CN202082057U - 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置 - Google Patents

一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN202082057U
CN202082057U CN2011201573089U CN201120157308U CN202082057U CN 202082057 U CN202082057 U CN 202082057U CN 2011201573089 U CN2011201573089 U CN 2011201573089U CN 201120157308 U CN201120157308 U CN 201120157308U CN 202082057 U CN202082057 U CN 202082057U
Authority
CN
China
Prior art keywords
tracking system
hot
reflector
strling
paraboloid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2011201573089U
Other languages
English (en)
Inventor
骆仲泱
倪明江
肖刚
岑可法
高翔
方梦祥
周劲松
施正伦
程乐鸣
王勤辉
王树荣
余春江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2011201573089U priority Critical patent/CN202082057U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202082057U publication Critical patent/CN202082057U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置。冷料仓、返料提升机、保温螺旋输送机、平板式吸热腔、热料仓、斯特林发动机、星型阀顺次相连，平板式吸热腔上设有太阳能聚光跟踪系统。太阳能聚光跟踪系统包括一次聚光镜、二次聚光镜、三次反射镜、背部支架、双轴跟踪系统、立柱、旋转底盘、控制器、支撑杆；旋转抛物面的碟式反射镜中间开有透光孔，透光孔的下方布置有三次聚光镜；透光孔的上方，在离旋转抛物面碟式反射镜的顶点距离200～4000mm处布二次聚光镜。本实用新型克服了太阳光不连续和不稳定导致发电功率波动甚至停机的缺点；同时，使得斯特林发动机的换热腔入口温度较为稳定，增加了发电系统的稳定性。

