CN208042541U - 光热储能装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光热储能装置及系统，属于太阳能利用技术领域，该光热储能装置包括集热器、储热器、蒸汽炉、汽轮发电机组和储能器；集热器包括旋转抛物面聚光器、集热管和管支架，储热器通过第一油液循环管路与所述集热管连通，储热器还通过至少一个第二油液循环管路与至少一个蒸汽炉相连通，蒸汽炉通过蒸汽管路连通汽轮发电机组，汽轮发电机组通过输电线与储能装置电连接；该光热储能装置能够利用储热器进行储热，以使其使用环境不受外界影响；该系统包括上述的光热储能装置。

Description

光热储能装置及系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种光热储能装置及系统。

背景技术

太阳是地球永恒的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×1020MW能量。巨大的太阳能是地球上万物生长之源，充分利用太阳能，创造绿色产业，发展低碳经济，具有持续供能和环保双重伟大的意义。

太阳能热发电技术对环境没有污染，它是利用太阳能聚光集热器，将太阳能收集起来，通过对循环工质加热，产生高压高温工质，驱动热动力装置，带动发电机发电，从而将太阳能转换为电能。但是该方案是一种即时发电使用的情况，不能进行热量的储存，不适用阴天等没有太阳的环境，使用环境受到局限。

基于此，本实用新型提供了一种光热储能装置及系统以解决上述的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种光热储能装置，该光热储能装置能够利用储热器进行储热，以使其使用环境不受外界影响。

本实用新型的第二目的在于提供一种采用上述光热储能装置的光热储能系统。

基于上述第一目的，本实用新型提供的光热储能装置，包括集热器、储热器、蒸汽炉、汽轮发电机组和储能器；

所述集热器包括旋转抛物面聚光器、集热管和管支架，所述集热管通过管支架与旋转抛物面聚光器连接，储热器通过第一油液循环管路与所述集热管连通，所述储热器还通过至少一个第二油液循环管路与至少一个所述蒸汽炉相连通，所述蒸汽炉通过蒸汽管路连通汽轮发电机组，所述汽轮发电机组通过输电线与储能装置电连接。

上述技术方案中，储热器能够通过第一油液循环管路与集热管进行热交换，并进行热量储存，然后通过至少一个第二油液循环管路与至少一个蒸汽炉进行热交换，从而提高蒸汽炉热效率并利用热蒸汽带动汽轮发电机组进行发电，由于储热器能够储存热能，因此可以在阴天等情况下用储存的热能发电，而不受环境影响。

进一步的，所述第一油液循环管路包括第一进油管和第一回油管，所述第一进油管与所述集热管的输入口连通，所述第一回油管与所述集热管的输出口连通。

进一步的，所述第二油液循环管路包括第二进油管和第二回油管，所述第二进油管与所述蒸汽炉的输入口连通，所述第二回油管与所述蒸汽炉的输出口连通。

进一步的，还包括支撑架和第一调节装置，所述第一调节装置设置在所述支撑架上并能够在水平方向旋转，所述第一调节装置与所述旋转抛物面聚光器连接。

上述技术方案中，利用第一调节装置可以使旋转抛物面聚光器在水平方向转动，从而满足跟随太阳位置进行水平移动的使用需求。

进一步的，所述第一调节装置包括回转支承板、电机和齿轮传动副；

齿轮传动副中的从动齿轮与支撑架顶端通过轴转动连接，所述回转支承板与所述从动齿轮固定连接，齿轮传动副中的主动齿轮与电机的输出轴连接；所述旋转抛物面聚光器的背光端与所述回转支承板通过轴铰接；

所述电机安装在所述支撑架上，并且所述电机能够通过齿轮传动副驱动回转支承板转动，以对旋转抛物面聚光器位置调节。

上述技术方案中，可以利用电机通过齿轮传动副带动回转支撑板在水平方向360度转动，从而使用旋转抛物面聚光器连接实现水平方向360转动。

进一步的，还包括第二调节装置，所述第二调节装置通过轴与所述回转支承板铰接，并且，所述第二调节装置具有用以连接所述旋转抛物面聚光器的背光端的伸缩杆以调整旋转抛物面聚光器的俯仰角度。

上述技术方案中，利用第二调节装能够调整旋转抛物面聚光器的俯仰角度，同时，利用第一调节装置能够调整其水平方向旋转角度，通过上述两个调节装置的连动，能够使旋转抛物面聚光器满足跟随太阳位置移动以充分接收光源的使用条件。

进一步的，所述第二调节装置采用电动推杆、液压推杆或气压推杆。

进一步的，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一调节装置和所述第二调节装置电连接。

基于上述第二目的，本实用新型提供的一种光热储能系统，包括至少一个上述的光热储能装置，所述光热储能装置中，具有多个一一对应连接的第二油液循环管路、蒸汽炉、汽轮发电机组以及储能器。

上述技术方案中，由于第二油液循环管路、蒸汽炉、汽轮发电机组以及储能器分别设置多个，可利用储热器通过多个第二油液循环管路进行供热，从而满足多个汽轮发电机组进行发电。

