CN116951787B - 一种集中式光热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集中式光热发电系统，涉及光热发电技术领域，包括太阳能收集器、发电机和电网；太阳能收集器包括支撑架体、折叠式集热器主体、集热器收纳壳体和集热器清洁组件，折叠式集热器主体滑动连接在支撑架体上，集热器收纳壳体固定连接在支撑架体一侧，集热器清洁组件滑动连接在支撑架体上。本发明在实际使用的过程中若集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物时，通过集热器清洁组件对折叠式集热器主体表面进行清洁从而有效保证折叠式集热器主体的集热效率，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，折叠式集热器主体可折叠并回收入集热器收纳壳体中，从而避免因天气原因对折叠式集热器主体造成物理损伤。
Description
技术领域
本发明涉及光热发电技术领域，具体为一种集中式光热发电系统。
背景技术
集中式光热发电系统是一种利用太阳能发电的系统，它包括一个或多个太阳能集热器，将太阳能转化为热能，再通过发电机转化为电能，所有的发电设备集中放置在一个位置，通常是一个大型的太阳能集热器和蒸汽涡轮机组成的中央发电站，电能可以反馈到电网中，与分散式光伏发电装置相比，集中式光热发电系统可以更有效地转换太阳能，并为大量用户提供更稳定的电力；
太阳能集热器是集中式光热发电系统中最容易损坏且至关重要的组成部分之一，它能够有效地将太阳辐射能转化为热能，生成高温高压的热水，从而推动发电机发电，太阳能集热器的作用直接关系到光伏发电装置的发电效率和发电量，其性能的稳定性和可靠性更是相关设备的关键保证，因此，科学合理地设计、精心维护太阳能集热器，不仅是实现光伏发电装置的正常运转所必须的，也是可持续发展战略的必然要求；
然而现有的集中式光热发电系统的太阳能集热器均为不可收纳设计，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，会对集热器表面造成物理损伤，同时现有的集中式光热发电系统还缺乏对太阳能集热器的清洁组件，导致集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物，影响集热器的效率，甚至积聚太多会引起热量积聚，导致玻璃管爆裂，从而严重影响集中式光热发电系统的发电效率和其性能的稳定性。
发明内容
本发明提供一种集中式光热发电系统，用以解决上述提出的现有的集中式光热发电系统的太阳能集热器均为不可收纳设计，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，会对集热器表面造成物理损伤，同时现有的集中式光热发电系统还缺乏对太阳能集热器的清洁组件，导致集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物，影响集热器的效率，甚至积聚太多会引起热量积聚，导致玻璃管爆裂，从而严重影响集中式光热发电系统的发电效率和其性能的稳定性中的至少一项技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种集中式光热发电系统，包括太阳能收集器、发电机和电网，太阳能收集器用于将太阳能转化为热能，并将热能经过热传输介质输送至发电机，发电机通过热力发电的原理将热能转化为电能，电能经过逆变器和控制单元整流和转换之后输入电网中；
太阳能收集器包括支撑架体、折叠式集热器主体、集热器收纳壳体和集热器清洁组件，折叠式集热器主体滑动连接在支撑架体上，集热器收纳壳体固定连接在支撑架体一侧，集热器收纳壳体用于收纳折叠式集热器主体，集热器清洁组件滑动连接在支撑架体上，集热器清洁组件用于对折叠式集热器主体进行清洁。
优选的，折叠式集热器主体包括若干组相邻的集热器板体，若干集热器板体从左到右依次布置，两相邻集热器板体之间通过铰链组件连接，两间隔布置的铰链组件上固定连接有折叠自定位滑块，支撑架体上固定连接有两对称布置的第一滑轨，折叠自定位滑块滑动连接在第一滑轨上，每个折叠自定位滑块上均设有第一驱动件，第一驱动件用于驱动折叠自定位滑块沿第一滑轨滑动。
优选的，铰链组件包括工字型杆件，工字型杆件内转动连接有若干调节齿轮，工字型杆件上转动连接有连接环，连接环上固定连接有连接短板，连接短板远离连接环的一端固定连接在工字型杆件两侧的任一集热器板体上，连接环内侧与调节齿轮相互啮合。
