CN220353987U - 光热储能发电系统 - Google Patents

Abstract

一种光热储能发电系统，包括：太阳能镜场、集热器、蓄热装置、发动机、发电机、热传输管路等组成部份，其特征是：太阳能镜场为分布式正方形模块化镜场，集热器采用塔吊式热管换热器吸热装置，蓄热装置的蓄热工质为沙子，发动机采用了近似等温压缩与等温膨胀的空气工质热力循环系统。通过对这些技术方案的综合利用，不但使整套光热储能发电系统相比传统的塔式光热发电系统的效率有较大幅度的提升，也使整套光热发电系统的建造成本有较大幅度的下降。

Description

光热储能发电系统

技术领域

本实用新型属于太阳能光热应用技术领域，特别涉及到太阳能光热发电技术。

背景技术

目前太阳能应用于大规模发电的技术主要是太阳能光伏发电和太阳能光热发电，现在的实际情况是：太阳能光伏发电已经做到了低造价实施，因此，已经成为目前的主流太阳能发电技术；而太阳能光热发电则由于造价较高，且效率相对于太阳能光伏发电也并没有很大的优势，所以，目前的实际应用情况并不理想。

由于太阳能光热发电技术具有自带蓄热、可实现稳定的电力输出的优势，所以，该技术仍成为具有发展潜力的、竞相研究的技术方向。

为降低太阳能光热发电系统的造价、提升系统的效率，本实用新型提供一种光热储能发电系统。

发明内容

为改进目前光热发电系统造价偏高、效率不高的状态，本实用新型提供一种光热储能发电系统，通过对该光热储能发电系统多个环节的改进或改变，使整个系统的效率取得较大的提升、整个系统的造价有较大幅度的下降，并且还具有其它多方面有益效果，具体描述如下：

一种光热储能发电系统，包括：光热储能系统和发电系统；

所述光热储能系统包括：太阳能镜场、集热装置、蓄热装置、热传输管路、发动机工质、热传输工质、热传输工质动力循环装置；所述发电系统包括发动机和发电机；其特征是：

所述发动机工质为空气，所述热传输工质为熔盐或二相流物质；

所述集热装置的数量为多个，采用多行与多列的布局方式且行距和列距相等；

所述太阳能镜场包括多个镜场模块，各镜场模块包括多行和多列太阳能聚光镜，每行与每列的聚光镜数量相等，行距与列距均相等；每个镜场模块的中心位置设置在对应集热器在春分或者秋分日中午12点所形成的影子O点；正方形镜场矩阵的半长径为r=0.5h·tanθ~3h·tanθ，其中h是集热器的安装高度，θ是光热储能发电系统所在地的纬度；

所述热传输工质动力循环装置驱动所述热传输工质并使其在所述集热装置、蓄热装置、热传输管路、发动机中循环流动。

如上所述光热储能发电系统采用多个镜场模块、多个集热装置以及空气工质热力循环等技术方案，实现了与现有太阳能光热发电系统显著不同的太阳能光热发电技术方案；

模块化的太阳能镜场与集热装置具备更加灵活的现场布局、将传统的一个大型集热装置分解为多个小型集热装置，可缩小集热装置的外形尺寸、减小镜场的占地面积、有利于降低集热装置的建造造价；

采用空气介质热力循环，可大幅度降低热力循环的工作压力，从而降低发动机的造价；

通过所述镜场模块与集热器的特定相对位置布局，可实现更高的太阳能吸收效率，并可降低镜场模块的造价；

采用所述镜场模块与集热器的相对位置和尺寸关系，使聚光镜在与太阳光线对焦过程中，相互之间的遮挡情况大幅度减少，从而提高了整个镜场占地面积的利用率；

采用上述技术措施，最终实现整个系统效率的较大幅度的提升与较大幅度的成本下降。

进一步地，所述太阳能镜场分为固定指向镜场区和变化指向镜场区两部分；所述固定指向镜场区位于靠近集热器的镜场区域；所述变化指向镜场区位于远离集热器的位置。

由于采用了前述的聚光镜与集热器的相对位置布局，使我们具备了区分固定指向镜场区和变化指向镜场的可行性，通过区分固定指向与变化指向的镜场区，使各聚光镜更加有效地反射太阳能光线并更加有效地被集热器接收，提升了太阳能的利用效率。

进一步地，所述集热装置包括集热器和塔架，所述塔架包括塔柱和横梁；所述塔柱固定在地面上，横梁安装固定在塔柱的上部；所述集热器安装固定在所述横梁上远离塔柱的一端。

采用这种集热装置安装结构，与传统集热装置将集热器安装在塔顶的安装方式相比，集热器的受光面增大，集热器被塔柱遮挡的可能性大幅度降低，聚光镜可以安装在集热器的正下方及靠近塔柱的位置，这就进一步提高了整个太阳能镜场的利用面积；这同时也使太阳能镜场动态跟踪太阳光的效率得以提升、也有利于降低塔柱的高度，从而降低塔架与集热装置的总体造价。

进一步地，所述蓄热装置包括：蓄热介质、介质容器、蓄放热换热器、热传输工质；所述蓄热介质为沙粒；蓄热介质填充于所述介质容器内部；所述蓄放热换热器为蛇形管换热器，蛇形管内为热传输工质的流通空间；蓄放热换热器的蛇形传热管路分布于蓄热介质之间；蓄放热换热器的热传输工质的进口和出口与所述热传输管路连接。

这种采用沙粒作为蓄热介质的技术方案应用于所述光热储能发电系统，与常规的采用熔盐作为蓄热介质的技术方案相比，可显著降低储能系统的材料成本，因为沙子是非常容易获取的物质；也不存在熔盐材料的凝固风险。

优选地，所述蓄热装置采用低温差蓄热技术，即最高蓄热温度与放热后的最低温度之间的差值为60℃到135℃之间。

采用这种技术方案，可以提高蓄热装置的热能输出温度，从而提高输出热能的品位，因此，可提高热能利用的效率。

进一步地， 所述发动机包括压缩机组、膨胀机组、散热器组、加热器组、回热器、转子轴，所述压缩机组、膨胀机组用所述转子轴同轴串接在一起，所述发动机的工质热力循环包括依次完成的近似等温压缩过程、等压升温过程、等温膨胀过程、等压降温过程。

