CN105333627A - 槽式太阳能驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种槽式太阳能驱动系统，与太阳能集热单元相连，驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，蓄能器连接由换向阀和液压缸组构成的换向装置，所述动力提供装置可连接2个或2个以上的蓄能器，蓄能器可连接2个或2个以上的换向装置及太阳能集热单元，另外，动力提供装置还连接有备用动力提供装置，动力提供装置及该备用动力提供装置可为电机、液压油箱和液压泵，多个集热单元共用一套动力装置，通过共用一套动力装置以达到降低设备、电缆及施工成本，提高设备利用率从而提高经济效益的目的。

Description

槽式太阳能驱动系统

技术领域

本发明涉及太阳能集热发电设备，特别是根据太阳方位转动的槽式太阳能发电设备的液压驱动系统。

背景技术

现有技术的槽式太阳能集热电厂中，包含有若干驱动塔和太阳能集热单元（solarcollectionassembly，SCA），控制装置通过操控若干驱动塔和槽式太阳能集热单元SCA进行换向。现有的SCA，一个SCA约有150米或100米，一个SCA设置一个驱动塔。驱动塔内包含一个电机、一个液压泵、一个蓄能器、两个换向阀和两个液压缸。根据现有的SCA，驱动塔及其内部的构件都是与SCA以一套的形式出现的。电机、液压泵、蓄能器和控制这个SCA旋转的控制电路都安装在一个控制箱内并安设在驱动塔上。

根据太阳的位置，槽式SCA的镜面可发生旋转，对准太阳，聚焦太阳光。槽式镜面的旋转动力来自于上述驱动塔的控制箱内的旋转电机-液压泵和蓄能器，并通过电磁换向阀旋转液压缸，一个驱动塔具有两组换向阀和液压缸，该两组换向阀和液压缸绕同一轴旋转，根据太阳移动的方向，可向东旋转，也可向西旋转。

但是，上述的结构具有非常明显的弊端。一个典型的50MW槽式太阳能电厂需要几百个SCA，每一个SCA配置一个驱动塔及控制箱，就需要几百个驱动塔和控制箱，投资成本很大。每一个驱动塔中动力提供设备的利用率却并不高，由于太阳的移动角度缓慢，只有在需要旋转换向的时候蓄能器才会释放能量驱动SCA旋转，只有蓄能器能量耗尽后才会启动动力提供设备给蓄能器充满能量，因此蓄能器和动力提供设备在一天中间歇运行，尤其是动力提供设备大部分时间处于停机状态。由于每一个驱动塔对应一个SCA，驱动塔内只要有一个部件损坏，该驱动塔将停止运行，这个SCA就停止工作，因此导致资源利用率低的问题。

而偌大的一个太阳能发电厂，如何降低投资建设成本，又能具有高效的资源利用率，从而达到较高的经济效益，是目前亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的所解决的技术问题即在提供一种能显著减少成本、具备高利用率的槽式太阳能液压驱动系统。

本发明所采用的技术手段如下所述。

本发明保护的一种槽式太阳能驱动系统，与太阳能集热单元相连，根据驱动系统内部连接方式的不同，可有以下4种优选方案。

方案一：驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，1个动力提供装置连接2个或2个以上的蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，1个蓄能器连接1个换向装置。

方案二：驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，1个动力提供装置连接2个或2个以上的蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，1个蓄能器分别连接2个或2个以上换向装置。

方案三：驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，1个动力提供装置连接2个或2个以上的蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，2个或2个以上蓄能器并联后连接1个换向装置，在此方案中，可以有多组上述并联结构。

方案四：驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，1个动力提供装置连接2个或2个以上的蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，2个或2个以上蓄能器并联后连接2个或2个以上换向装置。

本发明保护的另一种槽式太阳能驱动系统，也就是方案五，驱动系统与太阳能集热单元相连，该驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，所述蓄能器连接2个或2个以上的换向装置，换向装置连接太阳能集热单元。