优选的，集热器板体包括板体壳体，板体壳体内壁设有保温层，保温层上设有吸热板，吸热板内嵌入有若干均匀布置的热传输介质输送管，热传输介质输送管内设有热传输介质，板体壳体上滑动连接有透明聚光盖板。
优选的，支撑架体安装在储能塔上，储能塔安装在集中式光热发电系统的预设安装位置，折叠式集热器主体的热传输介质输出端通过软管与储能塔连通，储能塔输出端通过第一支管与主管连通，主管与发电机输入端连通，发电机输出端与通过管路与折叠式集热器主体热传输介质输入端连通。
优选的，支撑架体包括折叠式集热器主体安装板和支架，折叠式集热器主体、集热器收纳壳体和集热器清洁组件安装在折叠式集热器主体安装板上表面，支架安装在折叠式集热器主体安装板下表面，支架用于调节折叠式集热器主体安装板的角度。
优选的，支架包括左右摆动安装块，左右摆动安装块固定连接在第一角度调节轴上，第一角度调节轴转动连接在储能塔上，第一角度调节轴上设有第二驱动件，第二驱动件用于驱动第一角度调节轴转动，左右摆动安装块远离第一角度调节轴的一端固定连接有连接安装块，连接安装块内转动连接有第二角度调节轴，第二角度调节轴上设有前后摆动驱动电机，前后摆动驱动电机用于驱动第二角度调节轴转动，第二角度调节轴上固定连接有前后摆动啮合齿轮，连接安装块上设有弧形滑槽，弧形滑槽内滑动连接有折叠式集热器主体安装板连接块，折叠式集热器主体安装板连接块上固定连接有弧形啮合齿，弧形啮合齿与前后摆动啮合齿轮相互啮合；
折叠式集热器主体安装板上设有太阳追踪器和角度控制器，角度控制器与太阳追踪器、第二驱动件和前后摆动驱动电机电连接。
优选的，集热器清洁组件包括U型升降架和清洁主体，支撑架体上转动连接有两组对称布置的升降架位置调节丝杠，升降架位置调节丝杠上设有第三驱动件，第三驱动件用于驱动升降架位置调节丝杠转动，U型升降架底部固定连接在调节丝杠螺母上，调节丝杠螺母螺纹连接在升降架位置调节丝杠上；
清洁主体采用的清洗方式包括采用高压水流清洗、表面接触清洗或高压气流清洗中的任意一种。
优选的，还包括集热器板体维修报警系统，集热器板体维修报警系统安装在集热器板体上，用于监测每个集热器板体的工作状态，并在对应集热器板体工作状态不佳时进行报警提示，集热器板体维修报警系统包括：
辐射表，辐射表设置在吸热板上，用于检测第i个时刻到达吸热板表面的太阳辐射量；
第一温度传感器，第一温度传感器设置在吸热板上，用于检测吸热板的温度；
第二温度传感器，第二温度传感器设置在板体壳体上，用于检测外界环境的温度；
超声波距离传感器，超声波距离传感器设置在两相邻集热器板体相互远离的一端，用于检测两相邻集热器板体之间最远的两条边之间的距离；
风速传感器，风速传感器设置在板体壳体上，用于检测外界环境的风速；
第一计算单元，用于计算第j个集热器板体的维修报警系数Xjα；
第一控制器，第一报警器，第一控制器与辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器，第一报警器和第一计算单元电连接，第一控制器用于基于辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器和第一计算单元控制第一报警器报警，当第j个集热器板体的维修报警系数Xjα大于预设维修报警系数时，第一控制器控制第一报警器报警；
第二计算单元，用于计算整个集中式光热发电系统的折叠式集热器主体的更换系数ε：
其中，X0为集热器板体的对比维修报警系数，w为折叠式集热器主体包括的集热器板体的总个数；
第二控制器，第二报警器，第二控制器与第二计算单元电连接，若ε＝0则整个折叠式集热器主体均需更换，此时第二控制器控制第二报警器报警，若ε＝1则整个折叠式集热器主体无需全部更换，只需更换报警的第一报警器对应的集热器板体即可，此时第二报警器不报警仅对应的第一报警器报警。
优选的，第一计算单元计算第j个集热器板体的维修报警系数如下：
其中，Xjα为第j个集热器板体的维修报警系数，hjw为第j个集热器板体的对流换热系数，Tj1为第j个吸热板的温度，即第j个吸热板对应的第一传感器的检测值，T2为第j个集热器板体周围环境的温度，即第j个吸热板对应的第二传感器的检测值，γj1为第j个吸热板的反射率，γj2为第j个透明聚光盖板的反射率，h1j为第j个集热器板体与其左侧的第j-1个集热器板体最远的两条边之间的距离，即j个集热器板体对应的超声波距离传感器的检测值，h2j为第j个集热器板体与其右侧的第j+1个集热器板体最远的两条边之间的距离，即j+1个集热器板体对应的超声波距离传感器的检测值，a为集热器板体的宽度值，lg为以10为底的对数，为风速传感器的检测值，/>为外界环境的基准风速，Iijα表示第i个时刻到达第j个吸热板表面的太阳辐射量，即第j个吸热板对应的辐射表的检测值，βj为第j个吸热板的辐射接收系数，n表示集热器板体维修报警系统工作的总时长，Sj为第j个吸热板的表面积，θj为第j个吸热板与水平面所夹的锐角，cosθj为θj的余弦值。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
