CN219572314U - 槽式镜场和固体储热耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种槽式镜场和固体储热耦合系统，包括槽式镜场子系统、固体储热子系统、第一循环管路、第二循环管路以及切换机构。固体储热子系统包括依次串联的高温储热模块、中温储热模块以及低温储热模块；第一循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、高温储热模块、中温储热模块、低温储热模块；第二循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、低温储热模块、中温储热模块、高温储热模块；切换机构使换热介质可选择地通过第一循环管路或者第二循环管路。通过切换机构可以合理的控制换热介质按照储热方向或放热方向流动，以满足不同运行工况的需要，系统适应性强。

Description

槽式镜场和固体储热耦合系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用技术领域，具体涉及一种槽式镜场和固体储热耦合系统。

背景技术

槽式太阳能热发电是通过槽式抛物面聚光镜面将太阳光汇聚，并于焦线上安装集热管以吸收聚焦后的太阳辐射能。槽式太阳能热发电系统主要包括集热系统、储热系统、换热系统及发电系统。其中，集热系统和储热系统由于成本一般占整个电站的60％以上，是成本和性能优化的关键对象。目前的槽式电站一般都是以导热油作为吸热和传热介质，白天集热系统工作时，通过循环管路将热量传递给储热系统，储热系统将热量储存起来。但是在夜间时，集热系统无法收集热量，那么在循环管路中的导热油就有可能会凝固，影响第二天白天集热系统和储热系统的正常工作。此外，在第二天集热系统工作之前，导热油需要升温到一定的温度才能够开始工作，现阶段一般采用额外的加热装置对集热系统中的导热油加热，但是考虑到布置成本和空间，加热装置的数量有限，无法快速将整个循环管路中的导热油加热到工作温度，同时还需要耗费大量的供热能源。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的在集热系统和储热系统之间的导热油在次日工作时无法快速升温到工作温度的缺陷，从而提供一种槽式镜场和固体储热耦合系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种槽式镜场和固体储热耦合系统，包括：

槽式镜场子系统；

固体储热子系统，所述固体储热子系统包括依次串联的高温储热模块、中温储热模块以及低温储热模块；

第一循环管路，所述第一循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、高温储热模块、中温储热模块、低温储热模块；

第二循环管路，所述第二循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、低温储热模块、中温储热模块、高温储热模块；

切换机构，所述切换机构使换热介质可选择地通过第一循环管路或者第二循环管路。

可选地，所述第二循环管路包括第一支管和第二支管，其中，

所述第一支管的一端连接在所述第一循环管路上并形成第一连接节点，所述第一连接节点位于所述槽式镜场子系统和所述高温储热模块之间，所述第一支管的另一端连接在所述第一循环管路上并形成第二连接节点，所述第二连接节点位于所述低温储热模块和所述槽式镜场子系统之间；

所述第二支管的一端连接在所述第一循环管路上并形成第三连接节点，所述第三连接节点位于所述高温储热模块和第一连接节点之间，所述第二支管的另一端连接在第一循环管路上并形成第四连接节点，所述第四连接节点位于所述第二连接节点与所述槽式镜场子系统之间。

可选地，所述切换机构包括：

第一开关阀，所述第一开关阀设置在所述第一循环管路上并位于所述第一连接节点和所述第三连接节点之间

第二开关阀，所述第二开关阀设置在所述第二连接节点和所述第四连接节点之间；

第三开关阀，所述第三开关阀设置在所述第一支管上；

第四开关阀，所述第四开关阀设置在所述第二支管上。

可选地，所述切换机构包括第一选择连通管路，所述第一选择连通管路的一端连接在所述第一支管上形成第五连接节点，所述第五连接节点位于所述第一连接节点和所述第三开关阀之间，所述第一选择连通管路的另一端连接在第一循环管路上形成第六连接节点，所述第六连接节点位于所述高温储热模块和所述中温储热模块之间。

可选地，所述切换机构包括第二选择连通管路，所述第二选择连通管路的一端连接在所述第一支管上形成第七连接节点，所述第七连接节点位于所述第五连接节点和所述第三开关阀之间，所述第二选择连通管路的另一端连接在第一循环管路上形成第八连接节点，所述第八连接节点位于所述中温储热模块和所述低温储热模块之间。

