CN203452988U - 一种太阳能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能发电装置，包括储热罐、设置在冷水槽中的水浸式冷却器、发电机、气马达、储气罐和热媒，储热罐中设置有换热管道，该换热管道的一端设置有二位四通阀、另一端设置有第一电动阀；所述二位四通阀的另外三个个通口分别连接有单向阀、压缩机和第二电动阀；所述第一电动阀和单向阀之间连通，在第一电动阀和单向阀之间设置有若干个二通路旋转接头，每个二通路旋转接头上连接有太阳能集热器；所述水浸式冷却器的一端与压缩机连接，另一端通过气马达与储气罐连接，储气罐通过可调节流阀同时与第一电动阀和第二电动阀连接。本实用新型的有益效果在于：占地面积小、低热资源丰富、零排放、无污染、设备投入简单、易安装、造价低、经济效益好。

Description

一种太阳能发电装置
技术领域
本实用新型属于新能源领域，涉及一种太阳能发电技术，尤其是一种太阳能发电装置。
背景技术
目前国际上使用的太阳能发电装置多采用太阳能槽式、蝶式、塔式曲面聚光以长焦距、短焦距，线、点聚焦的形式采集太阳能，以水循环高温蒸汽发电。能量需求大、温度控制高(750℃以上)、资金投入量大、造价高，年净效率在10％左右。国内大多采用槽式热蒸汽发电，系统运行条件高，导热油温度400℃，蒸汽温度383℃。一般规划在内蒙古、新疆、青海、榆林、海南等偏远地方。不利于在有一定光照优势的广大地区开发应用，开发低温差太阳能发电技术并利用新型热源进行辅助发电，可实现广大地区太阳能的充分利用，缓解燃料发电对能源匮乏、大气污染造成的压力。截至目前，我国太阳能热高温发电技术的实际应用尚在起步阶段，但低温集热发电依然是零状态。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种太阳能发电装置，采用低沸点可压缩导热媒质，实现利用和存储太阳能进行发电，并可在必要时利用新型热源进行辅助发电。
为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现
一种太阳能发电装置，包括储热罐、设置在冷水槽中的水浸式冷却器、发电机、气马达和储气罐，储热罐中设置有换热管道，该换热管道的一端设置有二位四通阀、另一端设置有第一电动阀；所述二位四通阀的另外三个个通口分别连接有单向阀、压缩机和第二电动阀；所述第一电动阀和单向阀之间连通，在第一电动阀和单向阀之间设置有若干个二通路旋转接头，每个二通路旋转接头上连接有太阳能集热器；所述水浸式冷却器的一端与压缩机连接，另一端通过气马达与储气罐连接，储气罐通过可调节流阀同时与第一电动阀和第二电动阀连接。
所述储热罐为双层壳体结构，储热罐上设置有热水进口和热水出口；在太阳光充分照射的时候，内部壳体成为真空隔热结构；在太阳光照射不足的时候，内部壳体中充填有辅助热源。
所述第一电动阀与二通路旋转接头之间依次设置有压力表和第一温度计。
所述第一电动阀靠近换热管道一侧设置有第二温度计。
所述太阳能集热器由黑体铜高压管和设在其上的玻璃热箱式保温外罩构成。
所述水浸式冷却器连接压缩机，压缩机经单向阀与太阳能集热器连接，构成一个循环结构。
所述第一温度计、第二温度计、第一电动阀、第二电动阀和可调节流阀都与计算机自动控制系统连接。
本实用新型的有益效果在于：
1.太阳能低温集热电站所占土地面积小于传统发电站也小于太阳能集热高温发电站，且只是一次性投入无需占用宝贵的耕地或者良田。小型模块化后城市周边、屋顶、山坡、房前屋后太阳能照见的地方皆可。
2.低热资源丰富，来源广，如太阳能、地热、天然气、沼气，农作物废弃物、垃圾等皆可为热力资源。
3.零排放，无二氧化碳排放，无工业废气污染，从而为政府实现气候变化目标pm2.5成为可能，在经济、生态和社会效益方面都很可观。
4.太阳能低温集热发电自身的技术发展和进步，为未来CSP的发电成本大幅下降带来可能。稳定性和可预期性都要高于风电，对电网冲击小。水冷却对水源没有一定要求。生命周期一般为25-30年以上。
5.光伏发电是直流，低温集热发电是交流与传统方式和电网匹配性更好，可直接上网。
6.光伏发电可以利用光漫辐射，对太阳能资源要求较为宽松。低温集热则可以利用空气热能对热资源利用也较为宽松，尤其是南方高温地区则效果较为明显。
7.储能对于弥补太阳能发电的间歇性，以及对电网的调峰能力，有着非常重要的意义。
8.低温集热式发电具有分布式小型发电的优势，更适合中型、大型集中发电。
9.设备投入简单，易安装，造价低，相较高温集热发电成本很低，因为槽式镜面结构占设备投资的34％。
10.高温集热发电汽轮机进口温度390℃时，压力2.35Mpa而低温集热式汽轮机进口温度95℃时，压力3.974Mpa
11.其效益：1建设成本，低温集热式发电与塔式高温集热发电相比15.1/22.93元每瓦。发电成本为0.4/0.98元/KWh，随着规模化发展其产能成本将会更低。
附图说明
图1为新型太阳能发电装置工作示意图；