1.本发明在实际使用的过程中若集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物时，通过集热器清洁组件对折叠式集热器主体表面进行清洁从而有效保证折叠式集热器主体的集热效率，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，折叠式集热器主体可折叠并回收入集热器收纳壳体中，从而避免因天气原因对折叠式集热器主体造成物理损伤；
2.本发明清洁主体的设计可最大程度的增加集热器的集热效率；
3.集热器板体维修报警系统的设计不仅可以检测出某一块集热器板体的工作状态，并及时做出报警提示，而且可以根据折叠式集热器主体内每一块集热器板体的实际状态做出是否对整个折叠式集热器主体进行更换的报警提示，从而使得折叠式集热器主体的维修和更换更加的科学。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明整体结构示意图；
图2位本发明折叠式集热器主体结构示意图；
图3为本发明折叠式集热器主体剖视图；
图4为本发明3中的A区域放大结构示意图；
图5为本发明集热器板体结构示意图；
图6为本发明支架结构示意图。
图中：1、太阳能收集器；100、支撑架体；1000、折叠式集热器主体安装板；1001、支架；1002、左右摆动安装块；1003、第一角度调节轴；1004、连接安装块；1005、第二角度调节轴；1006、前后摆动驱动电机；1007、前后摆动啮合齿轮；1008、弧形滑槽；1009、折叠式集热器主体安装板连接块；101、折叠式集热器主体；1010、集热器板体；1011、折叠自定位滑块；1012、第一滑轨；1013、板体壳体；1014、保温层；1015、吸热板；1016、热传输介质输送管；1017、透明聚光盖板；102、集热器收纳壳体；103、集热器清洁组件；1030、U型升降架；1031、清洁主体；1032、升降架位置调节丝杠；1033、调节丝杠螺母；104、铰链组件；1040、工字型杆件；1041、连接环；1042、连接短板；1043、调节齿轮；105、储能塔；1050、第一支管；1051、主管；106、弧形啮合齿；2、发电机；3、电网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供如下实施例
实施例1
本发明实施例提供了一种集中式光热发电系统，如图1-6所示，包括太阳能收集器1、发电机2和电网3，太阳能收集器1用于将太阳能转化为热能，并将热能经过热传输介质输送至发电机2，发电机2通过热力发电的原理将热能转化为电能，电能经过逆变器和控制单元整流和转换之后输入电网3中；
太阳能收集器1包括支撑架体100、折叠式集热器主体101、集热器收纳壳体102和集热器清洁组件103，折叠式集热器主体101滑动连接在支撑架体100上，集热器收纳壳体102固定连接在支撑架体100一侧，集热器收纳壳体102用于收纳折叠式集热器主体101，集热器清洁组件103滑动连接在支撑架体100上，集热器清洁组件103用于对折叠式集热器主体101进行清洁。
可选的，热传输介质可为空气、水、油、熔盐等传热储能介质；
若热传输介质为空气，则发电机2采用涡轮发电机，光能经太阳能收集器1聚集后，作用于空气使其形成高温气体，高温气体带动涡轮发电机的转子转动产生电能，优选的，可在高温气体从太阳能收集器1输入到发电机2的管道上加装空气压缩机(图中未示出)，从而提高发电效率；
若热传输介质为熔盐，则发电机2采用汽轮发电机，光能经太阳能收集器1聚集后，作用于熔盐使其形成高温熔盐，高温熔盐通过换热系统实现熔盐与水的换热，换热后的水转变为水蒸气，通过水蒸气驱动汽轮发电机转子转动实现光热发电。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：集中式光热发电系统首先通过太阳能收集器1将太阳能转化为热能，之后通过发电机2将热能转化为电能，最后电能经过逆变器和控制单元整流和转换之后输入电网3中，在实际使用的过程中若集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物时，通过集热器清洁组件103对折叠式集热器主体101表面进行清洁从而有效保证折叠式集热器主体101的集热效率，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，折叠式集热器主体101可折叠并回收入集热器收纳壳体102中，从而避免因天气原因对折叠式集热器主体101造成物理损伤；