进一步的，所述储热器还通过第三循环管路与家用供暖设备连通，所述储能器通过输电线与家用电器或市电电网连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的光热储能装置的有益效果有：

该光热储能装置中，储热器能够通过第一油液循环管路与集热管进行热交换，并进行热量储存，然后通过至少一个第二油液循环管路与至少一个蒸汽炉进行热交换，从而提高蒸汽炉热效率并利用热蒸汽带动汽轮发电机组进行发电，由于储热器能够储存热能，因此可以在阴天等情况下用储存的热能发电，而不受环境影响。

本实用新型提供的光热储能系统，由于采用上述的光热储能装置，具有光热储能装置的技术效果，这里不再赘述，并且，利用该光热储能系统中，由于第二油液循环管路、蒸汽炉、汽轮发电机组以及储能器分别设置多个，可利用储热器通过多个第二油液循环管路进行供热，从而满足多个汽轮发电机组进行发电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一提供的光热储能装置的结构示意图；

图2为实施例一提供的光热储能装置中集热器的结构示意图；

图3为图2中I处的放大图；

图4为本实用新型实施例二提供的光热储能系统原理框图。

图标：100-集热器；110-旋转抛物面聚光器；120-集热管；130-管支架；200-储热器；210-第一进油管；220-第一回油管；230-第二进油管；240-第二回油管；300-蒸汽炉；310-蒸汽管路；400-汽轮发电机组；410-输电线；500-储能器；600-支撑架；700-第一调节装置；710-回转支承板；720-电机；730-齿轮传动副；731-主动齿轮；732-从动齿轮；800-第二调节装置；900-控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

请参照图1所示；本实用新型提供的光热储能装置，包括集热器100、储热器200、蒸汽炉300、汽轮发电机组400和储能器500。

集热器100包括旋转抛物面聚光器110、集热管120和管支架130，集热管120通过管支架130与旋转抛物面聚光器110连接，通过旋转抛物面聚光器110将太阳辐射聚焦在集热管120上形成焦点(或焦线)，以获得高强度太阳能。

其中，上述的旋转抛物面，也就是由抛物线沿轴线旋转形成的面称为旋转抛物面，在凹面覆上反光层就构成旋转抛物面聚光器110。根据光学原理，与抛物镜面轴线平行的光将会聚到焦点上，焦点在镜面的轴线上。把集热管120(也可称为接收器)安装在反射镜的焦点上，当太阳光与镜面轴线平行时，反射的光辐射全部会聚到集热管120，旋转抛物面聚光集热器100的聚光比范围非常高，约500至3000，最高聚热温度500度至3000度。

储热器200的通过第一油液循环管路与集热管120连通，以实现换热过程。

储热器200还通过至少一个第二油液循环管路与至少一个蒸汽炉300相连通，以实现对蒸汽炉300的加热过程，蒸汽炉300通过蒸汽管路310连通汽轮发电机组400，以使汽轮发电机组400进行发电，同时，汽轮发电机组400通过输电线410与储能装置电连接，以将电能储存至储能装置中。

优选地，上述的第一油液循环管路包括第一进油管210和第一回油管220，第一进油管210与集热管120的输入口连通，第一回油管220与集热管120的输出口连通。储热器200中的油液经第一进油管210进入到集热管120中热交换后，高温油液由第一回油管220经集热管120的输出口返回至储热器200中，以对储热器200中的液态或者固态的储热介质进行加热，从而利用储热介质对第二油液循环管路中的油液进行加热。

优选地，第二油液循环管路包括第二进油管230和第二回油管240，第二进油管230与蒸汽炉300的输入口连通，第二回油管240与蒸汽炉300的输出口连通。储热器200中的油液经第二进油管230进入到蒸汽炉300中热交换后，冷却油液由第二回油管240返回至储热器200中，从而完成对蒸汽炉300进行加热。

上述技术方案中，储热器200能够通过第一油液循环管路与集热管120进行热交换，并进行热量储存，然后通过至少一个第二油液循环管路与至少一个蒸汽炉300进行热交换，从而提高蒸汽炉300热效率并利用热蒸汽带动汽轮发电机组400进行发电，由于储热器200能够储存热能，因此可以在阴天等情况下用储存的热能发电，而不受环境影响。

本实施例提供的光热发电装置中，还包括支撑架600和第一调节装置700，第一调节装置700设置在支撑架600上并能够在水平方向旋转，第一调节装置700与旋转抛物面聚光器110连接。利用第一调节装置700可以使旋转抛物面聚光器110在水平方向转动，从而满足跟随太阳位置进行水平移动的使用需求。

请参照图2和图3所示，一个优选实施方案中，上述的第一调节装置700包括回转支承板710、电机720和齿轮传动副730。

齿轮传动副730包括主动齿轮731和从动齿轮732，其中，从动齿轮732与支撑架600顶端通过轴转动连接，回转支承板710与从动齿轮732固定连接，齿轮传动副730中的主动齿轮731与电机720的输出轴连接；旋转抛物面聚光器110的背光端通过轴与回转支承板710通过轴铰接；