Description

一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能热发电领域，尤其涉及一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置。
背景技术
全球太阳能辐射总量约1.7×1017W，其中我国约占1%（1.8×1015W，相当于1.9万亿吨标煤/年），是我国目前年能耗总量的680倍。电力是世界上消耗量最大的二次能源，太阳能发电技术是有效缓解当前能源危机的有效手段，应用前景极广。
太阳能发电技术主要分为光伏发电和太阳能热发电两大类。光伏发电主要是利用光伏电池板的光电效应进行发电，在无光或者太阳光强度波动时，光伏发电系统完全停止发电或者发电功率大幅波动，对电网冲击很大。太阳能热发电主要是通过抛物面反射镜将太阳光聚集起来，直接利用外热式发动机（如斯特林机）发电，或通过换热装置产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机发电。太阳能热发电效率较高，可以通过热量存储在晚上或者无光时间继续发电，增加太阳能热发电系统的运行稳定性和可靠性。
发明内容
本实用新型针对现有太阳能热发电方法的不足，提供一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置。
热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置包括太阳能聚光跟踪系统、热料仓、紧急旁路出口、冷料仓、返料提升机、星型阀、发电机、斯特林发动机、保温螺旋输送机、平板式吸热腔；冷料仓、返料提升机、保温螺旋输送机、平板式吸热腔、热料仓、斯特林发动机、星型阀顺次相连，平板式吸热腔上设有太阳能聚光跟踪系统，太阳能聚光跟踪系统包括一次聚光镜、二次聚光镜、三次反射镜、背部支架、双轴跟踪系统、立柱、旋转底盘、控制器、支撑杆；旋转抛物面的碟式反射镜中间开有透光孔，透光孔的下方布置有三次聚光镜；透光孔的上方，在离旋转抛物面碟式反射镜的顶点距离200～4000mm处布二次聚光镜，旋转抛物面碟式反射镜与二次聚光镜之间设有支撑杆，旋转抛物面碟式反射镜的背部支架与立柱一端通过双轴跟踪系统连接，双轴跟踪系统的控制器置于地面上，立柱另一端与旋转底盘相连。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型采用的聚光方法，可以实现太阳能碟式聚光后将聚光焦斑都转移到碟式系统下方，可有效降低追日系统的能耗，提高系统的平衡性和抗风性能。同时整个太阳能聚光系统由双轴跟踪系统控制，可实时跟踪太阳，保证聚光效果。
2、本实用新型采用的热砂蓄热系统，可以在太阳光强度不够或者阴雨天气时为斯特林机提供热源，使斯特林机持续发电，克服了太阳光不连续和不稳定导致发电功率波动甚至停机的缺点。
3、本实用新型采用了热砂作为循环工质，比热容量大，黑度高，循环温度高，可有效地将太阳辐射能转变为热能并储存；同时，本实用新型采用斯特林机作为将热能转换为机械能的装置，可以提高太阳能热发电的效率。
4、本实用新型采用了紧急冷却系统方法，在特殊情况下，热料仓中的热砂可通过紧急旁路出口卸料，再经过水冷套冷却后，通过闸阀流入冷料仓，提高系统的安全性能。
附图说明：
图1是热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置的结构示意图；
图2是本实用新型的太阳能聚光装置的结构示意图：
图中：一次聚光镜1、二次聚光镜2、三次反射镜3、热料仓4、紧急旁路出口5、冷料仓6、返料提升机7、星型阀8、发电机9、斯特林发动机10、保温螺旋输送机11、平板式吸热腔12、背部支架13、双轴跟踪系统14、立柱15、旋转底盘16、控制器17、支撑杆18。
具体实施方式：
如图1、2所示，热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置包括太阳能聚光跟踪系统、热料仓4、紧急旁路出口5、冷料仓6、返料提升机7、星型阀8、发电机9、斯特林发动机10、保温螺旋输送机11、平板式吸热腔12；冷料仓6、返料提升机7、保温螺旋输送机11、平板式吸热腔12、热料仓4、斯特林发动机10、星型阀8顺次相连，平板式吸热腔12上设有太阳能聚光跟踪系统，太阳能聚光跟踪系统包括一次聚光镜1、二次聚光镜2、三次反射镜3、背部支架13、双轴跟踪系统14、立柱15、旋转底盘16、控制器17、支撑杆18；旋转抛物面的碟式反射镜1中间开有透光孔，透光孔的下方布置有三次聚光镜3；透光孔的上方，在离旋转抛物面碟式反射镜1的顶点距离200～4000mm处布二次聚光镜2，旋转抛物面碟式反射镜1与二次聚光镜2之间设有支撑杆18，旋转抛物面碟式反射镜1的背部支架13与立柱15一端通过双轴跟踪系统14连接，双轴跟踪系统14的控制器17置于地面上，立柱15另一端与旋转底盘16相连。
热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电方法是：通过双轴跟踪系统14，由控制器17控制一次聚光镜1、二次聚光镜2和三次反射镜3并将太阳光汇聚到一次聚光镜1下方，因此平板式吸热腔12、热料仓4、斯特林机10和发电机9等装置都可以布置在地面上，很大程度提高了系统的稳定性和抗风性能；汇聚后的光线照射在平板式吸热腔12内的热砂上，平板式吸热腔12出口处热砂温度达到800℃～1000℃，热砂进入热料仓4，热料仓4中的热砂温度稳定在700℃～950℃，经过斯特林机10的换热腔换热后热砂温度稳定在300℃～500℃，斯特林机10和发电机9相连，带动发电机9发电，热砂经过星型阀8流入冷料仓6，再经过返料提升机7和保温螺旋输送机11回到平板式吸热腔12再加热，以此形成循环；在阳光不足的阴雨天或夜晚，热料仓4中储存的700℃～950℃的热砂进入斯特林机10的换热腔进行换热，为斯特林机10提供热源，保证发电机9能够持续稳定的发电，换热后热砂温度稳定在300℃～500℃，经过星型阀8流入冷料仓6，再经过返料提升机7和保温螺旋输送机11回到平板式吸热腔12，以此形成循环；在特殊情况下，热料仓4中的热砂可通过紧急旁路出口5卸料，物料流入冷料仓8，提高系统的安全性能。
实施例：
本实施例的热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置如图1所示，装置由一次聚光镜、二次聚光镜、三次反射镜、热料仓、紧急旁路出口、冷料仓、返料提升机、星型阀、水冷套、发电机、斯特林发动机、保温螺旋输送机、平板式吸热腔、双轴跟踪系统、控制器、背部支架、立柱、旋转底盘、支撑杆组成，其中吸热腔出口与热料仓入口相连，热料仓出口与斯特林机的换热腔入口相连，斯特林机的换热腔入口与热砂流率控制星型阀入口相连，热砂流率控制星型阀的出口与冷料仓的入口相连，冷料仓的出口经过返料提升机和保温螺旋输送机与吸热腔的入口相连；斯特林发动机与发电机连接。太阳能三次聚光装置由一次反射镜、二次反射镜、三次反射镜、双轴跟踪系统和控制器组成。所述的一次镜、二次镜和三次镜所述的曲面方程是一个旋转双曲线方程或者多个旋转双曲线方程组成的复合面。紧急冷却系统装置由紧急旁路出口、水冷套、闸阀和冷料桶组成。热料仓中的热砂颗粒放入紧急旁路出口，然后经过水冷套冷却，热砂颗粒的温度冷却到室温，再经过闸阀流入冷料桶。
在本实施例中，所述的一次镜、二次镜和三次镜的总聚光效率为85%， 光热转换效率为80%，散热热损为20%，聚光比为300，斯特林发动机发电效率为25%，所用热砂为SiC颗粒，本地太阳辐射强度为1kW/m2，日照时间为8小时，整个系统运行14小时，在有太阳辐射时，平板式吸热腔中的热砂的质量流量为0.0174kg/s。
当斯特林机的发电功率为1kW时，所需一次镜的面积为7.35㎡。热砂进出斯特林机换热腔的进出口温度分别为800℃和500℃，此时，热端处的热砂颗粒的质量流量为0.00995kg/s。若保证一天14个小时连续发电，则热料仓需储存214.56kg的热砂，此时，热料仓的体积为0.141m3。 
当斯特林机的发电功率为10kW时，所需一次镜的面积为73.5㎡。热砂进出斯特林机换热腔的进出口温度分别为800℃和500℃，此时，热端处的热砂颗粒的质量流量为0.0995kg/s。若保证一天14个小时连续发电，则热料仓需储存2145.6kg的热砂，此时，热料仓的体积为1.41m3。