由此本发明解决了现有的集中式光热发电系统的太阳能集热器均为不可收纳设计，当遇到强风、沙尘暴、雹等极端气象条件时，会对集热器表面造成物理损伤，同时现有的集中式光热发电系统还缺乏对太阳能集热器的清洁组件，导致集热器表面沾染灰尘、油渍、树叶等杂物，影响集热器的效率，甚至积聚太多会引起热量积聚，导致玻璃管爆裂，从而严重影响集中式光热发电系统的发电效率和其性能的稳定性的技术问题。
实施例2
在实施例1的基础上，折叠式集热器主体101包括若干组相邻的集热器板体1010，若干集热器板体1010从左到右依次布置，两相邻集热器板体1010之间通过铰链组件104连接，两间隔布置的铰链组件104上固定连接有折叠自定位滑块1011，支撑架体100上固定连接有两对称布置的第一滑轨1012，折叠自定位滑块1011滑动连接在第一滑轨1012上，每个折叠自定位滑块1011上均设有第一驱动件，第一驱动件用于驱动折叠自定位滑块1011沿第一滑轨1012滑动；
铰链组件104包括工字型杆件1040，工字型杆件1040内转动连接有若干调节齿轮1043，工字型杆件1040上转动连接有连接环1041，连接环1041上固定连接有连接短板1042，连接短板1042远离连接环1041的一端固定连接在工字型杆件1040两侧的任一集热器板体1010上，连接环1041内侧与调节齿轮1043相互啮合。
优选的，折叠自定位滑块1011上设有自锁组件，自锁组件可为滑动连接在折叠自定位滑块1011内的两对称布置的摩擦滑块，通过两摩擦滑块与第一滑轨1012之间的摩擦力使得折叠自定位滑块1011可在第一滑轨1012的任意位置处实现定位。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：使用时通过第一驱动件驱动折叠自定位滑块1011沿第一滑轨1012滑动从而带动两相邻的集热器板体1010相互开合，实现展开和折叠的效果，当需要将折叠式集热器主体101展开时，位于折叠式集热器主体101最左侧和最右侧的折叠自定位滑块1011相互远离至最远，同时相邻的折叠自定位滑块1011也相互运动到最远，从而使得整块折叠式集热器主体101处于展开状态，当需要对折叠式集热器主体101进行折叠收集时，位于最左侧的折叠自定位滑块1011带动整个折叠式集热器主体101向左运动，使得位于最左侧的折叠自定位滑块1011位于集热器收纳壳体102内，之后其余折叠自定位滑块1011依次向靠近集热器收纳壳体102的方向运动，直至整个折叠式集热器主体101都收纳进入集热器收纳壳体102中，由此完成对折叠式集热器主体101的收集，折叠式集热器主体101的折叠收集设计可有效避免因天气原因对折叠式集热器主体101造成物理损伤的情况的发生；
相邻两折叠自定位滑块1011之间的间距发生变化时，会带动其对应的集热器板体1010相对于其对应的工字型杆件1040发生转动，在转动过程中集热器板体1010转动会带动连接环1041转动，连接环1041转动会带动调节齿轮1043转动，其中设置调节齿轮1043的作用时为了实现一定程度的自锁，避免因第一驱动件出现故障时两相邻的集热器板体1010之间的角度难以保持，提高了折叠式集热器主体101的可靠性。
实施例3
在实施例2的基础上，集热器板体1010包括板体壳体1013，板体壳体1013内壁设有保温层1014，保温层1014上设有吸热板1015，吸热板1015内嵌入有若干均匀布置的热传输介质输送管1016，热传输介质输送管1016内设有热传输介质，板体壳体1013上滑动连接有透明聚光盖板1017。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：阳光透过透明聚光盖板1017照射到吸热板1015上，吸热板1015将光能转化为热能并传递到热传输介质输送管1016内的热传输介质内，热传输介质将热能传送至发电机2参与发电，保温层1014的设计可避免热量的散失。
实施例4
在实施例1的基础上，支撑架体100安装在储能塔105上，储能塔105安装在集中式光热发电系统的预设安装位置，折叠式集热器主体101的热传输介质输出端通过软管与储能塔105连通，储能塔105输出端通过第一支管1050与主管1051连通，主管1051与发电机2输入端连通，发电机2输出端与通过管路与折叠式集热器主体101热传输介质输入端连通；
