的具体方式,本领域的技术人员根据本发明的原理,可以有很多种实现方式。例如,可以在支架13的外侧设置可以上下移动的套管,横梁6与套管连接。这样当采用一定的方式驱动套管上下移动时,横梁也便可以随套管一起上下移动。
在此情况下,结合集热器5沿横梁纵向的移动,可以在两个维度上调整集热器在镜场中的位置,从而更精确跟踪集光效率最高的点,提高整体集光效率。
实施例五:
如图6所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的第五个实施例,此实施例可以看做是一种变形的塔式太阳能光热发电系统,其中直立的支撑塔被具有两个倾斜柱20的支架所代替,整个支架采用斜拉索21进行固定,用以保持稳定。采用此种方案,当集热器5需要安装或维修时,可以直接从倾斜柱20上的工作位置竖直下降到维修位置,也可以沿着倾斜柱20倾斜移动到维修位置,待安装或维修结束后,再移动回到工作位置。
本领域的技术人员可以理解,该方案同样有效克服了现有技术中集热器安装维修不便的缺陷,并且提高了镜场中的太阳能采集效率。
实施例六:
如图7所示,给出了本发明所述太阳能光热发电系统的第六个实施例,在该实施例中,采用一个倾斜柱20,与转动平台25铰接,采用液压缸24进行支撑,并通过液压缸24伸出长度调节倾斜柱20的倾角,结合集热器5自身的卷扬升降,最终实现集热器5位置变换。
图8为本发明所述太阳能光热发电系统的具体应用示意图。在该应用实例中,设置有多个定日镜22和集热器5。通过采用本发明所述的支架13配合横梁6的安装结构,使得不再需要在镜场中设置集热器塔,从而使得集热器下方可以设置定日镜,从而提高镜场的总体集光效率。
当需要对某个或某些集热器5进行维修维护时,可以将集热器5从横梁6上降下来,从而使维修和装配工作变得容易。也可以使集热器5沿横梁6纵向移动,从而可以更加自由地设置集热器维修和装配作业位置,从而使维修和装配工作进一步变得容易。
在该应用中,可以使集热器5沿横梁6纵向移动,并结合横梁6绕支架13的转动,可以使集热器5位置更精确地跟踪镜场中集光效率最高的位置,从而提高集光效率。
在前述任一实施例中,为了使支架稳固,避免在发生大风等意外情况时倒下,可以设置加固结构,如在支架与地面之间的斜拉索、斜拉梁等。
另外,为了保护横梁上靠近集热器的部分免受聚集的高能量太阳光束以及集热器高温的损坏,可以在横梁上靠近集热器的部分设置保护层,例如耐高温陶瓷等。在第四实施例中,集热器悬挂在支架的倾斜柱上,所以耐高温陶瓷也应相应地设置在该倾斜柱上,以保护塔臂免受高温损坏。
当然,还可以包括其它部件。例如,在横梁采用简支梁的实施例中,当横梁降到地面后,支架缺少支撑结构,可能变得不太稳固。那么可以在两个支架之间设置固定的横梁,用于在活动的横梁降下后支撑所述支架。这些对于本领域的普通技术人员来说,属于根据上述描述容易联想到的技术方案,此处不再赘述。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种太阳能光热发电系统,包括用于反射和聚焦太阳光的定日镜和用于吸收太阳光能量的集热器以及支撑装置,其特征在于,所述支撑装置具有悬挂结构,所述集热器通过悬挂方式设置于所述支撑装置上,并能够相对于支撑装置移动和/或转动,包括上下移动和沿横梁方向移动,所述集热器能够停留在任一可以转动或\和移动到的位置吸收热量,所述支撑装置包括支架和横梁,所述横梁相对于支架为悬臂梁或简支梁,所述集热器安装于横梁上,集热器上面设置有衔接装置,以便与横梁衔接固定,带动所述集热器上下移动的装置包括电机、由电机驱动的绞盘、与绞盘和所述集热器连接的钢丝绳以及滑轮单元。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:在所述集热器一旁安装有可调角度和\或挡风面积的挡风板,用于减小空气流动对所述集热器吸热的影响。
3.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述支撑装置为倾斜柱。
4.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述支撑装置为直立柱。
5.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述横梁可相对于所述支架上下移动。
6.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述横梁可相对于所述支架绕至少一个轴转动。
7.根据权利要求3所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述集热器悬挂在所述倾斜柱上,能够沿所述倾斜柱移动。
8.根据权利要求3所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述倾斜柱可绕至少一个轴旋转。
9.根据权利要求5所述的一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述支架上设置有带动横梁上下移动的装置,及驱动所述装置相对于支架移动的驱动器。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述带动横梁上下移动的装置为套管或滑轨。
11.根据权利要求6所述的一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述支架上设置有带动横梁转动的装置,及驱动所述装置相对于支架转动的驱动器。
12.根据权利要求11所述的一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述带动横梁转动的装置为套管或转动平台。
13.根据权利要求1至12所述的任一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述支撑装置设置有斜拉梁或斜拉索,用以保持稳定。
14.根据权利要求1至12所述的任一种太阳能光热发电系统,其特征在于:在靠近集热器的支撑装置和\或其他装置上设置耐高温保护结构。
15.根据权利要求14所述的太阳能光热发电系统,其特征在于:所述保护结构为耐高温涂层或耐高温保护板。
16.根据权利要求1至12所述的任一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述太阳能光热发电系统的管道系统设置有可以使管道转向的装置。
17.根据权利要求16所述的一种太阳能光热发电系统,其特征在于:所述可以使管道转向的装置为管道关节或波纹管。
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