CN112709664A - 一种光热储能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种光热储能发电系统。该光热储能发电系统包括蓄水装置、发电装置和覆盖装置，蓄水装置包括上蓄水池、下蓄水池以及连通上蓄水池与下蓄水池的水路，发电装置包括设置于水路中的水轮机以及与水轮机连接的发电机，覆盖装置包括依次连接的聚光板、凝结板和汇流板，聚光板设置于下蓄水池的上方，凝结板设置于下蓄水池和上蓄水池的上方，汇流板与上蓄水池相连。本发明提供的光热储能发电系统，采用光热驱动水力发电，无需应用重金属或高温导热蓄热材，使得下蓄水池中的水在光热集热蒸发时的温度能够保持在当地的水饱和温度以下，不仅有效避免了高温运行工况，而且避免了环境污染，更加清洁环保。
Description
技术领域
本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种光热储能发电系统。
背景技术
光热发电作为一种成熟应用的太阳能发电技术，利用聚光集热技术将太阳辐射富集并转化为热能，加热导热油或者熔融盐等高温导热蓄热材料，并利用这些高温导热蓄热材料加热水产生蒸汽进行发电。然而，采用这种光热集热方式进行发电时，高温蓄热材料虽然能够承受较高温度，但其运行下限温度却无法降低，因而造成整个发电系统运行在高温工况，对设备运行和人员操作造成一定的安全隐患，而且增加了设备制造和运行成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种光热储能发电系统，解决现有光热集热发电系统存在的运行工况温度较高的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光热储能发电系统，包括蓄水装置、发电装置和覆盖装置，所述蓄水装置包括上蓄水池、下蓄水池以及连通所述上蓄水池与所述下蓄水池的水路，所述上蓄水池的位置高于所述下蓄水池的位置；所述发电装置包括设置于所述水路中的水轮机以及与所述水轮机连接的发电机；所述覆盖装置包括依次连接的聚光板、凝结板和汇流板，所述聚光板设置于所述下蓄水池的上方，所述凝结板设置于所述下蓄水池和所述上蓄水池的上方，所述凝结板从所述下蓄水池至所述上蓄水池呈倾斜向下设置，所述汇流板与所述上蓄水池相连。
进一步地，所述聚光板由多个聚光透镜组成，各聚光透镜的聚光焦点均设置于所述下蓄水池中。
具体地，所述聚光板从远离所述上蓄水池的一侧至靠近所述上蓄水池的一侧呈倾斜向上设置。
具体地，所述聚光板的远离所述上蓄水池的一侧与所述下蓄水池的边沿相连。
具体地，所述汇流板与水平面之间的夹角为75°～90°。
具体地，所述汇流板的底部设有汇流槽，所述汇流槽与所述上蓄水池相连通。
具体地，所述下蓄水池的底部设有强化吸热涂层。
具体地，所述下蓄水池的侧壁设有绝热层。
具体地，所述水路上设有截止阀。
具体地，所述下蓄水池内部设有自然水或高浓度盐水。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的光热储能发电系统，在太阳光线照射下通过聚光板对下蓄水池中的水进行强化蒸发，通过凝结板将水蒸气冷凝为冷凝水，通过汇流板将冷凝水汇流进入上蓄水池中，然后上蓄水池中的水在重力作用下沿水路向下流入至下蓄水池中，从而驱动水轮机转动，进而带动发电机运转发电。由此，本发明所述的光热储能发电系统，采用光热驱动水力发电，无需应用重金属或高温导热蓄热材，使得下蓄水池中的水在光热集热蒸发时的温度能够保持在当地的水饱和温度以下，不仅有效避免了高温运行工况，而且避免了重金属或高温导热蓄热材对环境的污染，更加清洁环保。
此外，本发明所述的光热储能发电系统，通过蓄水装置和覆盖装置能够实现对水的循环利用，通过控制水路的流通状态能够使上蓄水池对蒸发汇聚而来的水进行较长周期的存储，因而具备储能功能，从而在阴天或夜晚收到发电指令时能够快速进行水力发电。
附图说明
图1是本发明实施例光热储能发电系统的结构示意图。
图中：1：下蓄水池；2：上蓄水池；3：水路；4：水轮机；5：聚光板；6：凝结板；7：汇流板；8：地层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种光热储能发电系统，包括蓄水装置、发电装置和覆盖装置。
其中，蓄水装置包括下蓄水池1、上蓄水池2、以及连通上蓄水池2与下蓄水池1的水路3，上蓄水池2的位置高于下蓄水池1的位置，从而使上蓄水池2中的水能够在重力作用下沿水路3向下流入至下蓄水池1中。
发电装置包括设置于水路3中的水轮机4以及与水轮机4连接的发电机(图中未示)，当上蓄水池2中的水沿水路3向下流入至下蓄水池1中时，水轮机4能够在水流的作用下转动，进而带动发电机运转发电。
覆盖装置包括聚光板5、凝结板6和汇流板7，聚光板5、凝结板6和汇流板7依次相连。其中，聚光板5设置于下蓄水池1的上方。凝结板6设置于下蓄水池1和上蓄水池2的上方，凝结板6从下蓄水池1至上蓄水池2呈倾斜向下设置，也即，凝结板6位置高的一侧与聚光板5连接，凝结板6位置低的一侧与汇流板7的顶部连接，汇流板7的底部与上蓄水池2相连。
在太阳光线照射下通过聚光板5能够对下蓄水池1中的水进行强化蒸发。水蒸气升腾与凝结板6接触后受冷凝结成液滴，并在重力的作用下沿凝结板6的斜面汇聚至汇流板7上，进而通过汇流板7汇聚至上蓄水池2中，从而实现水从下蓄水池1至上蓄水池2的转移。然后，上蓄水池2中的水又能够通过水路3流入至下蓄水池1中，进入实现了对水的循环利用。而且，通过控制水路3的流通状态能够使上蓄水池2对蒸发汇聚而来的水进行较长周期的存储，因而具备储能功能，从而在阴天或夜晚收到发电指令时能够快速进行水力发电。