电机720安装在支撑架600上，电机720通过驱动主动齿轮731转动，进而带动从动齿轮732不同转动，由于旋转抛物面聚光器110固定在回转支撑板上，进而可以对旋转抛物面聚光器110位置调节。

上述技术方案中，可以利用电机720通过齿轮传动副730带动回转支撑板在水平方向360度转动，从而使用旋转抛物面聚光器110连接实现水平方向360转动。

本实施例提供的光热发电装置中，还包括第二调节装置800，第二调节装置800用以对旋转抛物面聚光器110的俯仰角度进行调节。

具体的，该第二调节装置800通过轴与回转支承板710铰接，并且，第二调节装置800具有伸缩杆，该伸缩杆连接旋转抛物面聚光器110的背光端，同时，由于旋转抛物面聚光器110与回转支撑板通过轴铰接，通过调节伸缩杆伸缩运动时，能够调整旋转抛物面聚光器110的俯仰角度。

上述技术方案中，利用第二调节装置能够调整旋转抛物面聚光器110的俯仰角度，同时，利用第一调节装置700能够调整其水平方向旋转角度，通过上述两个调节装置的连动，能够使旋转抛物面聚光器110满足跟随太阳位置移动以充分接收光源的使用条件。

具体实施时，上述的第二调节装置800可以采用电动推杆、液压推杆或气压推杆等常用驱动元件。

本实施例提供的光热发电装置中，还包括控制器900，控制器900分别与第一调节装置700和第二调节装置800电连接。具体的，该控制器900分别连接第一调节装置700中的电机720以及第二调节装置800(电动推杆、液压推杆或气压推杆)，利用控制器900实现对第一调节装置700和第二调节装置800的运动控制，从而实现对集热器100的位置进行调整，以使集热器100充分接收太阳能。

实施例二

请参照图4所示，本实施例提供的一种光热储能系统，包括至少一个上述实施例一中提供的光热储能装置，其中，在该光热储能装置中，具有多个一一对应连接的第二油液循环管路、蒸汽炉300、汽轮发电机组400以及储能器500。

由于第二油液循环管路、蒸汽炉300、汽轮发电机组400以及储能器500分别设置多个，在实际应用时，可利用储热器200通过多个第二油液循环管路进行供热，从而满足多个汽轮发电机组400进行发电。

一个优选实施方案中，上述的储热器200还通过第三循环管路与家用供暖设备连通，从而满足家用供暖的使用需求；另外，储能器500通过输电线与家用电器或市电电网连接，从而满足用电需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光热储能装置，其特征在于，包括集热器、储热器、蒸汽炉、汽轮发电机组和储能器；

所述集热器包括旋转抛物面聚光器、集热管和管支架，所述集热管通过管支架与旋转抛物面聚光器连接，储热器通过第一油液循环管路与所述集热管连通，所述储热器还通过至少一个第二油液循环管路与至少一个所述蒸汽炉相连通，所述蒸汽炉通过蒸汽管路连通汽轮发电机组，所述汽轮发电机组通过输电线与储能装置电连接。

2.根据权利要求1所述的光热储能装置，其特征在于，所述第一油液循环管路包括第一进油管和第一回油管，所述第一进油管与所述集热管的输入口连通，所述第一回油管与所述集热管的输出口连通。

3.根据权利要求1所述的光热储能装置，其特征在于，所述第二油液循环管路包括第二进油管和第二回油管，所述第二进油管与所述蒸汽炉的输入口连通，所述第二回油管与所述蒸汽炉的输出口连通。

4.根据权利要求1所述的光热储能装置，其特征在于，还包括支撑架和第一调节装置，所述第一调节装置设置在所述支撑架上并能够在水平方向旋转，所述第一调节装置与所述旋转抛物面聚光器连接。

5.根据权利要求4所述的光热储能装置，其特征在于，所述第一调节装置包括回转支承板、电机和齿轮传动副；

齿轮传动副中的从动齿轮与支撑架顶端通过轴转动连接，所述回转支承板与所述从动齿轮固定连接，齿轮传动副中的主动齿轮与电机的输出轴连接；所述旋转抛物面聚光器的背光端与所述回转支承板通过轴铰接；

所述电机安装在所述支撑架上，并且所述电机能够通过齿轮传动副驱动回转支承板转动，以对旋转抛物面聚光器位置调节。

6.根据权利要求5所述的光热储能装置，其特征在于，还包括第二调节装置，所述第二调节装置通过轴与所述回转支承板铰接，并且，所述第二调节装置具有用以连接所述旋转抛物面聚光器的背光端的伸缩杆以调整旋转抛物面聚光器的俯仰角度。

7.根据权利要求6所述的光热储能装置，其特征在于，所述第二调节装置采用电动推杆、液压推杆或气压推杆。

8.根据权利要求6所述的光热储能装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一调节装置和所述第二调节装置电连接。

9.一种光热储能系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8任意一项所述的光热储能装置，所述光热储能装置中，具有多个一一对应连接的第二油液循环管路、蒸汽炉、汽轮发电机组以及储能器。

10.根据权利要求9所述的光热储能系统，其特征在于，所述储热器还通过第三循环管路与家用供暖设备连通，所述储能器通过输电线与家用电器或市电电网连接。