CN103608586A - 太阳能系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能系统，包括：太阳能收集器，其具有热油管道和三个热油阀；三个箱，每一个箱具有蒸汽入口和出口阀；发电机设备，位于三个箱下游；以及控制器，其中热油流可以被交替控制流入三个箱中的每一个，其中在三个箱中的流体可以被交替加热至气相，并且可以被提供到用于产生电能的发电机设备。

Description

太阳能系统
技术领域
本发明涉及能量系统，尤其涉及用于提供电能的系统。
背景技术
能量系统提供用于从另一种形式的能量获取能量（例如，电能和/或热能）的装置。
US4,409,129（Johnston）公开了一种闭环太阳能收集系统，其包括线性集中抛物面反射器、沿抛物面反射器的焦线水平排列的线性蒸发管以及被连接到蒸发管的输入端的流体计量器组件，该流体计量器组件用于精确地计量从供应箱到蒸发管的可蒸发传热流体量。由抛物面反射器集中在蒸发管上的太阳能将传热流体蒸发。加热的蒸汽通过管道流出与流体计量器组件相对的管的出口端，并且进入热交换器。热交换器包含热吸收介质，其从蒸汽流体吸收热，以使得流体凝结并将其汽化的潜热释放到热吸收介质。凝结的流体流回热存储箱，用于在进入热交换器的蒸汽流体所提供的压力下再次使用。使用现有闭环太阳能系统的热电产生系统与热交换器相连，并利用具有工作流体（例如氨）的单独环路，以驱动发电机。
US4,171,617（Sakamoto等）描述了一种太阳热能电力系统，在该系统中，太阳能收集器、被适于在固体和液体之间内部产生相变的储热材料填充的储热容器、涡轮机、冷凝器、冷凝物存储箱以及给水泵通过合适的导管被连接在闭环中。第一控制阀被安装于太阳能收集器和储热容器之间的途中。被水填充的蒸汽储蓄器通过第二控制阀被连接在太阳能收集器和第一控制阀之间的管路中，还通过第三控制阀被连接到在第一控制阀与储热容器之间的管路上。流出太阳能收集器的流体的温度被检测，并且当所检测的温度低于设定温度时，则第一控制阀被控制，以被关闭，而第二控制阀被打开。
US4,176,655（Levy）公开了一种太阳能收集和应用存储系统，其通过使用双凸透镜状的透明元件被构造，该双凸透镜状的透明元件在背部闭合，以形成通道，该通道被用于运载储能流体。透镜光栅被设计为陷光（light trapping）表面，从而使得来自于在一天中的任何时候落在这一片上的阳光的所有能量几乎被透镜光栅捕获并被传送到储能流体，储能流体位于由透镜光栅和后盖面板形成的通道中。通过太阳能吸收面板的流速由恒温阀元件控制，当流体达到预先确定的温度时，该恒温阀元件打开流体流。储能流体是传热流体中晶状体聚合物的分散，其能够通过结晶化的潜热以及显热来储热。通过使用合适的聚合物，储能流体能够在足够高的温度下储存能量，以利用热机产生大量的轴功率。系统的其余组件包括储存容器、合适的流体连接线、提取显热的热交换器以及使流体贯通系统循环的装置。平板收集器和高效储能流体结合，形成能够被应用以驱动用于加热和冷却的热泵或产生电能的高效收集器系统。
本文完全参考所引用的技术公开。
发明内容
本发明涉及一种闭环热能系统。由系统的加热机构（例如，太阳能收集器或其他加热装置）加热并离开其中的热流体，通常为热油（本说明书及权利要求书中为“热油”，但其意指任何适当的热交换流体），被交替引入三个箱中，水或其他合适的流体（例如，酒精等等；以下统称：水）在箱中被加热。箱中的水交替被煮沸，并且所得的蒸汽流入发电机设备。离开发电机设备的蒸汽通常由热交换器冷却，由此，热能还能够从系统获得。被部分冷却的蒸汽重新循环进入两个箱中的其中一个；即蒸汽不从其中离开的一个箱。由此，其中一个箱是热的，已被热油加热，并且向发电机设备提供蒸汽；另一个箱被热油加热；并且第三箱接收回收的蒸汽，但并不被热油加热。控制器控制箱阀，由此前述的加热发生，在三个箱之间交替功能。由此，至少其中一个箱能够更容易地利用蒸汽，以操作发电机设备。
因此，在本发明一个方面的实施例中，提供一种如权利要求1所限定的系统；并且特定的实施例由引用权利要求1的权利要求限定。
附图说明
参考以下附图，本发明可以根据阅读以下非限制性示例实施例的具体描述来理解。
在不止一幅图中显示的同一的或复制的或等同的或近似的结构、元件或部分大致由相同的参考编号标记。图中所示的组件和特征的尺寸为显示的方便或清晰而选择，并且并不必是按比例或真实角度显示的。为保证清晰，一些结构并未显示或只有部分被显示，或未使用透视，并且复制的或等同的或相似的部分可以不重复标记。
图1是根据本发明的太阳能系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
以下描述涉及本发明的一些非限制性示例实施例。
图1显示本发明太阳能系统的一个实施例的示意图。该系统包括：太阳能收集器，例如，抛物线型集中太阳能收集器1；三个一组的水箱11、12和13；发电机设备24；以及控制器17。
发电机设备24包括：用于开启设备24操作的启动器18；以及交流发电机23，其用于当设备24在操作中时发电。
太阳能收集器1与管道29相联。管道29包括箱体11、12和13各自的箱油入口阀5、6和7。管道29具有用于循环热油的泵4并且通常具有为保证安全的溢流箱2。在一些实施例中，当可获得的太阳能不足时，系统进一步包括备用加热源3，通常使用矿物燃料等等用于加热管道29中的油，并且通常包括阀28。就这一点而言，管道29由此还可以包括阀27，其与阀28相对应，控制由太阳能收集器1和加热源3加热的热油的比率。
箱11、12和13具有各自的蒸汽入口阀14、15和16；以及各自的蒸汽出口阀8、9和10。出口阀8、9和10通向蒸汽出口管道30，蒸汽出口管道30通向发电机设备24的入口19。发电机设备24还具有蒸汽出口阀20，蒸汽从该出口阀20流出。在一些实施例中，系统进一步包括热交换器21，其用于由附属热交换器25通过由泵26在附属热交换器管道31中循环的流体提供热能。
离开发电器设备24中的蒸汽通过管道32流回其中一个箱（箱11、12或13，如下详述），管道32可以具有相联的蒸汽泵22。
该系统通常进一步包括一系列热传感器和压力传感器（未显示）。
操作将通过以下示例说明：
箱11和12在约2/3满水时开始，并且箱13在约1/3满水时开始。系统的所有阀开始是关闭的。为开始操作，控制器17打开阀5、6和7；并且操作泵4。通过示例，所有的箱11、12和13首先被加热至约300℃。之后，阀6和7被关闭，并且箱11继续被加热至约400℃、压力约220atm。启动器18之后被操作，以启动发电机设备24。之后，阀8被打开，由此来自于箱11的蒸汽流通过入口19进入发电机设备24；并且阀16被打开，由此蒸汽循环且进入箱13。阀6也被打开，由此箱12将进一步被加热，例如加热至约400℃。在这一情况下，箱11向发电机设备24提供蒸汽；箱12被热油加热；并且箱13接收从发电机设备24流出的蒸汽。
当箱11中的压力下降至约180atm时，阀8逐渐被关闭；阀9逐渐被打开；并且阀14逐渐被打开。阀7也被打开，且阀5和16被关闭。在这一情况下，箱11接收从发电机设备24流出的蒸汽；箱12为发电机设备24；并且箱13被热油加热。
当箱12中的压力下降至约180atm时，阀6和9逐渐被关闭；并且阀15逐渐被打开。阀5也被打开，以再次加热箱11并且该操作被重复。
上述循环的重复使得：箱11、12和13中的水/蒸汽被热油交替加热；蒸汽不断流入发电机设备24；并且来自于发电机设备24的蒸汽被接收。
本发明通过使用由示例提供并且其意不在于限制本发明范围的实施例说明被描述。所描述的实施例包括各种特征，并非所有特征在本发明的所有实施例中都需要。本发明的一些实施例仅利用一些特征或这些特征可能的组合。可替换地且附加地，作为单一单元的本发明的部分可以存在于共同作用以执行所说明/描述的功能的两个或多个独立的物理实体中。可替换地且附加地，作为两个或多个物理实体被说明/描述的本发明的部分可以被整合成一个单一的物理实体，以执行所说明/描述的功能。包括在所描述的实施例中提到的不同特征组合的被描述的本发明实施例的变形以及本发明的实施例能够被结合成所有可能的组合，包括但不限于使用在一个实施例以及任何其他实施例中描述的特征。