采用该技术方案，与传统的采用水蒸气压缩循环的发动机相比，发动机的工作压力显著降低，因此，发动机部件的承压压力显著降低，有利于降低发动机的造价；

另外，这种方案还使发动机各部件的工作温度大幅度降低，这也非常有利于降低发动机的造价；

该热力循环还有一个好处是：系统的密封性能要求不高，即使有一定的泄漏，对发动机的效率影响也不大，这就降低了相关零部件的加工要求，即降低了制造成本。

进一步地，所述压缩机组包括由转子轴依次机械连接的首级压缩机、次级压缩机、多个中间级压缩机以及末级压缩机；所述各级压缩机为离心式或轴流式类型；

每两级压缩机之间设置发动机工质管路，所述发动机工质管路的两端分别连接前一级压缩机的工质出口和后一级压缩机的工质进口；

所述散热器组包括首级散热器、次级散热器、多个中间级散热器、末级散热器，各级散热器安装在对应的各级压缩机的发动机工质管路中，各级散热器为发动机工质与大气的热交换器或者是发动机工质与水的热交换器；

所述各级散热器的热侧进口连接到前一级压缩机的工质出口，热侧出口连接到后一级压缩机的工质进口；当散热器采用发动机工质与大气的热交换器类型时，散热器冷侧进口和出口均与大气连通；当散热器采用发动机工质与水的热交换器类型时，散热器冷侧进口和出口均与冷水系统连通。

采用该技术方案，使首级压缩机的入口温度和末级压缩机的出口温度尽量接近，最终实现近似的等温压缩过程，提升整台发电机的热力循环效率。

进一步地,所述膨胀机组包括由转子轴依次机械连接的首级膨胀机、次级膨胀机、多个中间级膨胀机以及末级膨胀机；所述各级膨胀机为透平式类型；

每两级膨胀机之间设置发动机工质管路，所述发动机工质管路的两端分别连接前一级膨胀机的发动机工质出口和后一级膨胀机的发动机工质进口；

所述加热器组包括首级加热器、次级加热器、多个中间级加热器、末级加热器，各级加热器安装在对应的各级膨胀机的发动机工质管路中；

各级加热器为发动机工质与热传输工质的热交换器；

所述首级加热器热侧的进/出口与所述热传输工质管路连接，冷侧进/出口分别与末级压缩机发动机工质出口/首级膨胀机的发动机工质进口相连接；次级加热器、中间级加热器、末级加热器热侧的进/出口与所述热传输工质管路连接，冷侧进/出口分别与前一级膨胀机发动机工质出口/后一级膨胀机的发动机工质进口相连接。

发动机工质被前一级膨胀机膨胀降温后，利用所述加热器将热传输工质中的热量释放到发动机工质中,最终使进入后一级膨胀机的发动机工质温度与进入前一级膨胀机的工质温度相接近。

采用该技术方案，使首级膨胀机的入口温度和末级膨胀机的出口温度尽量接近，最终实现近似的等温膨胀过程，提升整台发电机的热力循环效率。

进一步地，所述回热器的冷侧进口连接到末级压缩机的工质出口，冷侧出口连接到首级膨胀机的工质进口；其热侧进口连接到末级膨胀机的工质出口，热侧出口连通大气。

采用该技术方案，可以回收从末级膨胀机排出的温度较高的发动机工质中的热量，减少膨胀机排气热损失，提升发动机的热效率。

优选地，所述压缩机组的每级压缩机将工质压缩之后，工质的温升为20℃到60℃之间。

优选地，所述膨胀机组的每级膨胀机将工质膨胀之后，工质的温降被控制在20℃到60℃之间。

采用这种将压缩温升与膨胀温升控制在较小范围之内的技术方案，可以使压缩过程和膨胀过程均更加接近等温过程，从而提升发动机热力循环的工作效率。

进一步地，所述热传输工质动力循环装置包括储液器、工质循环泵、蓄热进入阀、放热进入阀、蓄热流出阀、放热流出阀、蓄热进入阀接口、放热进入阀接口、蓄热出口阀接口及相关管路；

蓄热进入阀的进口连通到蓄热进入阀接口，出口连通到储液器进口；

放热进入阀的进口连通到放热进入阀接口，出口连通到储液器进口；

储液器出口连通到工质循环泵的进口；

工质循环泵的出口连通到蓄热流出阀、放热流出阀的进口；

放热流出阀的出口连通到蓄热进入阀接口；

蓄热流出阀出口连通到蓄热流出阀接口；

所述储液器安装在低于所蓄热装置的位置；

所述工质循环泵安装在低于储液器的位置。

利用所述热传输工质动力循环装置使所述集热装置、蓄热装置、发动机这间可以通过所述热传输管路实现所需要的蓄热、放热、发电等多种工作模式的切换，且适应熔盐工质、汽液二相流工质等不同类型工质的应用，具有良好的通用性。

进一步地，所述热传输管路包括集热高温管、集热低温管、发动机输入管、发动机输出管、蓄热高温管、蓄热低温管等管路；

集热高温管的一端连接到各集热器的热传输工质流出管，另一端与蓄热高温管对接；

集热低温管的一端连接到各集热器的热传输工质流入管，另一端连接到热传输工质动力循环装置的蓄热流出阀接口；

发动机输入管的一端连接到发动机热传输入总管，另一端与蓄热高温管对接；

发动机输出管的一端连接到发动机热传输工质输出总管，另一端连接到热传输工质动力循环装置的放热进入阀接口；

蓄热高温管的一端连接到蓄热装置高温接口，另一端与集热高温管和发动机输入管对接；

蓄热低温管的一端连接到蓄热装置低温接口，另一端连接到热传输工质动力循环装置的放热进入阀接口。

上述热传输管路具有管路结构清晰、简洁的特征，结合热传输工质动力循环装置，可方便实现蓄热、放热、发电等多种工作模式；采用这种管路连接方式，可适应熔盐工质、气液二相流工质等不同类型工质的应用，具有良好的通用性。

进一步地，所述集热器包括保温帽盖、太阳能接收镜及吸热器；所述吸热器安装于所述保温帽盖、太阳能接收镜所围成的空间之内；所述吸热器为热管式换热器。

进一步地，所述热管式换热器包括至少一个套管式换热器，该套管式换热器包括液体集管、气体集管、分液管、吸热管，所述分液管和吸热管均为多根；所述液体集管位于气体集管的正上方且与气体集管平行；所述吸热管为一端封闭另一端开口的管子，各吸热管轴线与地面垂直安装且，各吸热管开口端沿气体集管轴线方向均匀对接于气体集管的下部；所述分液管与吸热管同轴安装；所述分液管的两端均为开口端；各分液管的一端与液体集管的下部对接，另一端贯穿气体集管后插入到吸热管中。

进一步地，所述吸热管为锥形管，锥形管直径较小的一端为封闭端，直接较大的一端为开口端且与所述气体集管的下部对接。

如上所述光热储能发电系统对光热发电系统中所需要的太阳能接受、反射、接收、热交换、热储存、热传输、热能到机械能转换等多个环节均采用了可提高效率和/或降低成本的技术方案，可使整个系统在效率和成本两个方面获取到收益，使太阳能光热发电的可行性较大幅度提升，进一步说明如下：