Claims (1)

1.一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置，其特征在于包括太阳能聚光跟踪系统、热料仓（4）、紧急旁路出口（5）、冷料仓（6）、返料提升机（7）、星型阀（8）、发电机（9）、斯特林发动机（10）、保温螺旋输送机（11）、平板式吸热腔（12）；冷料仓（6）、返料提升机（7）、保温螺旋输送机(11)、平板式吸热腔(12)、热料仓(4)、斯特林发动机(10)、星型阀(8)顺次相连，平板式吸热腔（12）上设有太阳能聚光跟踪系统，太阳能聚光跟踪系统包括一次聚光镜(1)、二次聚光镜(2)、三次反射镜(3)、背部支架(13)、双轴跟踪系统(14)、立柱(15)、旋转底盘(16)、控制器(17)、支撑杆(18)；旋转抛物面的碟式反射镜（1）中间开有透光孔，透光孔的下方布置有三次聚光镜（3）；透光孔的上方，在离旋转抛物面碟式反射镜（1）的顶点距离200～4000mm处布二次聚光镜（2），旋转抛物面碟式反射镜（1）与二次聚光镜（2）之间设有支撑杆（18），旋转抛物面碟式反射镜（1）的背部支架（13）与立柱（15）一端通过双轴跟踪系统（14）连接，双轴跟踪系统（14）的控制器（17）置于地面上，立柱（15）另一端与旋转底盘（16）相连。
CN2011201573089U 2011-05-17 2011-05-17 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置 Expired - Lifetime CN202082057U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011201573089U CN202082057U (zh) 2011-05-17 2011-05-17 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011201573089U CN202082057U (zh) 2011-05-17 2011-05-17 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202082057U true CN202082057U (zh) 2011-12-21

Family

ID=45342687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011201573089U Expired - Lifetime CN202082057U (zh) 2011-05-17 2011-05-17 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202082057U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102155365A (zh) * 2011-05-17 2011-08-17 浙江大学 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置及其方法
CN102628432A (zh) * 2012-03-30 2012-08-08 王德恒 一种太阳能光热发电的方法及系统
CN103557128A (zh) * 2013-11-16 2014-02-05 朱顺敏 一种船用碟式斯特林太阳能热发电装置
WO2023133752A1 (zh) * 2022-01-11 2023-07-20 于善广 三次反射太阳能聚光器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102155365A (zh) * 2011-05-17 2011-08-17 浙江大学 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置及其方法
CN102628432A (zh) * 2012-03-30 2012-08-08 王德恒 一种太阳能光热发电的方法及系统
CN103557128A (zh) * 2013-11-16 2014-02-05 朱顺敏 一种船用碟式斯特林太阳能热发电装置
WO2023133752A1 (zh) * 2022-01-11 2023-07-20 于善广 三次反射太阳能聚光器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201345627Y (zh) 分布式太阳能光热发电装置
CN102103258B (zh) 基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频方法及其装置
EP2631480A1 (en) Ground high-temperature high-efficiency solar steam electricity-genarating device
CN102867878B (zh) 一种热电联产光伏光热组件、热电联产系统和光伏电站
CN201667620U (zh) 一种太阳能发电集热装置
EP3964709B1 (en) Solar gas turbine power generation system employing photothermal principle
CN202645895U (zh) 光气互补型碟式斯特林太阳能热电联供装置
CN102155365B (zh) 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置及其方法
CN108431519B (zh) 太阳能风能发电装置及系统
CN202082057U (zh) 一种热砂蓄热太阳能碟式斯特林机发电装置
KR20100103164A (ko) 열전발전소자를 이용한 전력에너지 변환방법 및 이를 이용한 추적식 태양열 발전장치
CN201084872Y (zh) 一种太阳能发电、蓄能热水装置
CN202083827U (zh) 基于碟式聚光的太阳能二次聚光分频装置
Al-Chaaban et al. Comparative study on photovoltaic and thermal solar energy concentrators
CN106837719A (zh) 一种储热式稳压斯特林发电系统
CN105577032B (zh) 单元式太阳能全光谱利用的光电‑热电‑热水复合系统
CN210440172U (zh) 一种能实现全天发电的太阳能发电系统
TWI360635B (zh)
CN103390673A (zh) 槽式聚光光电、热能混合式发电系统及控制方法
CN209800176U (zh) 太阳能多能互补发电系统
CN207333115U (zh) 太阳能槽式集热装置与低温斯特林发电机组联合发电系统
CN102104345A (zh) 一种聚光晶体硅太阳能电池组件
CN208253984U (zh) 蝶式太阳能系统
CN205425472U (zh) 光电-热电-热水一体化集成的单元式太阳能复合装置
CN204304844U (zh) 低温太阳能聚光集热型半导体温差发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20111221

Effective date of abandoning: 20120829