图中：1、压缩机；2、二位四通阀；3、单向阀；4、二通路旋转接头；5、太阳能集热器；6、第一温度计；7、压力表；8、第二温度计；9、第一电动阀；10、第二电动阀；11第二电动阀、可调节流阀；12、储气罐；13、气马达；14、发电机；15、冷水槽；16、水浸式冷却器；17、热水进口；18、热水出口；19、储热罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
太阳能热媒发电的工作原理：
1.太阳能加热后热媒的做功循环：
在管道系统中充入低沸点(-40℃至-26℃)可压缩媒质R22或R134a，压缩机1将温度较低的气态媒质压缩成液态，经过两位四通阀2、单向阀3流向集联在一起的太阳能集热器5，媒质经太阳能加热不断升温，成为高温高压液态媒质，经过电动阀9和可调节流阀11后，液态媒质迅速膨胀汽化进入储气罐12形成高压气体(0.6--3.9Mpa)，流入气马达13，推动气马达旋转做功，温度较低的气态媒质在流出气马达后，流入水浸式冷却器16，进一步降低温度，使气态媒质的温度接近冷凝点后流向压缩机，进入再次循环。
2.做功输出与发电：
压缩机使用气马达的机械轴直接传递的动力工作，气马达同时通过机械轴将动力输出给发电机14发电。在理想状态下发电机的输出功有如下关系式：
W发电机＝W气马达-W压缩机
＝(W压缩机+W太阳能)-W压缩机
＝W太阳能
其中：W发电机是发电机的输出功；
W气马达是同温度下高压液态媒质膨胀为低压气态后对气马达所做的功；
W压缩机是压缩机将同温度气态媒质压缩成液态所做的功；
W太阳能是太阳能加热液态媒质，使其温度升高所做的功；
从关系式中可看出，只有太阳能在做功发电。
3.太阳能的储存再利用：
液态媒质通过太阳能集热器加热，当液态媒质压力过高时，电动阀10导通，一部分液态媒质从太阳能集热器经过、第一温度计和第二温度计；压力表7流入储热罐19，与储热罐中的导热液进行热交换，使导热液升温，将太阳能储存在导热液中。
在没有太阳光的时候，两位四通阀换位工作，压缩机将温度较低的气态媒质压缩成液态，经过两位四通阀流入储热罐中，罐内高温的导热液(油或热熔盐)与管路中温度较低的液态媒质进行热交换，使液态媒质升温，成为高温高压液态媒质，经过电动阀9和可调节流阀11后，液态媒质迅速膨胀汽化进入储气罐，储气罐形成高压气体，流入气马达，推动气马达旋转做功，温度较低的气态媒质在流出气马达后，流入用水浸式冷却器，进一步降低温度，使气态媒质的温度接近冷凝点后流向压缩机，进入再次循环。
储热罐为双层壳体结构，在太阳光充分照射的时候，将双层壳体间夹层空间内的空气抽出，使内部壳体成为真空隔热结构，内壳体中的导热油得到了有效保温；如长期光照不足，储热罐温度下降，可通过与储热罐夹层空间相通的热水进口和热水出口，向夹层内通入辅助热源(如地热水、使用天然气、沼气、秸秆等可燃物的锅炉产生的热水)保持储热罐温度的持续供给，保证媒质的做功循环不中断。
在地热丰富的地区，可省略太阳能集热器，用地热水加热储热罐内R22(冬季)R134a(夏季)利用其热力性质直接发电。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能发电装置，其特征在于：包括储热罐、设置在冷水槽中的水浸式冷却器、发电机、气马达和储气罐，储热罐中设置有换热管道，该换热管道的一端设置有二位四通阀、另一端设置有第一电动阀；所述二位四通阀的另外三个个通口分别连接有单向阀、压缩机和第二电动阀；所述第一电动阀和单向阀之间连通，在第一电动阀和单向阀之间设置有若干个二通路旋转接头，每个二通路旋转接头上连接有太阳能集热器；所述水浸式冷却器的一端与压缩机连接，另一端通过气马达与储气罐连接，储气罐通过可调节流阀同时与第一电动阀和第二电动阀连接。
2.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述储热罐为双层壳体结构，储热罐上设置有热水进口和热水出口；在太阳光充分照射的时候，内部壳体成为真空隔热结构；在太阳光照射不足的时候，内部壳体中充填有地热辅助热源。
3.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述第一电动阀与二通路旋转接头之间依次设置有压力表和第一温度计。
4.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述第一电动阀靠近换热管道一侧设置有第二温度计。
5.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述太阳能集热器由黑体铜高压管和设在其上的玻璃热箱式保温外罩构成。
6.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述水浸式冷却器连接压缩机，压缩机经单向阀与太阳能集热器连接，构成一个循环结构。
7.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述第一温度计、第二温度计、第一电动阀、第二电动阀和可调节流阀都与计算机自动控制系统连接。
8.如权利要求1所述太阳能发电装置，其特征在于：所述储热罐为双层壳体结构，储热罐上设置有热水进口和热水出口。
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