如上所述发动机设备，由于将压缩机分为多级，且每级压缩的温度被限制在20-60℃的较小温差值，再加上每次压缩之后，利用散热器将被压缩的工质温度降下来，这就近似实现了“等温压缩”的过程；采用类似的方法，通过对发动机工质进行多级加热，实现了工质在膨胀过程中的近似“等温膨胀”过程，这就使整个热力过程成为接近于“卡诺循环”的过程，因此，可以获得较高的系统热效率。

通过比较理论循环的最高效率，可以了解本实用新型的效率提升的潜力。这里以目前太阳能光热发电系统的常规工况为例来进行对比说明。

太阳能光热系统的热传输工质温度为565℃左右，在此温度下，传统发电设备的汽轮机可以获得的蒸汽温度为290℃左右，再假设环境温度为30℃，对应的蒸汽发电循环的冷凝水温度约为55℃， 则传统光热发电系统的极限热效率为：

1-(55+273)/(290+273)≈41.7%

采用本实用新型技术方案时，在太阳能热传输工质温度为565℃时，发电机的膨胀机的进/出气温度不难达到380/410℃以上，按平均温度395℃计算，同样，环境温度按30℃，压缩机的进气/出气温度不难达到50/80℃，平均按65℃计算，则该发电系统的极限热效率为：

1-(65+273)/(395+273)≈49.4%。

如果太阳能蓄热系统采用二相流热传输工质时，发电机的膨胀机组的平均膨胀温度具备达到450℃的潜力，如果按450℃计算，则在环境温度为30℃时，该发电系统的极限热效率为：

1-(65+273)/(450+273)≈53.3%。

因此，本实用新型所述光热储能发电系统与传统太阳能光热发电系统相比，具有较大的提升太阳能热能利用效率的潜力。

采用本实用新型技术方案，发动机系统的最高工作压力约2.2MPa，与传统太阳能光热发电设备的最大工作压力（约20MPa）相比，有很大幅度的下降，这将有利于降低设备的造价。

本实用新型所述发动机的工作过程与燃气轮机的工作过程总体相似，因此，同样具有快速启动和停止的能力。该功能也有利于提升太阳能光热系统的热能利用效率。

通过对空气压缩过程中的工质(空气)的多次冷却，使工质的温度保持在接近于常温的状态，从而使压缩机始终保持在较低的工作温度，这就可以获得多个方面的有益效果，包括但不限于：材料选择范围宽广、成本低、可靠性高。

还有，当热源设备的蓄热温度降低时，该发动机仍可以在偏离设计工况下正常工作，这就有利于提高发动机设备的连续工作时间，有利于稳定向电网的供电能力，即有利于电网的稳定工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

附图1：本实用新型光热储能发电系统的总体架构与各主要组成部份之间的连接关系图。

附图2：本实用新型太阳能聚光镜镜场与集热装置总体布局方法示意图。

附图3：本实用新型的太阳能集热装置与镜场中心定位方法示意图：

图3a: 聚光镜中心点与纬度角的关系示意图

图3b: 聚光镜中心点位置在镜场模块中心的示意图

图3c: 集热器各部件标记与中心位置关系示意图。

附图4：本实用新型太阳能集热装置的正方形镜场结构布局示意图。

附图5：本实用新型不同时刻太阳能集热装置对应镜场示意图。

附图6：本实用新型太阳能集热装置的不同时间时镜场位置移动变化示意图。

附图7：利用沙子作为蓄热介质的蓄热装置的结构原理图。

附图8：采用空气作为热力循环工质的近似等温压缩、等温膨胀的发动机结构原理示意图。

附图9：发动机工质热力循环过程图。

附图10：集热装置结构示意图。

附图11：集热器结构示意图。

附图12：加热器结构示意图。

附图13：散热器结构示意图。

附图14：回热器结构示意图。

上述图中的标记说明如下：

1 集热装置

11 塔架

111 横梁

112 塔柱

12 集热器

121 保温帽盖

122 反光镜

123 吸收镜

124 吸热器

1241 气体集管

1242 液体集管

1243 分液管

1244 吸热管

14 热传输工质流入管

15 热传输工质流出管

2 太阳能镜场

21 聚光镜

22 镜场模块

3 蓄热装置

31 蓄热介质容器

32 蓄热介质

33 蓄放热换热器

34 保温层

35 蓄放热低温总管

36 蓄放热高温总管

4 热传输管路

41 集热高温管

42 集热低温管

43 发动机输入管

44 发动机输出管

45 蓄热高温管

46 蓄热低温管

5 热传输工质

6 工质动力循环装置

61 放热进入阀

62 蓄热进入阀

63 储液器

64 工质循环泵

65 蓄热流出阀

66 放热流出阀

7 发动机

71 压缩机组

711 首级压缩机

712 次级压缩机

713 中间级压缩机

714 末级压缩机

72 膨胀机组

721 首级膨胀机

722 次级膨胀机

723 中间级膨胀机

724 末级膨胀机

73 转子轴

74 散热器组

741 首级散热器

742 次级散热器

743 中间级散热器

744 末级散热器

75 加热器组

751 首级加热器

752 次级加热器

753 中间级加热器

754 末级加热器

76 回热器

77 发动机热传输工质输入总管

78 动动机热传输工质输出总管

8 发电机

C1 集热高温管接入口

C2 集热低温管接出口

C3 发动机输入管接口

C4 发动机输出管接口

C5 蓄热装置高温接口

C6 蓄热装置低温接口

C7 蓄热进入阀接口

C8 放热进入阀接口

C9 蓄热流出阀接口

C10 集热蓄热发电三通接口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。

显然，所描述的实施例仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

为使实施例更便于理解，以下提供具体的实施例或实施方法以对本实用新型的相关装置、模块、功能进行说明。

附图1表达了所述光热储能发电系统的基本架构与重点技术特征。

所述光热储能发电系统包括太阳能镜场2、集热装置1、蓄热装置3、发动机7、发电机8以及热传输管路4；在热传输管路4、蓄热装置3、集热装置1、发动机7中充注热传输工质5。

整个系统的基本工作原理是：太阳能镜场2接受太阳能辐射，然后将太阳能辐射反射到集热器12；在集热器12内部的吸热器124将太阳能辐射的能量转换为热能并传递给其内部的热传输工质5；利用工质动力传输装置6驱动热传输工质5进行循环，将热量传输到蓄热装置3中储存或直接送入发动机7将热能转换为机械能；发动机7驱动同轴连接的发电机8进行发电，从而完成太阳能到机械能和电能的转换。