可选地，所述第一选择连通管路上设置有第五开关阀。

可选地，所述第二选择连通管路上设置有第六开关阀。

可选地，所述第一循环管路上设置有循环泵。

可选地，所述高温储热模块、中温储热模块和低温储热模块均包括多个固体储热单元。

可选地，所述固体储热单元由浇筑成一定形状的固体储热介质和嵌入其中的若干并联的钢管道组成，所述钢管道在所述固体储热介质中呈蛇形布置，其入口和出口均设置集管。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型提供的槽式镜场和固体储热耦合系统，包括槽式镜场子系统、固体储热子系统、第一循环管路、第二循环管路和切换机构。固体储热子系统包括依次串联的高温储热模块、中温储热模块以及低温储热模块。第一循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、高温储热模块、中温储热模块、低温储热模块。第二循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统、低温储热模块、中温储热模块、高温储热模块。切换机构使换热介质可选择地通过第一循环管路或者第二循环管路。

在固体储热子系统储热的过程中，可以通过切换机构控制换热介质沿第一循环管路在槽式镜场子系统和固体储热系统之间按照储热方向流动。从槽式镜场子系统流向固体储热系统的换热介质温度最高，换热介质可以通过第一循环管路依次通过固体储热系统的高温储热模块、中温储热模块以及低温储热模块，换热介质在三个储热模块中换热后温度逐渐降低，既能够将较高的热量留存在高温储热模块中，保证优质热量被有效地储存，又能够让后续的热量被中温储热模块和低温储热模块依次吸收，保证了将热量进一步有效地吸收。此外，由于换热介质依次经过了高温储热模块、中温储热模块、低温储热模块，在此过程中大量的热量已经被三个储热模块吸收，那么从低温模块出口流出的换热介质温度能够稳定在较低的温度，避免了因换热介质温度过高而影响换热介质在槽式镜场子系统中的换热效率。

在固体储热子系统需要向槽式镜场子系统放热时，可以通过切换机构控制换热介质沿第二循环管路在槽式镜场子系统和固体储热系统之间按照放热方向流动。例如在次日槽式镜场子系统开始工作之前，换热介质处于防凝循环的状态，因此温度很低，无法达到槽式镜场子系统工作的启动温度，换热介质可以通过第二循环管路进行升温，由槽式镜场子系统流出的换热介质依次通过低温储热模块、中温储热模块、高温储热模块逐步升温，在此过程中换热介质经过了三种不同温度的加热，能够快速升温至槽式镜场子系统的启动温度。此外，由于换热介质在进入高温储热模块之间，依次进入了低温储热模块和中温储热模块进行升温，那么高温储热模块就无需消耗过多的热量来加热换热介质，降低了对高温储热模块中优质热量的使用量。

2.本实用新型提供的槽式镜场和固体储热耦合系统，第二循环管路包括第一支管和第二支管，其中，第一支管的一端连接在第一循环管路上并形成第一连接节点，并且位于槽式镜场子系统和高温储热模块之间，第一支管的另一端连接在第一循环管路上并形成第二连接节点，并且位于低温储热模块和槽式镜场子系统之间；第二支管的一端连接在第一循环管路上并形成第三连接节点，并且位于高温储热模块和第一连接节点之间，第二支管的另一端连接在第一循环管路上并形成第四连接节点，并且位于第二连接节点与槽式镜场子系统之间。

换热介质在第二循环管路中流动时，从槽式镜场子系统流出的换热介质可以通过第一支管流入低温储热模块，之后换热介质依次流入中温储热模块、高温储热模块进入到第二支管，换热介质就可以通过第二支管流向槽式镜场子系统。由于槽式镜场子系统有固定的换热介质集热入口和集热出口，第二循环管路在改变换热介质流经低温储热模块、中温储热模块、高温储热模块的情况下，使换热介质依旧能通过槽式镜场子系统的集热入口进入。

3.本实用新型提供的槽式镜场和固体储热系统，切换机构包括第一开关阀，设置在第一循环管路上并位于第一连接节点和第三连接节点之间。第二开关阀，设置在第二连接节点和第四连接节点之间；第三开关阀，设置在第一支管上；第四开关阀，设置在第二支管上。

当第一开关阀、第二开关阀打开，第三开关阀、第四开关阀关闭时，切换结构可以切换至换热介质在第一循环管路中流动。当第一开关阀、第二开关阀关闭，第三开关阀、第四开关阀打开时，切换结构可以切换至换热介质在第二循环管路中流动。通过合理打开或关闭开关阀，可以控制换热介质在不同的循环管路中流动，按照不同的顺序经过三个储热模块，操作简单。