Claims (7)

1.一种能量系统，所述能量系统包括：
加热机构，所述加热机构具有带有三个热油阀的热油管道；
三个箱，所述箱适于容纳流体，并且每一个所述箱具有蒸汽入口阀和出口阀；
发电机设备，所述发电机设备位于所述三个箱的下游，并且通过管道被连接到所述三个箱上；以及
控制器，所述控制器用于控制所述系统的操作，
其中，在操作中，热油流被交替控制，以流入所述三个箱中的每一个，从而使得在所述三个箱中的流体被交替加热至气相，以向所述发电机设备提供所述气相用于产生电能；并且所述气相通过所述每一个箱各自的蒸汽入口阀被交替接收在所述每一个箱中，由此当所述三个箱的一个中的蒸汽被加热并向所述发电机设备提供蒸汽时，所述三个箱中的第二箱然后被加热，以替代第一箱，且所述三个箱中的第三箱收集从所述发电机设备离开的蒸汽，并且所述三个箱通过所述控制器的控制自动且交替交换它们的功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中在所述三个箱中的所述流体为水。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中在所述三个箱中的所述流体为酒精。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中在所述三个箱中的所述流体为汽油。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于提供热能的附属热交换器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述加热机构包括太阳能收集器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述发电机设备被包括在闭环太阳能系统中。
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