图1还表达了：集热装置1为多个且为悬臂式结构(也参见图10)；集热器12悬吊于塔架11的横梁111的下面；从该图中可以看出，采用这种悬臂式的集热装置结构，集热器12的集热面不但可以利用集热器外围的圆柱面，还可以利用集热器底部的整个半球面(或圆锥面,椭圆面)，因此，可以在更小的体积、尺寸情况下，获得较大的太阳能辐射的接收表面；还有，聚光镜可以安装于集热器的正下方，这就有利于充分利用太阳能镜场的占地面积。

为提高本实用新型的可实施性，接下来对太阳能镜场2和集热装置1的结构和布局做详细说明。

参见图2。

所述太阳能集热装置1行列分布，即多个太阳能集热装置1按照南北走向进行多行排列，按照东西走向进行多列排列，形成一个南北和东西分布的矩阵；所述每一个太阳能集热装置1都对应有一个自己的镜场2。

参见图3。

如图3a和图3b图所示，太阳能集热装置1的镜场2是以太阳能集热装置1中的吸热器12在春分或者秋分正午时刻（中午12点）形成的影子O点为中心形成的一个正方形镜场2，所述正方形镜场2半长径r的确定与吸热器12的安装高度h和该系统所处的纬度θ有关，其关系式为：r=0.5h·tanθ~3h·tanθ。

请参考图3c，图中太阳能集热装置1所在的虚线范围就是该太阳能集热装置1的镜场2，镜场2是以O点为中心，2r为边长的正方形。

采用该技术方案，可方便专利实施过程中，结合安装现场的实际情况，优化塔柱112的高度和对应的正方形镜场2的聚光镜的数量和尺寸。

请参照图4所示，太阳能集热装置1所在的镜场2中安装有一组组聚光镜21，所述聚光镜21以太阳能集热装置1在春分或者秋分中午12点形成的影子O点为中心进行布局；在春分或秋分日正午12点，O点这一点上的聚光镜21的镜面正好与太阳光垂直，太阳能可最大程度上反射到吸热器124上；然后其他的聚光镜21以O点为中心进行南北和东西两个方向的布局，使所有的聚光镜21在实现聚光的前提下，聚光镜21的法线与太阳光线最可能地平行，即聚光镜21的镜面尽量与太阳光垂直，因此可以最大程度地吸收太阳能；另外相邻聚光镜21之间的距离要保证一个聚光镜不能在相邻的聚光镜上个留下阴影，也不能聚光到前面镜子的后背上；采用前面所述的镜场模块半长径与塔架高度的关系确定的相关尺寸，就可以使相邻聚光镜21之间的距离在做到很小的程度时，仍不会出现相邻的聚光镜上个留下阴影的情况，这就提高了太阳能镜场的地面面积利用率。

为了确保聚光镜21最大效率的把阳光能够聚到太阳能集热装置1，所述聚光镜21设有对日的双轴自动跟踪系统，双轴自动跟踪系统是自动跟踪太阳的方位角和高度角的变化，实现对日实时跟踪，时刻保持镜面与太阳光尽量垂直，最大效率的将太阳光聚焦到自己服务的太阳能集热装置1上。

为进一步提高太阳能的利用效率，可将太阳能集热装置1的正方形镜场2分为固定指向镜场区和变化指向镜场区两部分；所述太阳能集热装置1固定指向镜场位于靠近太阳能集热装置1的镜场区域；所述太阳能集热装置1变化指向镜场区位于远离太阳能集热装置1的m排或者n列，其中m≥1，n≥1。

所谓固定指向镜场是指：该区域内的聚光镜始终将太阳光反射到其对应的一个集热器，而变化镜场是指：该区域内的聚光镜可根据太阳的方向，将太阳光反射到附近的、不同的集热器上。

所述太阳能集热装置1变化指向镜场区的聚光镜21上设有动态跟踪系统，根据一天的不同时刻，太阳能集热装置1变化指向镜场区的聚光镜21动态跟踪与该聚光镜21相邻的四个太阳能集热装置，根据需要在这四个太阳能集热装置中选择一个实现自己最大聚光效率的太阳能集热装置，然后将太阳光聚集反射到该太阳能集热装置上。

根据每日太阳东起西落，不同时刻，太阳能集热装置1在太阳下的影子位置是不同的，太阳能集热装置1的正方形镜场也随之变化；新的镜场以太阳能集热装置1新的影子O点为中心，太阳能集热装置1正下方与太阳能集热装置1影子O点的连线方向为新的半长径r方向形成的新正方形镜场；

请参考图5所示，中午太阳光在正南方，每个太阳能集热装置1的镜场是与相邻太阳能集热装置的中间为分界线形成的正方形镜场；上午太阳光在东方或者东方偏南方向，每列的太阳能集热装置1的影子向西边或西边偏北方向移动，太阳能集热装置1的镜场也随着向西边或西边偏北方向移动；下午太阳光在南边偏西或者西方的方向，每列的太阳能集热装置1的影子向东边偏北或东边移动，则太阳能集热装置1的镜场也随着向东边偏北或东边移动；在以上镜场变化时，相邻的太阳能集热装置变化指向镜场区的聚光镜21如果进入新正方形镜场，其通过动态跟踪系统更换为新正方形镜场对应的太阳能集热装置1，然后通过对日的双轴自动跟踪系统，将太阳光聚集反射到该太阳能集热装置1上。

采用这种镜场变化的方法，使变化镜场区的聚光镜不必将光线反射到一个集热器12之上，可以根据实际情况将光线反射到可实现聚光镜最大反射率的集热器之上，更不会出现传统的单个集热器的光热发电系统所存在的聚光镜背对太阳光、不能反射光线的情况，因此，可以显著提升聚光镜的利用率。

以北京的某一天为例，不同时刻，太阳能集热装置1在太阳下的影子位置是不同的，太阳能集热装置1的正方形镜场也是变化的。请参考图6所示，A点为中午十二点太阳所在的位置，B点为下午某时刻太阳所在的位置，C点为上午某时刻太阳所在的位置，太阳在A点时，太阳能集热装置1的镜场如图6所示的以O点为中心的实线正方形；太阳在B点时，太阳能集热装置1的镜场如图6所示的实线正方形偏下的有部分重叠的以O2点为中心的虚线正方形；太阳在C点时，太阳能集热装置1的镜场如图6所示的实线正方形偏上的有部分重叠的以O1点为中心的虚线正方形；三个正方形相互重叠的部分是太阳能集热装置1的固定指向镜场区，实线正方形中的固定指向镜场区以外的部分为变化指向镜场区；实线正方形镜场外部的在两个虚线正方形镜场的范围内镜场是与阳能集热装置1相邻的太阳能集热装置的变化指向镜场区。