4.本实用新型提供的槽式镜场和固体储热系统，固体储热子系统包括第一选择连通管路，第一选择连通管路的一端连接在第一支管上形成第五连接节点，第五连接节点位于第一连接节点和第三开关阀之间，第一选择连通管路的另一端连接在第一循环管路上形成第六连接节点，且位于高温储热模块和中温储热模块之间。

在固体储热子系统储热的过程中，从槽式镜场子系统流出的换热介质可以通过第一选择连通管路直接进入到中温储热模块中，之后通过中温储热模块、低温储热模块进入到槽式镜场子系统。当从槽式镜场子系统流出的换热介质不足以达到高温储热模块的设计温度时，为了避免此温度下的换热介质流经高温储热模块而降低高温储热模块中的储存温度，就可以让换热介质直接进入到中温储热模块，由此完成从槽式镜场子系统依次流经中温储热模块、低温储热模块的储热过程，防止了高温储热模块中的优质热量被破坏。

在固体储热子系统向槽式镜场储热模块放热的过程中，从槽式镜场子系统流出的换热介质可以通过第一选择连通管路直接进入到高温储热模块，与高温储热模块换热后流向槽式镜场子系统。当从槽式镜场子系统中流出的换热介质温度高于中温储热模块的设计温度时，低温储热模块和中温储热模块无法对换热介质进行有效地加热，如果在依次经过低温储热模块和中温储热模块，换热介质的温度会降低，因此，可以直接通过高温储热模块对换热介质进行加热，以快速达到工作温度。

本实用新型提供的槽式镜场和固体储热系统，固体储热子系统包括第二选择连通管路，第二选择连通管路的一端连接在第一支管上形成第七连接节点，第七连接节点位于第五连接节点和第三开关阀之间，第二选择连通管路的另一端连接在第一循环管路上形成第八连接节点，且位于中温储热模块和低温储热模块之间。

在固体储热子系统储热的过程中，从槽式镜场子系统流出的换热介质可以通过第二选择连通管路直接进入到低温模块中，之后通过低温模块进入到槽式镜场子系统。当从槽式镜场子系统流出的换热介质不足以达到中温储热模块的设计温度时，为了避免此温度下的换热介质流经高温储热模块。中温储热模块而降低高温储热模块、中温储热模块中的储存温度，就可以让换热介质直接进入到低温储热模块，由此完成从槽式镜场子系统流经低温储热模块的储热过程，防止了高温储热模块、中温储热模块中的优质热量被破坏。

在固体储热子系统向槽式镜场储热模块放热的过程中，从槽式镜场子系统流出的换热介质可以通过第二选择连通管路直接进入到中温储热模块，与之后与中温换热模块和高温储热模块换热后流向槽式镜场子系统。当从槽式镜场子系统中流出的换热介质温度高于低温储热模块的设计温度时，低温储热模块无法对换热介质进行有效地加热，如果在再经过低温储热模块，换热介质的温度会降低，因此，可以直接通过中温储热模块、高温储热模块对换热介质进行加热，以快速达到工作温度。

本实用新型提供的槽式镜场和固体储热系统，高温储热模块、中温储热模块和低温储热模块均包括多个固体储热单元。多个固体储热单元可以串联或并联在各个储热模块中，以增加储热模块的储热能力。

本实用新型提供的槽式镜场和固体储热系统，固体储热单元由浇筑成一定形状的固体储热介质和嵌入其中的若干并联的钢管道组成，钢管道在固体储热介质中呈蛇形布置，其入口和出口均设置集管。固体储热介质具有良好的保温作用，与水、导热油、熔盐等太阳能发电领域中常用的储热介质相比，固体储热介质不会因温度较低而凝固，因此不需要在低温环境下维持本体的最低温度。此外，在各个固体储热单元中也无需额外设置水泵、导热油泵或熔盐泵等维持储热介质流动的设备，运行成本低。

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是本实用新型实施例中槽式镜场和固体储热耦合系统的结构示意图；