上述动力装置内还包含一套备用动力提供装置。

上述动力装置和换向装置连接总控制箱。

上述换向装置可包含换向阀和与换向阀连接的液压缸，蓄能器与换向阀相连，换向阀与太阳能集热单元（SCA）的液压缸相连。

上述动力提供装置可由液压油箱、电机和液压泵构成。

本发明的有益效果如下所述。

1、本发明中，多个换向装置由同一动力装置提供转向的动力，也就是多个换向装置共用同一个动力装置，当动力提供装置选用液压动力设备时，同时给多个SCA的液压缸提供高压液压油，每个共用动力装置负责的SCA越多，动力装置就越繁忙，减少了投资，同时提高了液压泵、电机、液压油箱和液压蓄能器的利用率。

2、在动力装置中，为动力提供装置即液压泵、液压油箱、电机等安装备用动力提供装置，一套运行，一套备用。可以在动力提供装置发生故障时进行切换，保证整个驱动塔的及时维修同时不间断工作，提高驱动系统的可靠性。

3、在动力装置中，对动力提供装置进行了数量上的简化以提高利用率，同时也减少了蓄能器的数量，降低了动力装置的总成本。为了满足多个SCA的动力需求，可通过增大蓄能器的容积、或采用多个液压蓄能器并联的方式，这样动力提供装置每次运行时，可以使蓄能器蓄积更多的能量，提高动力装置整体的输出稳定性和可靠性。

4、在同一个动力装置中，同时给多个SCA的液压缸提供高压动力时，某些SCA可能距离较远，为减少液压系统的迟滞，提高液压系统的响应速度，可以考虑在尽量靠近目的地SCA的地方设置蓄能器。

附图说明

图1为现有驱动系统的示意图。

图2为本发明的槽式太阳能驱动系统的实施例示意图。

图3为本发明的槽式太阳能驱动系统的另一实施例示意图。

图4为本发明的槽式太阳能驱动系统的另一较佳实施例的示意图。

具体实施方式

在实际进行太阳能发电的时候，节省占地面积、节省人力及设备成本、提高经济效益、尽可能的低成本同时高效利用资源，是目前太阳能发电厂的普遍要求。本发明中提出一种槽式太阳能驱动系统，可以满足上述对发电厂的要求。

本发明中的槽式太阳能系统，如图2或图3所示，包含槽式太阳能集热单元SCA和与该槽式太阳能集热单元SCA相连的驱动系统。该驱动系统包含动力装置1和换向装置2，还包含总控制器3，该总控制器3操控动力装置1为换向装置提供动力、以及操控换向装置2随太阳角度进行旋转。

具体来说，该槽式太阳能驱动系统中，动力装置1包含动力提供装置11和蓄能器12，该动力提供装置11连接可2个或2个以上的蓄能器12，蓄能器12连接换向装置2。

在上述结构的基础上，每个蓄能器连接换向装置，该换向装置包含换向阀21和液压缸22，每个换向装置内可为2个液压缸（图中未示出）或实际所需的数量，但并不限定于此。所述换向阀21连接蓄能器12，液压缸22与所对应的SCA（图中未示出）相连。

在1个动力提供装置11连接复数个蓄能器的基础上，1个蓄能器12可分别连接2个或2个以上的换向装置2，如图2所示，该动力提供装置11连接2个蓄能器，该2个蓄能器分别连接5个换向装置2，每个换向装置均连接其对应的SCA，该换向装置内的结构与上一个实施例相同，因此不再重复说明。

在1个动力提供装置11连接复数个蓄能器的基础上，2个或2个以上的蓄能器12并联后连接1个换向装置2，该换向装置内的结构与上一个实施例相同，换向装置连接SCA。如图3所示，1个动力提供装置11连接4个蓄能器12A1、12A2、12B1和12B2，其中每2个蓄能器12A1与12A2、或12B1与12B2为一组并联之后与2个换向装置相连接，以此提高积蓄能量的可靠性。换向装置内的结构与上述相同，图示的实施例中可包含2个换向阀21和2个液压缸22，其中每个换向阀21#1和2个液压缸22#1、或换向阀21#2和液压缸22#2连接一个SCA，在实际使用中，2个液压缸操控1个SCA是最佳的方式，还可以根据不同的需要进行有针对性的配置。