采用上述技术方案区分出了固定指向镜场和变化指向镜场两个区域。区分出来的固定指向镜场区的聚光镜不需要随太阳位置的变化而改变接收太阳能的集热器，而且还不会出现背对太阳光的情况；变化镜场指向区域的聚光镜则需要根据太阳方位的变化，改变对应集热器的指向，以避免背对太阳光，并通过双轴调节系统实现最大程度的太阳能反射。

通过聚光镜21动态跟踪系统的设计，消减余弦效应，解决了漂移问题，在上午和下午也能实现聚光镜的高效率工作，提高了聚光镜的镜面利用率，总体聚光效率能够提高25%以上；

通过太阳能集热装置1正方形的镜场2的合理设计，实现一个镜子不会在另外一个留下阴影，也不会出现后面镜子照在前门镜子的后背上挡光的情况，这就提高了土地的利用率，实现镜面面积和土地面积的比例在1:2-1:3的范围之内，相比于现有镜面面积和土地面积比例的1:5-1:6，提高了2倍以上；

为有效降低蓄热设备3的造价，采用沙子蓄热的技术方案是良好的选择，因为沙子具有获取容量、施工容易、无熔盐介质所存在的凝固问题等优势。

为使沙子蓄热技术方案具备良好的可行性，需要采用将“沙子-热传输工质换热器”(简称为“蓄放热换热器33”)内置于沙池之中的技术方案，如图7所示。

蓄放热换热器33做成蛇形管换热器，可降低制造难度，也使蓄热介质32的蓄热过程和放热过程更有效地利用蓄热介质的传热特性；换热管管内为热传输工质5的填充或流动的空间，其高位接口称为“蓄热装置高温接口C5”，低位接口称为“蓄热装置低温接口C6”；在蓄热过程中，热传输工质5从蓄热装置3高温接口C5进入、蓄热装置低温接口C6流出；而在放热过程中，热传输工质的流动方向相反。

沙池可利用钢板焊制成方形容器；之后，就可以将蓄放热换热器33放置到沙池中；然后将沙子填充到沙池中；必要时将沙子压实，以使沙子与蓄放热换热器33之间紧密接触，提升热传递的效果。

由于沙子本身具备良好的“保温”能力，所以，只需要将钢板或其它材料(例如：墙砖)做成的沙池容积适当加大，即可有效减少沙池外表面的散热；因此，这种方案无需要进行特别的保温设计和施工。

由于沙子本身导热能力不强，这将造成热量难以存入或难以释放出来的情况，因此，蓄放热换热器33的换热面积应适度加大；另外，我们也还可以设计其它多种强化传热的方法，以提升沙子与换热器之间的换热能力。

采用沙子蓄热的方法，充分利用了光热储能发电设备大多安装于沙膜地区的有利特点，可大幅度降低光热储能发电系统的蓄热装置的造价(相当于节省了传统熔盐蓄热装置中的熔盐蓄热介质的费用，而熔盐蓄热介质成本在整个蓄热装置成本中占大部份)，提升项目的经济可行性。

提高能源系统的效率是我们日常工作的一个主要工作目标，采用本实用新型的沙子蓄热技术，使我们在造价上升幅度较小的情况下，提升系统的工作效率，具体方法就是：减小蓄热介质即沙子的蓄热、放热过程中的温度差。

由于蓄放热温差减小，在同样的蓄热量情况下，就必须等比例增加沙子的质量；由于沙子的成本很低，所以，增加沙子的质量，总成本上升幅度不大，这正是采用沙子作为蓄热介质的主要特点之一。

将蓄热温差缩小，意味着放热温度可以提高，同时也意味着蓄热装置向热用户供热的温度可以提高，这就提高了热用户的用热品位，从而可以提高系统的热效率。

根据本发明人的分析、测算，将蓄热温差控制在60℃到135℃之间时，可得到优化的技术经济结果。

为进一步提高所述光热发电系统的效率、经济性，本实用新型采用空气工质循环发动机，这种发动机总体来讲，与燃气轮机发电循环相似，但需要针对太阳能光热技术的应用场景做相应的改变，具体说明如下：

请参见图8，该图是图1中发动机7的放大、细化表达。

由该图可知，整台发动机7由多级串联的压缩机组成的空气工质压缩机组71(由首级压缩机711，次级压缩机712，多级中间级压缩机713，末级压缩机714组成)、多级膨胀机串联组成的空气工质膨胀机72（由首级膨胀机721，次级膨胀机722，多级中间级膨胀机723和末级膨胀机724组成）、多个散热器74（包括首级散热散741，次级散热器742，多个中间级散热器743和末级散热器744组成）、多个加热器75（包括首级加热器751，次级散热器752，多个中间级散热器753和末级散热器754）以及回热器76等部份组成。

每个散热器74安装于每两级压缩机的发动机工质连通管路上，用于对前一级压缩机排出的发动机工质进行冷却降温；

加热器75则安装在每两级膨胀机之间的发动机工质连接管路上，其中一个加热器751安装在末级压缩机714的工质出口与首级膨胀机721的工质进口之间的工质管路上。

采用多级压缩机是为了降低空气被压缩机压缩后的温度升高值，该温升宜控制在30℃到60℃之间，压缩空气通过散热器74冷却后，可使空气温度回到前一级压缩机的入口的温度。通过这种小温差的压缩和冷却过程，最终实现整个压缩过程接近于“等温压缩”的过程，从热力学原理可知，这有利于提高发动机热力循环的效率。

与此相似的过程是：每级膨胀机71的膨胀温降也控制在一个较小的范围，同样宜控制在30℃到60℃之间，以实现接近于“等温膨胀”的过程，提升发动机热力循环的效率。

将压缩温升与膨胀温降控制在30到60℃之间，可实现技术与经济之间的优化。当然，并不排除在某些时候，可以将温降或温升设计在该温度范围之外。

将压缩温升控制在较低温度范围还有一个优势，即可以使整个压缩机组74工作在较低温度，有利于降低压缩机组74的造价。

回热器76则安装在末级压缩机714工质出口与首级加热器721的工质进口之间的发动机工质管路上，用于回收从末级膨胀机724排出的温度较高的工质中的热量。

参考图8，各换热器一次侧与二次侧的连接关系分别描述如下：

散热器高温侧：工质进口连接到上一级压缩机的工质出口，工质出口连接到下一级压缩机的工质进口；

散热器低温侧：如果直接采用大气进行冷却的话，则散热器低温侧的进口和出口均与大气连通；如果采用水冷却的话，则散热器低温侧的进口和出口分别连接到水源(例如冷却塔)的出口和进口位置。