图2是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第一工作模式的示意图；

图3是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第二工作模式的示意图；

图4是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第三工作模式的示意图；

图5是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第四工作模式的示意图；

图6是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第五工作模式的示意图；

图7是图1中槽式镜场和固体储热耦合系统处于第六工作模式的示意图。

附图标记说明：

1、槽式镜场子系统；11、集热入口；12、集热出口；13、槽式镜场集热器；2、固体储热子系统；21、高温储热模块；22、中温储热模块；23、低温储热模块；30、第一循环管路；31、循环泵；41、第一支管；411、第一选择连通管路；412、第二选择连通管路；42、第二支管；51、第一连接节点；52、第二连接节点；53、第三连接节点；54、第四连接节点；55、第五连接节点；56、第六连接节点；57、第七连接节点；58、第八连接节点；61、第一开关阀；62、第二开关阀；63、第三开关阀；64、第四开关阀；65、第五开关阀；66、第六开关阀。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考图1，本实用新型提供了一种槽式镜场和固体储热耦合系统，包括槽式镜场子系统1、固体储热子系统2、第一循环管路30、第二循环管路(图中未标出)和切换机构(图中未标出)。

槽式镜场子系统1包括供换热介质流入的集热入口11和供换热介质流出的集热出口12，以及多个并联在集热入口11和集热出口12之间的槽式镜场集热器13。在槽式镜场子系统集热工作时，低温的换热介质通过集热入口11进入到槽式镜场子系统1中，经过多个槽式镜场集热器13的换热之后，变成高温的换热介质从集热出口12流出，进入固体储热子系统2储热。

槽式镜场集热器13至少包括集热管以及抛物面反光镜，工作时，集热管供换热介质流动，抛物面反光镜将太阳的光反射并聚焦到集热管上以对集热管中的换热介质加热，由此实现将太阳能转化为热能。本领域技术人员悉知槽式镜场集热器的具体构造和具体地工作过程，以上为举例说明，在此不在详细描述。

可选地，换热介质可以为高压水、导热油或熔盐中的其中一种。

固体储热子系统2包括依次串联的高温储热模块21、中温储热模块22以及低温储热模块23。高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23的设计温度不同，设计温度是储热模块需要储存热量的温度。例如可以将高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23三者的设计温度分别定义为K1、K2、K3，K1>K2>K3。

可选地，高温储热模块21、中温储热模块22和低温储热模块23均包括多个固体储热单元。多个固体储热单元可以串联或并联在各个储热模块中，以增加储热模块的储热能力。

可选地，固体储热单元由浇筑成一定形状的固体储热介质和嵌入其中的若干并联的钢管道组成，钢管道在固体储热介质中呈蛇形布置，其入口和出口均设置集管。换热介质从入口的集管进入各个钢管道，钢管道通过热辐射将热量传递给固体储热介质储存热量，之后通过出口的集管流出。

固体储热介质具有良好的保温作用，且相比于水、导热油、熔盐等太阳能发电领域中常用的储热介质相比，不会因温度较低而凝固，因此不需要在低温环境下维持本体的最低温度。此外，在各个储热单元中也无需额外设置水泵、导热油泵或熔盐泵等维持储热介质流动的设备，运行成本低。固体储热介质可以是玄武岩、安山石、辉绿岩、花岗岩、石英岩中的一种或多种为主要介质，并加入多种改性矿物添加剂的混合物。

第一循环管路30沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统1、高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23。第二循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统1、低温储热模块23、中温储热模块22、高温储热模块21。切换机构使换热介质可选择地通过第一循环管路30或者第二循环管路。在固体储热子系统2储热的过程中，切换结构可以控制换热介质从槽式镜场子系统1的集热出口12流出后通过第一循环管路30完成换热，之后通过集热入口11流回槽式镜场子系统1；在固体储热子系统2需要向槽式镜场子系统1放热时，切换机构可以控制换热介质从槽式镜场子系统1的集热出口12流出后通过第二循环管路完成换热，之后通过集热入口11流回槽式镜场子系统1。

基于此，切换机构可以保证换热介质在槽式镜场子系统1中单向流动，以维持换热介质在槽式镜场子系统1流动的稳定性。在固体储热子系统2中按照储热方向或放热方向双向流动，以满足不同工况中换热介质流向的要求。下面将分别介绍换热介质在第一循环管路和第二循环管路中的具体流动过程。

1.换热介质在第一循环管路中按照储热方向流动

在固体储热子系统2储热的过程中，从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质温度最高，换热介质可以通过第一循环管路30依次通过固体储热子系统2的高温储热模块21、中温储热模块22以及低温储热模块23，换热介质在三个储热模块中换热后温度逐渐降低，既能够将较高的热量留存在高温储热模块21中，保证优质热量被有效地储存，又能够让后续的热量被中温储热模块22和低温储热模块23依次吸收，保证了将热量进一步有效地吸收，使得三种储热模块均能够达到自身的设计温度。