本发明的设计可减少设备成本，同时提高能源利用率。由于电厂面积大，根据地理位置分布的需要，通过一根长油管，在相对动力提供装置11较远处设置蓄能器12B1、12B2，使得该蓄能器12B1、12B2靠近与动力提供装置11较远的换向装置，以提高响应速度，而其中的换向阀21#3和21#4可连接远端控制器31以减少信号电缆的用量。

如图4所示的另一较佳实施例所示，本发明保护的另一种槽式太阳能驱动系统，与太阳能集热单元相连，该驱动系统包含动力装置1和换向装置2，动力装置1包含1个动力提供装置11和1个蓄能器12，该蓄能器12连接2个或2个以上的换向装置2，图4中的实施例中蓄能器12连接5个换向装置2，换向装置2连接太阳能集热单元（图中未示出）。这样的设计使得一套动力装置控制多个换向装置，节省动力装置的设备成本，提高液压能的利用率。

上述实施例中，所述换向阀21可为电磁换向阀，动力提供装置11可为包含液压油箱、电机和液压泵的液压驱动设备。

值得一提的是，本发明的动力装置1内还包含动力提供装置11的备用动力提供装置13，该备用动力提供装置内也可为电机、液压油箱和液压泵等液压驱动设备，但是并不限定于此，动力提供装置11及备用动力提供装置13可为提供压力动力的其他设备。液压缸22可与动力装置1相配套设置和使用。

由于设置了备用动力提供装置，即备用的液压油箱、电机、液压泵，在公用动力装置的情况下，若主液压油箱、电机和液压泵发生故障，总控制器可自动启动备用动力提供装置的液压油箱、电机和液压泵，如此使得系统可靠性更高。即设备运作时，动力提供装置11或备用动力提供装置13将液压输送至蓄能器12储存，并提供每个换向阀21液压动力以带动其连接的液压缸组22进行SCA的转向运作。

实际上，一套液压油箱、电机、液压泵、液压蓄能器共计约10万元，该费用中仅仅为设备的费用，不包供电电缆，如图1现有的驱动系统示意图所示，若设10个SCA，就需要10套动力装置，共计约100万元，而每套液压系统一旦损坏，对应的SCA就会停机，系统可靠性不高，另外现场实际运行时，电机、液压泵每隔20-30分钟运行一次将液压蓄能器充满，充满后电机、液压泵停止运行，处于闲置状态，而液压蓄能器充满后可供单个SCA运行20-30分钟。一个典型的50MW槽式太阳能电厂约需要500套上述设备，动力驱动设备共计约5000万元，再加上供电电缆，其费用成本高。

与上述现有的缺陷相比较，本发明中具有显著降低成本、提高利用率的优势。以图2实施例为例，动力提供装置11选用液压驱动。10个SCA设置一套公用动力装置1，使用同一个公共控制箱，动力装置1还设置一套备用动力提供装置13，即一套运行，一套备用。实际进行设备的安装时，10个SCA并列设置，动力装置11放置于10个SCA的中间对应处，即22#5SCA或者22#6SCA对应处，两个液压蓄能器，即12#A液压蓄能器和12#B液压蓄能器，12#A液压蓄能器布置于22#1至22#5SCA的中间，即22#3SCA的对应处，这样的设计可以使得无论动力装置内部、还是21#A液压蓄能器与换向装置相连的平均油路均达到最短，也可将电缆使用的成本将到最低，同理，21#B液压蓄能器布置于22#6至22#10SCA的中间，即22#8SCA对应处，使得无论动力装置内部、还是21#B液压蓄能器与换向装置相连的平均油路均达到最短。