支撑架体100包括折叠式集热器主体安装板1000和支架1001，折叠式集热器主体101、集热器收纳壳体102和集热器清洁组件103安装在折叠式集热器主体安装板1000上表面，支架1001安装在折叠式集热器主体安装板1000下表面；
支架1001包括左右摆动安装块1002，左右摆动安装块1002固定连接在第一角度调节轴1003上，第一角度调节轴1003转动连接在储能塔105上，第一角度调节轴1003上设有第二驱动件，第二驱动件用于驱动第一角度调节轴1003转动，左右摆动安装块1002远离第一角度调节轴1003的一端固定连接有连接安装块1004，连接安装块1004内转动连接有第二角度调节轴1005，第二角度调节轴1005上设有前后摆动驱动电机1006，前后摆动驱动电机1006用于驱动第二角度调节轴1005转动，第二角度调节轴1005上固定连接有前后摆动啮合齿轮1007，连接安装块1004上设有弧形滑槽1008，弧形滑槽1008内滑动连接有折叠式集热器主体安装板连接块1009，折叠式集热器主体安装板连接块1009上固定连接有弧形啮合齿106，弧形啮合齿106与前后摆动啮合齿轮1007相互啮合。
其中，折叠式集热器主体101的热传输介质输出端通过软管与储能塔105连通，软管在图中未示出。
其中，可以在折叠式集热器主体安装板1000上加装太阳辐射传感器，监测太阳辐射强度，并根据太阳位置和辐射强度来调整太阳能收集器的方向。
其中，第一支管1050、主管1051和“发电机2输出端与通过管路与折叠式集热器主体101热传输介质输入端连通”中对应的管道内均设有单向阀和开关阀；
当热传输介质为空气时，储能塔105输出端加装空气压缩机；当热传输介质为熔盐时，储能塔105内设置换热系统和储水箱，储水箱输出端与第一支管1050相通，此时“发电机2输出端与通过管路与折叠式集热器主体101热传输介质输入端连通”中对应的管道中的开关阀关闭，加装其余回路实现水蒸气的回流，输入储能塔105内的熔盐通过加装回流管道实现在换热后流回集热器板体1010的作用(此回流管道图中未示出)；
上述技术方案的工作原理及有益效果：太阳追踪器的设计可以使折叠式集热器主体安装板1000上始终朝向太阳运动方向，以最大限度地利用太阳辐射能，调节折叠式集热器主体安装板1000角度时，可使其进行前后方向左右方向上的摆动，前后方向摆动时，前后摆动驱动电机1006带动第二角度调节轴1005转动，第二角度调节轴1005带动前后摆动啮合齿轮1007转动，前后摆动啮合齿轮1007转动带动弧形啮合齿106在啮合齿的作用下转动，从而带动折叠式集热器主体安装板连接块1009和折叠式集热器主体安装板1000在前后方向上发生摆动，当进行左右方向上的摆动时，第二驱动件驱动第一角度调节轴1003转动，第一角度调节轴1003转动带动折叠式集热器主体安装板1000在左右方向上发生摆动。
实施例5
在实施例1的基础上，集热器清洁组件103包括U型升降架1030和清洁主体1031，支撑架体100上转动连接有两组对称布置的升降架位置调节丝杠1032，升降架位置调节丝杠1032上设有第三驱动件，第三驱动件用于驱动升降架位置调节丝杠1032转动，U型升降架1030底部固定连接在调节丝杠螺母1033上，调节丝杠螺母1033螺纹连接在升降架位置调节丝杠1032上；
清洁主体1031采用的清洗方式包括采用高压水流清洗、表面接触清洗或高压气流清洗中的任意一种。
其中，若清洁主体1031采用高压水流清洗，则可在集热器清洁组件103上设置雨水收集组件，用于对雨水进行收集，并将收集来的雨水过滤后输入清洁主体1031中用于对折叠式集热器主体101进行清洁使用。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：对折叠式集热器主体101进行清洗时，将折叠式集热器主体101展开至水平状态，之后升降架位置调节丝杠1032转动带动调节丝杠螺母1033和U型升降架1030沿升降架位置调节丝杠1032移动，在移动的过程中U型升降架1030调节其位置到适宜高度，从而方便清洁主体1031对折叠式集热器主体101进行清洁作业，清洁主体1031的设计可最大程度的增加集热器的集热效率。
实施例6
在实施例3的基础上，还包括集热器板体维修报警系统，集热器板体维修报警系统安装在集热器板体1010上，用于监测每个集热器板体1010的工作状态，并在对应集热器板体1010工作状态不佳时进行报警提示，集热器板体维修报警系统包括：