此外，本领域技术人员都知道，换热介质的温度会影响换热介质的吸热能力，因此，要保证换热介质的温度以较低的温度进入槽式镜场子系统1中，才能够保证槽式镜场子系统1对太阳光的利用率。在本实用新型中，由于换热介质依次经过了高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23，在此过程中大量的热量已经被三个储热模块吸收，那么从低温储热模块23流出的换热介质温度能够稳定在较低的温度，避免了因换热介质温度过高而影响换热介质在槽式镜场子系统1中的换热效率，提高了槽式镜场子系统1的工作效率。

2.换热介质在第二循环管路中按照放热方向流动

在实际应用场景中，日落后槽式镜场子系统1无法继续集热，换热介质处于防凝循环的状态，因此温度很低，无法达到次日槽式镜场子系统工作的启动温度，所以需要固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热。在固体储热子系统需要向槽式镜场子系统放热的过程中，从槽式镜场子系统1的集热出口12中流出的换热介质的温度最低，换热介质可以通过第二循环管路依次通过低温储热模块23、中温储热模块22、高温储热模块21逐步升温，之后以较高的温度通过集热入口11流入槽式镜场子系统1。在此过程中,换热介质经过了三种不同温度的加热，能够快速升温至槽式镜场子系统的启动温度。

此外，由于换热介质在进入高温储热模块21之前，依次进入了低温储热模块22和中温储热模块23进行升温。换热介质进入低温储热模块23换热后进入中温储热模块22，相比于直接使用中温储热模块22进行加热，能够减小对中温储热模块22的热量消耗。相同的道理，换热介质进入低温储热模块23、中温储热模块22换热后再进入高温储热模块21，能够降低对高温储热模块21热量的消耗，所以在此过程中，高温储热模块21无需消耗过多的热量来加热换热介质，降低了对高温储热模块21中优质热量的使用量。

可选地，参考图1，第二循环管路可以包括第一支管41和第二支管42，其中，第一支管41的一端连接在第一循环管路30上并形成第一连接节点51，第一连接节点51位于槽式镜场子系统1和高温储热模块21之间，第一支管41的另一端连接在第一循环管路30上并形成第二连接节点52，第二连接节点52位于低温储热模块23和槽式镜场子系统1之间；第二支管42的一端连接在第一循环管路30上并形成第三连接节点53，第三连接节点53位于高温储热模块21和第一连接节点51之间，第二支管42的另一端连接在第一循环管路30上并形成第四连接节点54，第四连接节点54位于第二连接节点52与槽式镜场子系统1之间。

从图1中可以看出，第一循环管路30为由槽式镜场子系统1的集热出口12、高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23和槽式镜场子系统1的集热入口11之间完整的闭合管路。第一支管41一端连接在集热出口12和高温储热模块21之间的第一循环管路30上，另一端连接在低温储热模块23和集热入口11之间的第一循环管路30上；第二支管42的一端连接在第一连接节点51和高温储热模块21之间，另一端连接在第二连接节点52和集热入口11之间。那么从集热出口12流出的换热介质就可以通过第一支管41进入到低温储热模块23，之后依次经过中温储热模块22、高温储热模块21从第二支管42流向集热入口。

具体地，换热介质在第二循环管路中流动的过程中，从集热出口12流出的换热介质可以通过第一连接节点51进入到第一支管41中，之后换热介质通过第二连接节点52进入到低温储热模块23中，换热介质从低温储热模块23依次经过中温储热模块22、高温储热模块21通过第三连接节点53进入到第二支管42中，之后通过第四连接节点54流向集热入口11。

基于此，本实用新型在第一循环管路30的基础上增加了两条支管得到了第二循环管路，从而实现换热介质在第一循环管路30中按照高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23的储热方向流动，在第二循环管路中按照低温储热模块23、中温储热模块22、高温储热模块21的放热方向流动，设计结构简单，占用空间小，节约了成本。

可选地，为了实现第一循环管路30和第二循环管路中的换热介质流动，第一循环管路30中设置有循环泵31，循环泵31可以设置在第四连接节点54和集热入口11之间。且基于上述第一支管41、第二支管42的连接方式，循环泵31将换热介质向集热入口11的方向输送，就能够实现换热介质在第一循环管路30和第二循环管路中流动。