加热器低温侧：低温侧工质的进口和出口分别连接到前一级膨胀机的出口(对于第一个加热器则连接到末级压缩机714的出口)和后一级膨胀机的进口(对于第一个加热器则连接首级膨胀机721的进口)。

加热器高温侧：进口和出口均连接到热源系统，具体连接位置是：集热高温管接入口C1和集热低温管接出口C2(参见图1)。

如图8所示，发动机设备可以从热源系统(即太阳能集热装置1或蓄热装置3)中获取到560℃左右的热传输工质温度，放出热量后，热传输工质温度可在400℃左右；实际实施时，可考虑使该温度进一步提高，以进一步提高发电效率，主要方法是：进一步增加沙子的容量以增加蓄热能力，另外，相关管路直径需要适当加大，相关换热器面积也需要适当增加。

回热器76高温侧：进口连接到末级膨胀机724的工质出口，出口则直接通大气；

回热器低温侧：进口连接到末级压缩机714的出口，出口连接到首级加热器751的工质进口。

介绍了整个发动机的组成部份和连接关系之后，还有必要进一步描述一下整个发动机的工作原理，以使本技术方案能更加容易实施。

压缩机71从大气中吸入空气，该吸入的空气即是发动机热力循环的工质，简称为发动机工质,在不引起混淆的情况下，也简单地称为工质。

工质在各级压缩机中被压缩，压力逐级升高，温度也会升高，但每两级压缩之间安装了散热器74，通过散热器74的合理匹配，最终可使每级压缩机的工质进口和出口的温度相近，并最终实现整个压缩过程接近于等温压缩。

同样，工质在各膨胀机中膨胀，压力逐级降低，到末级降低到接近于大气压力。工质在每级膨胀机74中膨胀后，温度会降低；当然，能量也就减少；此时，通过加热器75从热传输工质5中获取热量，即获取能量，增加发动机工质的能量；膨胀机72获取到能量，从而可不断向外部输出机械能（用于发电或其它用途），完成热能到机械能的转换。

如上所述，通过多级压缩、多级散热、多级膨胀、多级加热的方式，使发动机工作在由两个接近于等温过程、两个接近于等压过程的热力循环过程中，如图9所示。进一步说明如下：

1-2过程：由多级绝热压缩过程和多级等压降温过程组成，整个过程的最高温度与最低温度相近，所以，称为近似的等温压缩过程，这个过程分别在各级压缩机与散热器中进行；

2-3过程： 这个过程发生在回热器76和首级加热器751中完成，从末级压缩机714出来的发动机工质温度在压力不变(由于这两个散热器的工质阻力较小，压力变化可忽略不计)的情况下，获取来自于太阳能集热装置1的热量(能量)，温度升高到较高温度值（如图中所示的410℃左右）；

3-4过程： 这个过程发生在各级膨胀机72和加热器75之中，由于这个过程中，工质的最高温度与最低温度差距不大，所以，可认为是近似的等温膨胀过程。在这个过程中，发动机不断吸收来自于太阳的热能(即来自于太阳能集热器或蓄热装置的热能)，实现热能或太阳能到机械能的转换；

4-1过程：这个过程提指发动机工质从末级膨胀机724出来之后进入大气中的过程，包括工质在回热器76中的降温换热过程。由于整个过程的压力变化非常小，所以可称为“等压降温”过程。

图9中还提供了各过程的温度变化值，可用作为实施时的参考设计参数。

上述热力循环中，压缩过程的平均温度与膨胀过程的平均温度是关键参数；两个温度的差值越大，则热力循环的效率越高；膨胀过程的平均温度越高，则热力循环的效率也越高。

如果对比目前光热发电系统中的蒸汽轮机热力循环的这两个温度，我们可以发现，本技术方案中的平均膨胀温度更高，平均压缩温度更低，所以，本技术方案可使热力系统的效率有效提升。

为进一步提高光热储能发电系统的效率，本技术方案提供一种提升换热效率的方法，具体是：采用热管式换热器，包括集热器中的吸热器124、发动机系统中的加热器75、散热器74、回热器76等均采用热管式换热器。

由于这几种换热器的具体应用位置或场景有所不同，所以，换热器的设计方法都必须进行变化。下面，对这几种换热器的具体实施方案进行说明。

首先介绍用于吸收来自太阳能聚光镜辐射的热量的吸热器124如何使用热管换热原理，这里提供一种优选的吸热器实施方案。

吸热器124在本说明中，属于集热装置1的一部份，所述集热装置1还包括：塔柱112、横梁111、热传输工质流入管14、热传输工质流出管15，如图10所示。

吸热器12吊装、悬挂于横梁111的一端；

参见图11， 整个集热器12包括：保温帽盖121，反光镜122，吸收镜123，吸热器124；而吸热器124又由气体集管1241，液体集管1242，分液管1243，吸热管1244等部份组成；

气体集管1241，液体集管1242，分液管1243，吸热管1244等管路组成一个吸热器124即为特制的、适合于该应用场景的热管式换热器；液体集管1242安装在气体集管1241的上方，吸热管1244安装于气体集管1241的下方，沿气体集管1241轴线方向均匀分布；分液管1243安装于液体集管1242的下方，贯穿气体集管1241后，插入到吸热管1244的内部；为了使吸热管1244的表面能充分有效地被利用于吸收太阳能光线的能量，吸热管1244做成锥形，其中直径较小的一端为闭口端，另一端为开口端。

这种形状和结构的吸热器124，就是本实施例的优化的热管式换热器结构，而且适用于“热传输工质5”为气液二相状态的物质。

以气液二相流热传输工质为例，液态的热传输工质5从热传输工质流入管14进入到液体集管1242，再通过分液管1243流入到吸热管1244中，然后在吸热管1244中吸收太阳能热量，蒸发成为气体，进入到气体集管1241，再由热传输工质流出管15流出，这个过程是一个热管换热循环过程。

这种热管式换热器的结构，使得吸热过程可以利用热管原理，也使得热传输工质5可以使用汽液二相流物质，从而有利于缩小热传输管路的直径，减小安装尺寸。

实际上，这种换热器的结构形式，同样适用于“熔盐”热传输工质，所以，这种换热器结构具有通用性。

还有一个重要优势，这种换热器结构使得该换热器能够充份利用集热器12内部的整个空间，而不是像目前传统的塔式光热熔盐吸热系统的管屏式换热器只能利用塔顶圆柱面范围的面积。因此，这种吸热器的体积相对于传统的吸热器的体积可以大幅度缩小，整个吸热器的重量也大幅度降低，进而吸热器外表面积减少、散热损失减少、热效率提高。