本发明实施例所述的光热储能发电系统，能够采用光热驱动水力发电，无需应用重金属或高温导热蓄热材，因此使得下蓄水池1中的水在光热集热蒸发时的温度能够保持在当地的水饱和温度以下，不仅有效避免了高温运行工况，而且避免了重金属或高温导热蓄热材对环境的污染，更加清洁环保。
在本发明的进一步实施例中，聚光板5由多个聚光透镜(图中未示)组成，各聚光透镜的聚光焦点均调节对焦至下蓄水池1的底面上，用以加热下蓄水池1中的水，使其强化受热蒸发。
其中，各聚光透镜之间相互连接构成一个整体的倾斜板面，相邻的两个聚光透镜之间可以密封连接，也可以具有一定的缝隙，只要能保证大部分水蒸气沿聚光板5的斜面向上升腾即可。
具体来说，聚光板5从远离上蓄水池2的一侧至靠近上蓄水池2的一侧呈倾斜向上设置，不仅保证对下蓄水池1的对焦即加热，而且保证水蒸气升腾后能够沿聚光板5的斜面汇聚至凝结板6。
具体来说，聚光板5的远离上蓄水池2的一侧可以与下蓄水池1的边沿相连，也可以与下蓄水池1的侧壁上部相连。
在本发明的具体实施例中，凝结板6为倾斜式盖板结构，凝结板6采用导热良好的材料制成。
具体来说，凝结板6可以采用透光材料制成。
在本发明的具体实施例中，汇流板7与水平面之间的夹角可以设置为75°～90°，也即，汇流板7呈垂直或近似垂直设置，从而使凝结的水能够更好的沿汇流板7向下流动汇集。
在本发明的具体实施例中，汇流板7的底部设有汇流槽(图中未示)，汇流槽与上蓄水池2相连通。也即，凝结的水沿汇流板7向下流动至汇流槽中，然后再通过汇流槽进入上蓄水池2中存储。
在本发明的具体实施例中，下蓄水池1的底面上设有强化吸热涂层(图中未示)，从而提高太阳辐射能与热能的转化效率，使下蓄水池1中的水加速蒸发。
其中，强化吸热涂层可以采用黑漆层或沥青层，当然也可以根据实际需求采用其他黑色材料层。
在本发明的具体实施例中，下蓄水池1的侧壁设有绝热层(图中未示)，从而降低下蓄水池1向地层8的土壤导热，提高集热效率。
在本发明的具体实施例中，水路3上设有截止阀(图中未示)，通过截止阀能够控制水路3的流通状态。当系统收到发电指令时，截止阀打开，上蓄水池2中的水能够沿水路3向下流动至下蓄水池1中，进而驱动水轮接4运转，并进一步带动发电机运行发电。当系统不需要发电时，关闭截止阀，此时上蓄水池2中的水不能沿水路3向下流动，从而通过上蓄水池2进行蓄能存储，用以在需要时再进行水力发电。
在本发明的具体实施例中，下蓄水池1内部的液体可以采用自然水，使用方便，成本较低。
此外，下蓄水池1内部的液体还可以采用高浓度盐水，从而增大液体的热容，进而提高下蓄水池1的吸热能力。
在本发明的具体实施例中，水路3及水轮机4可以设置在地层8中，也可以直接沿上蓄水池2与下蓄水池1之间的斜面布置在外部露天环境中。
综上所述，本发明实施例所述的光热储能发电系统，采用光热驱动水力发电，无需应用重金属或高温导热蓄热材，使得下蓄水池中的水在光热集热蒸发时的温度能够保持在当地的水饱和温度以下，不仅有效避免了高温运行工况，而且避免了环境污染，更加清洁环保，同时还具备储能功能。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光热储能发电系统，其特征在于：包括蓄水装置、发电装置和覆盖装置，所述蓄水装置包括上蓄水池、下蓄水池以及连通所述上蓄水池与所述下蓄水池的水路，所述上蓄水池的位置高于所述下蓄水池的位置；所述发电装置包括设置于所述水路中的水轮机以及与所述水轮机连接的发电机；所述覆盖装置包括依次连接的聚光板、凝结板和汇流板，所述聚光板设置于所述下蓄水池的上方，所述凝结板设置于所述下蓄水池和所述上蓄水池的上方，所述凝结板从所述下蓄水池至所述上蓄水池呈倾斜向下设置，所述汇流板与所述上蓄水池相连。
2.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述聚光板由多个聚光透镜组成，各聚光透镜的聚光焦点均设置于所述下蓄水池中。
3.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述聚光板从远离所述上蓄水池的一侧至靠近所述上蓄水池的一侧呈倾斜向上设置。
4.根据权利要求3所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述聚光板的远离所述上蓄水池的一侧与所述下蓄水池的边沿相连。
5.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述汇流板与水平面之间的夹角为75°～90°。
6.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述汇流板的底部设有汇流槽，所述汇流槽与所述上蓄水池相连通。
7.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述下蓄水池的底部设有强化吸热涂层。
8.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述下蓄水池的侧壁设有绝热层。
9.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述水路上设有截止阀。
10.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征在于：所述下蓄水池内部设有自然水或高浓度盐水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210427 |