可选地，为了实现上述第一循环管路30和第二循环管路的切换，切换机构包括第一开关阀61、第二开关阀62、第三开关阀63、第四开关阀64。第一开关阀61设置在第一循环管路30上并位于第一连接节点51和第三连接节点53之间。第二开关阀62设置在第二连接节点52和第四连接节点54之间。第三开关阀63设置在第一支管41上。第四开关阀64设置在第二支管42上。

本实用新型的开关阀可以选择同种开关阀或者不同开关阀，包括但不限于太阳能发电领域常用的截断阀、调节阀、止回阀、电磁阀等，对此不做限制。

参考图1，当第一开关阀61、第二开关阀62打开，第三开关阀63、第四开关阀64关闭时，切换结构可以切换至换热介质在第一循环管路30中流动，从集热出口12流出换热介质依次通过第一开关阀61、高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块23、第二开关阀62流向集热入口11，以使得固体储热子系统2进行储热。

继续参考图1，当第一开关阀61、第二开关阀62关闭，第三开关阀63、第四开关阀64打开时，切换结构可以切换至换热介质在第二循环管路中流动，从集热出口12流出的换热介质经第一连接节点51进入第一支管41，之后依次第三开关阀63、第二连接节点52、低温储热模块23、中温储热模块22、高温储热模块21、第三连接节点53进入第二支管42，之后依次通过第四开关阀64、第四连接节点54流向集热入口11，以使得固体储热子系统2完成对槽式镜场子系统1进行放热。

本实用新型通过合理打开或关闭上述的开关阀，可以控制换热介质在不同的循环管路中流动，按照不同的顺序经过三个储热模块，以使得固体储热子系统2进行储热或放热过程，操作简单。

考虑到在实际应用场景中，槽式镜场子系统1的将太阳能转化为热能的能力也会受到自然环境的影响，例如会受到天气情况的影响，包括晴天、阴天、雾天、雨天、雪天等，还会受到气温的影响，由于环境温度的不同，换热介质自身的温度也会受到影响。那么就导致从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质温度存在一定的波动。在固体储热子系统2储热的过程中，若从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质温度低于高温储热模块21的当前温度，此温度下的换热介质直接流入高温储热模块21就会降低高温储热模块21的当前温度，造成高温储热模块21储存热量的浪费。

为了解决上述问题，在本实用新型的一种实施方式中，切换机构包括第一选择连通管路411，第一选择连通管路411的一端连接在第一支管41上形成第五连接节点55，第五连接节点55位于第一连接节点51和第三开关阀63之间，第一选择连通管路411的另一端连接在第一循环管路30上形成第六连接节点56，且位于高温储热模块21和中温储热模块22之间。

在固体储热子系统2储热的过程中，从槽式镜场子系统1流出的换热介质可以通过第一选择连通管路411直接进入到中温储热模块22中，之后通过中温储热模块22、低温储热模块23进入到槽式镜场子系统1。具体而言，从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质会通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第五连接节点55进入第一选择连通管路411并经第六连接节点56进入中温储热模块22，随后依次经过低温储热模块23、第二连接节点52、第四连接节点54流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

基于此，当从槽式镜场子系统1流出的换热介质不足以达到高温储热模块21的设计温度时，就可以让换热介质直接进入到中温储热模块22，由此完成从槽式镜场子系统1依次流经中温储热模块22、低温储热模块23的储热过程，不经过高温储热模块21，就可以防止高温储热模块21中的优质热量被破坏。

在固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热的过程中，从槽式镜场子系统1流出的换热介质可以通过第一选择连通管路411直接进入到高温储热模块21，与高温储热模块21换热后流向槽式镜场子系统1。具体而言，从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质会通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第五连接节点55进入第一选择连通管路411并经第六连接节点56进入高温储热模块21，随后经过通过第三连接节点53进入第二支管42，之后通过第四连接节点54流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

基于此，当从槽式镜场子系统1中流出的换热介质温度高于中温储热模块22的设计温度时，低温储热模块23和中温储热模块22均无法对换热介质进行有效地加热，所以直接通过高温储热模块21对换热介质进行加热，以使得换热介质快速升温，达到工作温度，缩短槽式镜场子系统1的启动时间。