根据上述设计方案，本专利实际实施过程中，还可以对热管式换热器的结构、形式做适当的变化，这些变化也包含在本专利的保护范围之内。

加热器采用热管式换热器同样有利于本专利的实施，但仍需要根据本专利技术的总体技术方案和应用场景做特别的设计，推荐的一个设计方案参见图12。

该图表达了一个由3排热管换热组件的组成的加热器(实际实施时，根据需要增加加热器的排数)，其上部用于发动机工质的吸热升温，下部用于热传输工质的放热降温。

图13表达了一种热管式散热器的结构原理，散热器上部换热表面流通的是室外空气，下部流通的发动机工质。通过这种换热方式，使压缩机组流出的发动机工质得到冷却。

图14表达了一种热管式回热器的结构原理，回热器上部流通的是来自末级压缩机的发动机工质，经过回热器后，温度有较大幅度的上升；回热器的下部流通的是来自末级膨胀机的发动机工质。

通过这个换热过程，回收了末级膨胀机排出的发动机工质中的热量，提升了发动机的热效率。

现在再回到图1，对热传输管路4的实施方案进行说明。

整套热传输管路4由集热高温管41、集热低温管42、发动机输入管43、发动机输出管44、蓄热高温管45、蓄热低温管46等主要管路组成。

为描述方便，图1中，还绘制了这些管路的连接接口位置，分别是：

C1 集热高温管接入口，该接口与各吸热器热传输工质流出管15连接，

C2 集热低温管接出口，该接口与各吸热器的热传输工质流入管14连接，

C3 发动机输入管接口，该接口连接到发动机热传输工质输入总管77，

C4 发动机输出管接口，该接口连接到发动机热传输工质输出总管78，

C5 蓄热装置高温接口，指与蓄放热高温总管36连接的接口，

C6 蓄热装置低温接口，指与蓄放热低温总管35连接的接口，

C7 蓄热进入阀接口，靠近热传输工质动力循环装置6且与蓄热进入阀62进口相连接的接口，

C8 放热进入阀接口，靠近热传输工质动力循环装置6且与放热进入阀61进口相连接的接口，

C9 蓄热流出阀接口，靠近热传输工质动力循环装置6且与蓄热流出阀出口65相连接的接口，

C10 集热蓄热发电三通接口，指集热高温管、蓄热高温管、发动机输入管三根管子连接在一起的位置的三通接口；

如图1所示：

集热高温管连接在接口C1与C10之间，

集热低温管连接在接口C2与C9之间，

蓄热高温管连接在接口C5和C10之间，

蓄热低温管连接在接口C6和C7之间，

发动机输入管连接在接口C10和C3之间，

发动机输出管连接在接口C8和C4之间。

采用这种管路连接方式，再利用热传输工质动力循环装置6相关阀门的切换，就可以实现蓄热、放热、发电等多种工作模式。

为进一步理解所述热传输管路系统的工作原理，接下来介绍热传输工质动力循环装置6的组成和工作原理。

如图1所示，该装置包括：放热进入阀61，蓄热进入阀62，储液器63，工质循环泵64，蓄热流出阀65，放热流出阀66等部件和相应的管路；

打开蓄热进入阀62和蓄热流出阀65，关闭放热流出阀66、放热进入阀61即可实现纯蓄热工作模式；

打开蓄热进入阀62和蓄热流出阀65，关闭放热流出阀66，不关闭放热进入阀61即可实现同时蓄热与发电的工作模式；

关闭蓄热进入阀62和蓄热流出阀65，打开放热流出阀66，打开放热进入阀61即可实现利用蓄热进行发电的工作模式，即放热发电工作模式。

储液器63用于储存必要的热传输工质5，以调节系统在高温与低温两种状态时，热传输工质5的体积变化，并保证管路系统的工作压力，另外，还可避免工质循环泵64的进口出现负压状态。

为保证工质循环泵64的进口始终为液体，整套热传输工质动力循环装置6安装在低于蓄热装置3的位置；同样，工质循环泵64还需要安装在低于储液器63的位置。

为充分说明本光热储能发电系统的实施方式，还需要对系统中的热传输工质做进一步的说明。

集热器12、蓄热装置3、热传输工质动力循环装置6、发动机7之间利用热传输管路4进行相互连接，形成一个完整的工质循环系统；热传输工质5充注在这个系统中。

为使该系统有良好的热循环工质使用的通用性，如前所述，本实用新型对蓄热装置3、吸热器124、发动机的加热器75、热传输工质动力循环装置6等都提供了具体的设计方案，使本光热储能发电系统具有良好的适用性、通用性，即：既可以使用熔盐作为热传输工质，也可以使用气液双相状态物质作为热传输工质。

在前面的内容中，对光热集热、蓄热及热能到机械能的转换等过程和方法进行了详细的说明，具体实施过程中，按这些说明可完成热到机械能的转换，显然，将发电机8与发动机7同轴连接后，即可实现太阳能光热到电能的转换，在此不再赘述。

综上所述，在光热储能发电领域，这是一个全新的系统，该系统综合利用了多种集热、蓄热、热传输、发动机热力循环的一系列创造性技术方案，使得该系统在多个环节（包括但不限于：太阳能镜场、集热装置、蓄热装置、发动机、热传输）提高了热效率，降低了建造成本或降低后期运行过程中的维护费用。

该系统在具体实施过程中，还可根据上述介绍及相关技术原理，进行适当的改变，这些明显的、易识别的相关改变也包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种光热储能发电系统，包括：光热储能系统和发电系统；所述光热储能系统包括：太阳能镜场、集热装置、蓄热装置、热传输管路、发动机工质、热传输工质、热传输工质动力循环装置；所述发电系统包括发动机和发电机，其特征是：

所述发动机工质为空气，所述热传输工质为熔盐或二相流物质；

所述集热装置的数量为多个，采用多行与多列的布局方式且行距和列距相等；

所述太阳能镜场包括多个镜场模块，各镜场模块包括多行和多列太阳能聚光镜，每行与每列的聚光镜数量相等，行距与列距均相等；每个镜场模块的中心位置设置在对应集热器在春分或者秋分日中午12点所形成的影子O点；正方形镜场矩阵的半长径为r=0.5h·tanθ~3h·tanθ，其中h是集热器的安装高度，θ是光热储能发电系统所在地的纬度；

所述热传输工质动力循环装置驱动所述热传输工质并使其在所述集热装置、蓄热装置、热传输管路、发动机中循环流动。

2.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：所述太阳能镜场分为固定指向镜场区和变化指向镜场区两部分；所述固定指向镜场区位于靠近集热器的镜场区域；所述变化指向镜场区位于远离集热器的位置。