辐射表，辐射表设置在吸热板1015上，用于检测第i个时刻到达吸热板1015表面的太阳辐射量；
第一温度传感器，第一温度传感器设置在吸热板1015上，用于检测吸热板1015的温度；
第二温度传感器，第二温度传感器设置在板体壳体1013上，用于检测外界环境的温度；
超声波距离传感器，超声波距离传感器设置在两相邻集热器板体1010相互远离的一端，用于检测两相邻集热器板体1010之间最远的两条边之间的距离；
风速传感器，风速传感器设置在板体壳体1013上，用于检测外界环境的风速；
第一计算单元，用于计算第j个集热器板体1010的维修报警系数Xjα；
第一控制器，第一报警器，第一控制器与辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器，第一报警器和第一计算单元电连接，第一控制器用于基于辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器和第一计算单元控制第一报警器报警，当第j个集热器板体1010的维修报警系数Xjα大于预设维修报警系数时，第一控制器控制第一报警器报警；
第二计算单元，用于计算整个集中式光热发电系统的折叠式集热器主体101的更换系数ε：
其中，X0为集热器板体1010的对比维修报警系数，w为折叠式集热器主体101包括的集热器板体1010的总个数；
第二控制器，第二报警器，第二控制器与第二计算单元电连接，若ε＝0则整个折叠式集热器主体101均需更换，此时第二控制器控制第二报警器报警，若ε＝1则整个折叠式集热器主体101无需全部更换，只需更换报警的第一报警器对应的集热器板体1010即可，此时第二报警器不报警仅对应的第一报警器报警；
第一计算单元计算第j个集热器板体1010的维修报警系数如下：
其中，Xjα为第j个集热器板体1010的维修报警系数，hjw为第j个集热器板体1010的对流换热系数，Tj1为第j个吸热板1015的温度，即第j个吸热板1015对应的第一传感器的检测值，T2为第j个集热器板体1010周围环境的温度，即第j个吸热板1015对应的第二传感器的检测值，γj1为第j个吸热板1015的反射率，γj2为第j个透明聚光盖板1017的反射率，h1j为第j个集热器板体1010与其左侧的第j-1个集热器板体1010最远的两条边之间的距离，即j个集热器板体1010对应的超声波距离传感器的检测值，h2j为第j个集热器板体1010与其右侧的第j+1个集热器板体1010最远的两条边之间的距离，即j+1个集热器板体1010对应的超声波距离传感器的检测值，a为集热器板体1010的宽度值，lg为以10为底的对数，为风速传感器的检测值，/>为外界环境的基准风速，Iijα表示第i个时刻到达第j个吸热板1015表面的太阳辐射量，即第j个吸热板1015对应的辐射表的检测值，βj为第j个吸热板1015的辐射接收系数，n表示集热器板体维修报警系统工作的总时长，Sj为第j个吸热板1015的表面积，θj为第j个吸热板1015与水平面所夹的锐角，cosθj为θj的余弦值。
其中，第j个吸热板1015为第j个集热器板体1010对应的吸热板1015。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：集热器板体维修报警系统的设计不仅可以检测出某一块集热器板体1010的工作状态，并及时做出报警提示，而且可以根据折叠式集热器主体101内每一块集热器板体1010的实际状态做出是否对整个折叠式集热器主体101进行更换的报警提示，从而使得折叠式集热器主体101的维修和更换更加的科学，如当整个折叠式集热器主体101中有绝大多数集热器板体1010的工作状态不好时，最科学的办法是对整个折叠式集热器主体101进行更换，而不是仅仅对需要维修的集热器板体1010进行更换，这样可以减少后续重复维修带来的成本费用，常规的集成光伏发电组件由于其规模大、复杂度高，当面临设备故障的问题时不容易找到是哪个环节出了故障，特别是对于折叠式集热器主体101的故障来说很难找到是哪块集热器板体1010出了问题，集热器板体维修报警系统的设计不仅可以检测出是哪块集热器板体1010出了故障，而且可以根据故障情况给出合理的维修策略(是整体进行维修更换还是局部进行维修更换)；