可选地，第一选择连通管路411上设置有第五开关阀65，使用时，可以通开关第五开关阀65来控制换热介质的流动方式。

在本实用新型的一种实施方式中，切换机构包括第二选择连通管路412，第二选择连通管路412的一端连接在第一支管41上形成第七连接节点57，第七连接节点57位于第五连接节点55和第三开关阀63之间，第二选择连通管路412的另一端连接在第一循环管路30上形成第八连接节点58，且位于中温储热模块22和低温储热模块23之间。

在固体储热子系统2储热的过程中，从槽式镜场子系统1流出的换热介质可以通过第二选择连通管路412直接进入到低温储热模块23中，之后通过低温储热模块23进入到槽式镜场子系统1。具体而言，从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质会通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第七连接节点57进入第二选择连通管路412并经第八连接节点58进入低温储热模块23，随后经过第二连接节点52、第四连接节点54流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

基于此，当从槽式镜场子系统1流出的换热介质不足以达到中温储热模块22的设计温度时，为了避免此温度下的换热介质流经中温储热模块22，而降低中温储热模块22的储热温度，就可以让换热介质直接进入到低温储热模块23换热，由此完成从槽式镜场子系统1流经低温储热模块23的储热过程，防止了高温储热模块21、中温储热模块22中的优质热量被破坏。

在固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热的过程中，从槽式镜场子系统1流出的换热介质可以通过第二选择连通管路412直接进入到中温储热模块22，之后通过中温储热模块22和高温储热模块21换热后流向槽式镜场子系统1。具体而言，从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质会通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第七连接节点57进入第二选择连通管路412并经第八连接节点58进入中温储热模块22，随后经过通过高温储热模块21、第三连接节点53进入第二支管42，之后通过第四连接节点54流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

基于此，当从槽式镜场子系统1中流出的换热介质温度高于低温储热模块23的设计温度时，低温储热模块23无法对换热介质进行有效地加热，如果在再经过低温储热模块23，换热介质的温度会降低，因此，可以直接通过中温储热模块22、高温储热模块21对换热介质进行加热，以使得换热介质快速升温，达到工作温度。

可选地，第二选择连通管路412上设置有第六开关阀66，使用时，可以通开关第六开关阀66来控制换热介质的流动方式。

根据上述结构，以下介绍本实施例的槽式镜场和固体储热耦合系统的六种工作模式，需要说明的是，图2至图7所示的各个模式中，实心管路代表有换热介质流过，虚线管路表示没有换热介质流过。

1.固体储热子系统2储热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度高于高温储热模块21的设计温度

参考图2，打开第一开关阀61、第二开关阀62，关闭第三开关阀63、第四开关阀64、第五开关阀65、第六开关阀66。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51、第一开关阀61后，依次通过高温储热模块21、中温储热模块22、低温储热模块，之后通过第二连接节点52、第二开关阀62流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

2.固体储热子系统2储热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度低于高温储热模块21的设计温度，高于中温储热模块22的设计温度

参考图3，打开第五开关阀65、第二开关阀62，关闭第一开关阀61、第三开关阀63、第四开关阀64、第六开关阀66。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第一选择连通管路411、第六连接节点后，依次通过中温储热模块22、低温储热模块23，之后通过第二连接节点52、第二开关阀62流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

3.固体储热子系统2储热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度低于中温储热模块22的设计温度，高于低温储热模块23的设计温度

参考图4，打开第六开关阀66、第二开关阀62，关闭第一开关阀61、第三开关阀63、第四开关阀64、第五开关阀65。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第二选择连通管路412、第八连接节点58后，通过低温储热模块23，之后通过第二连接节点52、第二开关阀62流向槽式镜场子系统1的集热入口11。

4.固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度低于低温储热模块23的设计温度。

参考图5，打开第三开关阀63、第四开关阀64，关闭第一开关阀61、第二开关阀62、第五开关阀65、第六开关阀66。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第三开关阀63、第二连接节点52进入低温储热模块23，依次经过低温储热模块23、中温储热模块22、高温储热模块21后，通过第三连接节点53进入第二支管42，之后通过第四连接节点54流向集热入口11。

5.固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度高于低温储热模块23的设计温度，低于中温储热模块22的设计温度。

参考图6，打开第六开关阀66、第四开关阀64，关闭第一开关阀61、第二开关阀62、第三开关阀63、第五开关阀65。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第二选择连通管路412、第八连接节点58进入中温储热模块22，依次通过中温储热模块22、高温储热模块21经第三连接节点53进入第二支管42，之后通过第四连接节点54流向集热入口11。