如此一来，公用的1个动力装置负责10个SCA，使得动力装置繁忙程度提高了10倍，明显提高了设备利用率。每套动力装置约20万元，从原来的动力装置与换向装置一对一安设，到后来的多套共用同一个动力装置，如图1和图2所示的10套和2套相比，动力装置成本能减少80%。

另外，现有分别在每个驱动装置上安装控制装置，以达到分别操控各自的液压缸旋转的目的，然而这样的设计会使控制装置的线路总成本提高，在工作人员进行调试或维修期间，要前往每个控制器进行逐一的检查，人工成本高，在温度比较高的太阳能集热单元之间进行工作，对工作人员的健康也是一种不利的因素。而本发明中，将控制若干SCA及其驱动系统的控制装置设计为一个总控制器3，通过控制总控制器便可操控多个SCA及其驱动系统，可降低成本，调试维修方便，同时也为工作人员降低了风险。

上述是针对1套驱动系统所能节约的投资，而实际的发电厂中由于槽式太阳能电站面积广阔，在每一件SCA上节省成本、提高利用资源，在电站总体上即可具有相当大的经济收益。以安装有图2所示的驱动设备的一个典型的50MW槽式太阳能电厂为例，电厂面积约2250000平方米，需要500个分散布置的SCA，按照上述设置，每10个SCA公用2套动力装置，动力装置成本能减少80%来计算，只需安装100套动力装置，设备费用只需要1000万元，节省了4000万元，由此可见共用动力装置带来的费用的减少是很可观的，当然，并不限定每2个动力装置连接10个SCA，该SCA的数量需要根据具体电场的实际情况来进行设定，选用功率足够大的动力装置或者容积更大的蓄能器自然就可以带动更多的SCA。

另外，在铺设电缆时可明显降低电缆挖沟、铺砂盖砖、电缆敷设和土方回填等施工费，还减少了供电电缆材料费，并且由于电缆沟的工程量减少，施工进度也会提高，因此从各方面均明显节省投资成本。对于发电厂具有明显提高收益的效果。另外由于设置了备用动力装置，提高了系统的可靠性，减少了SCA停产的概率，也就提高了发电量，增加了收益。

由于控制箱的数量减少。从所有的控制箱到主厂房铺设的通讯电缆的材料费和工程费也会减少。节约投资，并且加快了施工进度。

一般来说，上述SCA之间为等间距布置，间距可约为15米，但是并不限定其间距，因其间距根据电站厂址所处的经纬度不同有所差别，以实际所需的情况而定。

Claims (10)

1.一种槽式太阳能驱动系统，该驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，其特征在于，所述动力提供装置连接2个或2个以上的蓄能器，所述蓄能器连接换向装置。

2.如权利要求1所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，各蓄能器分别连接2个或2个以上换向装置。

3.如权利要求1所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，2个或2个以上蓄能器并联后连接1个换向装置。

4.如权利要求1或2或3所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，所述动力装置内还包含一套备用动力提供装置。

5.如权利要求4所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，动力装置和换向装置连接总控制箱。

6.如权利要求5所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，所述换向装置包含换向阀和与换向阀连接的液压缸，所述蓄能器与换向阀相连，液压缸与太阳能集热单元相连。

7.一种槽式太阳能驱动系统，该驱动系统包含动力装置和换向装置，动力装置包含动力提供装置和蓄能器，换向装置连接太阳能集热单元，其特征在于，所述蓄能器连接2个或2个以上的换向装置。

8.如权利要求7所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，所述动力装置内还包含一套备用动力提供装置。

9.如权利要求7或8所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，所述动力装置和换向装置连接总控制箱。

10.如权利要求9所述的槽式太阳能驱动系统，其特征在于，所述换向装置包含换向阀和与换向阀连接的液压缸，所述蓄能器与换向阀相连，液压缸与太阳能集热单元相连。