在第j个集热器板体1010的维修报警系数中，为到达第j个集热器板体1010的太阳能辐射量，/>为第j个集热器板体1010的太阳能辐射损失量，在计算过程中引入/>来代表折叠式集热器主体101的折叠和展开程度，同时考虑到了第j个吸热板1015与水平面所夹的锐角θj、第j个吸热板1015的反射率γj1和第j个透明聚光盖板1017的反射率γj2，从而使得计算结果更为精确可靠。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种集中式光热发电系统，其特征在于：包括太阳能收集器(1)、发电机(2)和电网(3)，太阳能收集器(1)用于将太阳能转化为热能，并将热能经过热传输介质输送至发电机(2)，发电机(2)通过热力发电的原理将热能转化为电能，电能经过逆变器和控制单元整流和转换之后输入电网(3)中；
太阳能收集器(1)包括支撑架体(100)、折叠式集热器主体(101)、集热器收纳壳体(102)和集热器清洁组件(103)，折叠式集热器主体(101)滑动连接在支撑架体(100)上，集热器收纳壳体(102)固定连接在支撑架体(100)一侧，集热器收纳壳体(102)用于收纳折叠式集热器主体(101)，集热器清洁组件(103)滑动连接在支撑架体(100)上，集热器清洁组件(103)用于对折叠式集热器主体(101)进行清洁；
折叠式集热器主体(101)包括若干组相邻的集热器板体(1010)，若干集热器板体(1010)从左到右依次布置，两相邻集热器板体(1010)之间通过铰链组件(104)连接，两间隔布置的铰链组件(104)上固定连接有折叠自定位滑块(1011)，支撑架体(100)上固定连接有两对称布置的第一滑轨(1012)，折叠自定位滑块(1011)滑动连接在第一滑轨(1012)上，每个折叠自定位滑块(1011)上均设有第一驱动件，第一驱动件用于驱动折叠自定位滑块(1011)沿第一滑轨(1012)滑动；
集热器板体(1010)包括板体壳体(1013)，板体壳体(1013)内壁设有保温层(1014)，保温层(1014)上设有吸热板(1015)，吸热板(1015)内嵌入有若干均匀布置的热传输介质输送管(1016)，热传输介质输送管(1016)内设有热传输介质，板体壳体(1013)上滑动连接有透明聚光盖板(1017)；
还包括集热器板体维修报警系统，集热器板体维修报警系统安装在集热器板体(1010)上，用于监测每个集热器板体(1010)的工作状态，并在对应集热器板体(1010)工作状态不佳时进行报警提示，集热器板体维修报警系统包括：
辐射表，辐射表设置在吸热板(1015)上，用于检测第i个时刻到达吸热板(1015)表面的太阳辐射量；
第一温度传感器，第一温度传感器设置在吸热板(1015)上，用于检测吸热板(1015)的温度；
第二温度传感器，第二温度传感器设置在板体壳体(1013)上，用于检测外界环境的温度；
超声波距离传感器，超声波距离传感器设置在两相邻集热器板体(1010)相互远离的一端，用于检测两相邻集热器板体(1010)之间最远的两条边之间的距离；
风速传感器，风速传感器设置在板体壳体(1013)上，用于检测外界环境的风速；
第一计算单元，用于计算第j个集热器板体(1010)的维修报警系数Xjα；
第一控制器，第一报警器，第一控制器与辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器，第一报警器和第一计算单元电连接，第一控制器用于基于辐射表、第一温度传感器、第二温度传感器、超声波距离传感器、风速传感器和第一计算单元控制第一报警器报警，当第j个集热器板体(1010)的维修报警系数Xjα大于预设维修报警系数时，第一控制器控制第一报警器报警；
第二计算单元，用于计算整个集中式光热发电系统的折叠式集热器主体(101)的更换系数ε：
其中，X0为集热器板体(1010)的对比维修报警系数，w为折叠式集热器主体(101)包括的集热器板体(1010)的总个数；
第二控制器，第二报警器，第二控制器与第二计算单元电连接，若ε＝0则整个折叠式集热器主体(101)均需更换，此时第二控制器控制第二报警器报警，若ε＝1则整个折叠式集热器主体(101)无需全部更换，只需更换报警的第一报警器对应的集热器板体(1010)即可，此时第二报警器不报警仅对应的第一报警器报警；
第一计算单元计算第j个集热器板体(1010)的维修报警系数如下：