6.固体储热子系统2向槽式镜场子系统1放热，从槽式镜场子系统1流出的换热介质温度高于中温储热模块22的设计温度，低于高温储热模块21的设计温度。

参考图7，打开第五开关阀65、第四开关阀64，关闭第一开关阀61、第二开关阀62、第三开关阀63、第六开关阀66。从槽式镜场子系统1的集热出口12流出的换热介质沿通过第一连接节点51进入第一支管41，之后通过第一选择连通管路411、第六连接节点56进入高温储热模块21并经第三连接节点53进入第二支管42，之后通过第四连接节点54流向集热入口11。

以上各个模式的效果已经在上文中进行过详细的描述，在此不在赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，包括：

槽式镜场子系统(1)；

固体储热子系统(2)，所述固体储热子系统(2)包括依次串联的高温储热模块(21)、中温储热模块(22)以及低温储热模块(23)；

第一循环管路(30)，所述第一循环管路(30)沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统(1)、高温储热模块(21)、中温储热模块(22)、低温储热模块(23)；

第二循环管路，所述第二循环管路沿换热介质的流动方向依次连通槽式镜场子系统(1)、低温储热模块(23)、中温储热模块(22)、高温储热模块(21)；

切换机构，所述切换机构使换热介质可选择地通过第一循环管路(30)或者第二循环管路。

2.根据权利要求1所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述第二循环管路包括第一支管(41)和第二支管(42)，其中，

所述第一支管(41)的一端连接在所述第一循环管路(30)上并形成第一连接节点(51)，所述第一连接节点(51)位于所述槽式镜场子系统(1)和所述高温储热模块(21)之间，所述第一支管(41)的另一端连接在所述第一循环管路(30)上并形成第二连接节点(52)，所述第二连接节点(52)位于所述低温储热模块(23)和所述槽式镜场子系统(1)之间；

所述第二支管(42)的一端连接在所述第一循环管路(30)上并形成第三连接节点(53)，所述第三连接节点(53)位于所述高温储热模块(21)和第一连接节点(51)之间，所述第二支管(42)的另一端连接在第一循环管路(30)上并形成第四连接节点(54)，所述第四连接节点(54)位于所述第二连接节点(52)与所述槽式镜场子系统(1)之间。

3.根据权利要求2所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述切换机构包括：

第一开关阀(61)，所述第一开关阀(61)设置在所述第一循环管路(30)上并位于所述第一连接节点(51)和所述第三连接节点(53)之间；

第二开关阀(62)，所述第二开关阀(62)设置在所述第二连接节点(52)和所述第四连接节点(54)之间；

第三开关阀(63)，所述第三开关阀(63)设置在所述第一支管(41)上；

第四开关阀(64)，所述第四开关阀(64)设置在所述第二支管(42)上。

4.根据权利要求3所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述切换机构包括第一选择连通管路(411)，所述第一选择连通管路(411)的一端连接在所述第一支管(41)上形成第五连接节点(55)，所述第五连接节点(55)位于所述第一连接节点(51)和所述第三开关阀(63)之间，所述第一选择连通管路(411)的另一端连接在第一循环管路(30)上形成第六连接节点(56)，所述第六连接节点(56)位于所述高温储热模块(21)和所述中温储热模块(22)之间。

5.根据权利要求4所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述切换机构包括第二选择连通管路(412)，所述第二选择连通管路(412)的一端连接在所述第一支管(41)上形成第七连接节点(57)，所述第七连接节点(57)位于所述第五连接节点(55)和所述第三开关阀(63)之间，所述第二选择连通管路(412)的另一端连接在第一循环管路(30)上形成第八连接节点(58)，所述第八连接节点(58)位于所述中温储热模块(22)和所述低温储热模块(23)之间。

6.根据权利要求4所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述第一选择连通管路(411)上设置有第五开关阀(65)。

7.根据权利要求5所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述第二选择连通管路(412)上设置有第六开关阀(66)。

8.根据权利要求1所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述第一循环管路(30)上设置有循环泵(31)。

9.根据权利要求1所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述高温储热模块(21)、中温储热模块(22)和低温储热模块(23)均包括多个固体储热单元。

10.根据权利要求9所述的槽式镜场和固体储热耦合系统，其特征在于，所述固体储热单元由浇筑成一定形状的固体储热介质和嵌入其中的若干并联的钢管道组成，所述钢管道在所述固体储热介质中呈蛇形布置，其入口和出口均设置集管。