3.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：所述集热装置包括集热器和塔架，所述塔架包括塔柱和横梁；所述塔柱固定在地面上，横梁安装固定在塔柱的上部；所述集热器安装固定在所述横梁上远离塔柱的一端。

4.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：

所述蓄热装置包括：蓄热介质、蓄热介质容器、蓄放热换热器、热传输工质、蓄放热高温总管、蓄放热低温总管；

所述蓄热介质为沙粒，蓄热介质填充于所述蓄热介质容器内部；

所述蓄放热换热器包括多个蛇形管换热器，蛇形管内为热传输工质的流通空间；

所述蛇形管换热器的蛇形换热管管路分布于蓄热介质之间；

各蛇形管换热器的高温端口并联连接到蓄放热高温总管，各蛇形管换热器的低温端口并联连接到蓄放热低温总管。

5.根据权利要求4所述的光热储能发电系统，其特征是：所述蓄热装置的最高蓄热温度与放热后的最低温度之间的差值为60℃到135℃之间。

6.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：

所述发动机包括压缩机组、膨胀机组、散热器组、加热器组、回热器、转子轴，所述压缩机组、膨胀机组用所述转子轴同轴串接在一起，所述发动机的工质热力循环包括依次完成的近似等温压缩过程、等压升温过程、等温膨胀过程、等压降温过程。

7.根据权利要求6所述的光热储能发电系统，其特征是：

所述压缩机组包括由转子轴依次机械连接的首级压缩机、次级压缩机、多个中间级压缩机以及末级压缩机；所述各级压缩机为离心式或轴流式类型；

每两级压缩机之间设置发动机工质管路，所述发动机工质管路的两端分别连接前一级压缩机的工质出口和后一级压缩机的工质进口；

所述散热器组包括首级散热器、次级散热器、多个中间级散热器、末级散热器，各级散热器安装在对应的各级压缩机的发动机工质管路中，各级散热器为发动机工质与大气的热交换器或者是发动机工质与水的热交换器；

所述各级散热器的热侧进口连接到前一级压缩机的工质出口，热侧出口连接到后一级压缩机的工质进口；当散热器采用发动机工质与大气的热交换器类型时，散热器冷侧进口和出口均与大气连通；当散热器采用发动机工质与水的热交换器类型时，散热器冷侧进口和出口均与冷水系统连通。

8.根据权利要求6所述的光热储能发电系统，其特征是：

所述膨胀机组包括由转子轴依次机械连接的首级膨胀机、次级膨胀机、多个中间级膨胀机以及末级膨胀机；所述各级膨胀机为透平式类型；

每两级膨胀机之间设置发动机工质管路，所述发动机工质管路的两端分别连接前一级膨胀机的发动机工质出口和后一级膨胀机的发动机工质进口；

所述加热器组包括首级加热器、次级加热器、多个中间级加热器、末级加热器，各级加热器安装在对应的各级膨胀机的发动机工质管路中；

各级加热器为发动机工质与热传输工质的热交换器；

所述首级加热器热侧的进/出口与所述热传输工质管路连接，冷侧进/出口分别与末级压缩机发动机工质出口/首级膨胀机的发动机工质进口相连接；次级加热器、中间级加热器、末级加热器热侧的进/出口与所述热传输工质管路连接，冷侧进/出口分别与前一级膨胀机发动机工质出口/后一级膨胀机的发动机工质进口相连接。

9.根据权利要求6所述的光热储能发电系统，其特征是：所述回热器的冷侧进口连接到末级压缩机的工质出口，冷侧出口连接到首级膨胀机的工质进口；其热侧进口连接到末级膨胀机的工质出口，热侧出口连通到大气。

10.根据权利要求7所述的光热储能发电系统，其特征是：所述压缩机组的每级压缩机将发动机工质压缩之后，工质的温升为20℃到60℃之间。

11.根据权利要求8所述的光热储能发电系统，其特征是：所述膨胀机组的每级膨胀机将发动机工质膨胀之后，工质的温降被控制在20℃到60℃之间。

12.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：

热传输工质动力循环装置包括储液器、工质循环泵、蓄热进入阀、放热进入阀、蓄热流出阀、放热流出阀、蓄热进入阀接口、放热进入阀接口、蓄热出口阀接口及相关管路；

蓄热进入阀的进口连通到蓄放热低温总管，出口连通到储液器进口；

放热进入阀的进口连通到各加热器出口管路，出口连通到储液器进口；

储液器出口连通到工质循环泵的进口；

工质循环泵的出口连通到蓄热流出阀、放热流出阀的进口；

放热流出阀的出口连通到蓄热进入阀进口；

蓄热流出阀出口连通到集热器的热传输工质流入管；

所述储液器安装在低于所述蓄热装置的位置；

所述工质循环泵安装在低于储液器的位置。

13.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：

所述热传输管路包括集热高温管、集热低温管、发动机输入管、发动机输出管、蓄热高温管、蓄热低温管；

集热高温管的一端连接到各集热器的热传输工质流出管，另一端与蓄热高温管对接；

集热低温管的一端连接到各集热器的热传输工质流入管，另一端连接到热传输工质动力循环装置的蓄热流出阀出口；

发动机输入管的一端连接到发动机各级加热器的热传输工质进口，另一端与蓄热高温管对接；

发动机输出管的一端连接到发动机各级加热器的热传输工质出口，另一端连接到热传输工质动力循环装置的放热进入阀进口；

蓄热高温管的一端连接到蓄热装置的蓄放热高温总管，另一端与集热高温管和发动机输入管对接；

蓄热低温管的一端连接到蓄热装置的蓄放热低温总管，另一端连接到热传输工质动力循环装置的蓄热进入阀进口。

14.根据权利要求1所述的光热储能发电系统，其特征是：集热器包括保温帽盖、太阳能接收镜及吸热器；所述吸热器安装于所述保温帽盖、太阳能接收镜所围成的空间之内；所述吸热器为热管式换热器。

15.根据权利要求14所述的光热储能发电系统，其特征是：所述热管式换热器包括至少一个套管式换热器，该套管式换热器包括液体集管、气体集管、分液管、吸热管，所述分液管和吸热管均为多根；所述液体集管位于气体集管的上方且与气体集管平行；所述吸热管为一端封闭另一端开口的管子，各吸热管轴线与地面垂直安装且各吸热管开口端沿气体集管轴线方向均匀分布并对接于气体集管的下部；所述分液管与吸热管同轴安装；所述分液管的两端均为开口端；各分液管的一端与液体集管的下部对接，另一端贯穿气体集管后插入到吸热管中。

16.根据权利要求15所述的光热储能发电系统，其特征是：所述吸热管为锥形管，锥形管直径较小的一端为封闭端，直接较大的一端为开口端且与所述气体集管的下部对接。