其中，Xjα为第j个集热器板体(1010)的维修报警系数，hjw为第j个集热器板体(1010)的对流换热系数，Tj1为第j个吸热板(1015)的温度，即第j个吸热板(1015)对应的第一传感器的检测值，T2为第j个集热器板体(1010)周围环境的温度，即第j个吸热板(1015)对应的第二传感器的检测值，γj1为第j个吸热板(1015)的反射率，γj2为第j个透明聚光盖板(1017)的反射率，h1j为第j个集热器板体(1010)与其左侧的第j-1个集热器板体(1010)最远的两条边之间的距离，即j个集热器板体(1010)对应的超声波距离传感器的检测值，h2j为第j个集热器板体(1010)与其右侧的第j+1个集热器板体(1010)最远的两条边之间的距离，即j+1个集热器板体(1010)对应的超声波距离传感器的检测值，a为集热器板体(1010)的宽度值，lg为以10为底的对数，θx为风速传感器的检测值，θ0为外界环境的基准风速，Iijα表示第i个时刻到达第j个吸热板(1015)表面的太阳辐射量，即第j个吸热板(1015)对应的辐射表的检测值，βj为第j个吸热板(1015)的辐射接收系数，n表示集热器板体维修报警系统工作的总时长，Sj为第j个吸热板(1015)的表面积，θj为第j个吸热板(1015)与水平面所夹的锐角，cosθj为θj的余弦值。
2.根据权利要求1所述的一种集中式光热发电系统，其特征在于：铰链组件(104)包括工字型杆件(1040)，工字型杆件(1040)内转动连接有若干调节齿轮(1043)，工字型杆件(1040)上转动连接有连接环(1041)，连接环(1041)上固定连接有连接短板(1042)，连接短板(1042)远离连接环(1041)的一端固定连接在工字型杆件(1040)两侧的任一集热器板体(1010)上，连接环(1041)内侧与调节齿轮(1043)相互啮合。
3.根据权利要求1所述的一种集中式光热发电系统，其特征在于：支撑架体(100)安装在储能塔(105)上，储能塔(105)安装在集中式光热发电系统的预设安装位置，折叠式集热器主体(101)的热传输介质输出端通过管道与储能塔(105)连通，储能塔(105)输出端通过第一支管(1050)与主管(1051)连通，主管(1051)与发电机(2)输入端连通，发电机(2)输出端与通过管路与折叠式集热器主体(101)热传输介质输入端连通。
4.根据权利要求3所述的一种集中式光热发电系统，其特征在于：支撑架体(100)包括折叠式集热器主体安装板(1000)和支架(1001)，折叠式集热器主体(101)、集热器收纳壳体(102)和集热器清洁组件(103)安装在折叠式集热器主体安装板(1000)上表面，支架(1001)安装在折叠式集热器主体安装板(1000)下表面，支架(1001)用于调节折叠式集热器主体安装板(1000)的角度。
5.根据权利要求4所述的一种集中式光热发电系统，其特征在于：支架(1001)包括左右摆动安装块(1002)，左右摆动安装块(1002)固定连接在第一角度调节轴(1003)上，第一角度调节轴(1003)转动连接在储能塔(105)上，第一角度调节轴(1003)上设有第二驱动件，第二驱动件用于驱动第一角度调节轴(1003)转动，左右摆动安装块(1002)远离第一角度调节轴(1003)的一端固定连接有连接安装块(1004)，连接安装块(1004)内转动连接有第二角度调节轴(1005)，第二角度调节轴(1005)上设有前后摆动驱动电机(1006)，前后摆动驱动电机(1006)用于驱动第二角度调节轴(1005)转动，第二角度调节轴(1005)上固定连接有前后摆动啮合齿轮(1007)，连接安装块(1004)上设有弧形滑槽(1008)，弧形滑槽(1008)内滑动连接有折叠式集热器主体安装板连接块(1009)，折叠式集热器主体安装板连接块(1009)上固定连接有弧形啮合齿(106)，弧形啮合齿(106)与前后摆动啮合齿轮(1007)相互啮合；
折叠式集热器主体安装板(1000)上设有太阳追踪器和角度控制器，角度控制器与太阳追踪器、第二驱动件和前后摆动驱动电机(1006)电连接。
6.根据权利要求1所述的一种集中式光热发电系统，其特征在于：
集热器清洁组件(103)包括U型升降架(1030)和清洁主体(1031)，支撑架体(100)上转动连接有两组对称布置的升降架位置调节丝杠(1032)，升降架位置调节丝杠(1032)上设有第三驱动件，第三驱动件用于驱动升降架位置调节丝杠(1032)转动，U型升降架(1030)底部固定连接在调节丝杠螺母(1033)上，调节丝杠螺母(1033)螺纹连接在升降架位置调节丝杠(1032)上；
清洁主体(1031)采用的清洗方式包括采用高压水流清洗、表面接触清洗或高压气流清洗中的任意一种。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|---|
| CN116951787A (zh) | 2023-10-27 |
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