[发明专利]用于太阳能聚焦发电设备的热载体系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚焦发电设备的热载体系统，特别是用于抛物面槽式太阳能聚焦发电设备，可以为工业和家庭使用。

应该看到，本文的术语“太阳能聚焦发电设备”是指以下任何太阳能发电设备，其中太阳辐射通过透镜(如菲涅尔透镜)或适当形状的镜子(如抛物面反射镜)或抛物面槽或现有技术中已知的其它任何适当的装置聚焦在包含在合适容器(例如接收管)中的热载体上，从而利用所产生的热量。

背景技术

聚焦太阳能以获得热量来源的原则或许可以是阿基米德发现的。然而只有在近代，太阳能聚焦发电设备才成为可行。特别是最可靠的技术使用抛物面的槽作为热太阳能聚焦器。太阳能发电设备包括串联连接起来的、由线性的抛物面收集器制成的、且沿数百米长的平行线设置的模块化结构。每个收集器由抛物面形的反射器制成，其将太阳光聚焦在沿焦线(focal line)放置的接收管上。热载体的流体通过接收管道泵出，将热量提供到位于太阳能发电设备中心的热电站。所述热量用于产生蒸汽，所述蒸汽使电涡轮发电机组运行。

第一个这种类型的发电设备在80年代初在莫哈韦沙漠(Mojave Desert)修建。在欧洲最大的发电设备-Andasols目前在西班牙按照相同的基本方案建立。所有这些工厂使用易燃的和有毒的矿物油作为热力工作流体。这种导热油是有局限的，特别是大约400℃的最高温度。超过这个阈值，存在点燃燃烧反应的相当大的风险。这意味着，所述工厂的效率必然是偏低的。

在意大利的Enea实验室中，已经开发了阿基米德计划以克服导热油的局限。在这种情况下，工作流体是通常作为肥料使用的熔融盐的混合物，即60％的硝酸钠和40％的硝酸钾。它们可以安全地用于高达约550℃，但仍然存在的严重问题是在低于约200℃时它们会凝固。这意味着主回路必须在夜里也保持工作，使用储存的热或者甚至利用外部能源来加热。此外，由于有效的蒸汽涡轮机在至少500℃的温度操作，所储存的有效热量是有限的。

这种太阳能聚焦发电设备的两个重要组成部分是(在太阳能集热器中的)接收管和蓄热器。

目前市场上最先进的接收管是所谓Angeloantoni(安吉拉通力)的接收管，它也是在阿基米德计划的框架中开发的。它是由一个通过超黑技术变黑的金属管构成，所述金属管插入到一个玻璃管中。在金属管和玻璃管之间形成真空以产生有效的热绝缘。总体来说，这个管是非常有效的，但也是易碎的，因为两个同心的管由不同的材料即玻璃和金属制成，它们具有不同延展系数。如果所述回路保持为总是以在高端下连续流动的工作流体来操作，这一限制不是特别严重，但在其中工作流体被暂停以冷却的任何情况下，它都是不可接受的。

然而，蓄热器允许在长时间没有太阳辐射的情况下也产生蒸汽。在有些情况下，如Andasol发电设备，其中热储存在熔融的盐库中。阿基米德计划也是这样做的。更创新的计划是澳大利亚克伦刻里(Cloncurry)发电设备，它是一种塔式发电设备，与槽式发电设备的方案完全不同，它将热存储在塔顶部的纯化石墨块中。但是由于散热是一种严重的限制，仍然没有人试图将热储存超过几个星期的较长时间段。

有关太阳能聚焦发电设备的专利或专利申请也是已知的。

WO 2009/004476公开了一种采用熔盐技术来生产和积累太阳能模块组件。所述组件包括用于积累熔盐的箱、用于捕捉太阳光线的反射体、管状集热器、抛物状本体、传递回路和返回回路。

管式集热器面对抛物状的本体，所述传递和返回回路在其一侧与所述箱连通，且在其另一侧与集热器连通以通过所述集热器提供熔盐。蓄热箱设置在位于集热器下面的一个位置，所述传递回路和返回回路被设置为能够通过熔盐的重力而卸料到蓄热箱中。

WO 79/01004描述了一个太阳能系统，包括收集器、接收器、热能蓄能器和热能转移系统。收集器用来收集和聚焦太阳辐射，与收集器相关的接收器用于将收集器聚焦的辐射转换成热能，热能转移系统用于将从收集器接收到的热能传输至热能蓄能器。热能蓄能器包括易熔盐的混合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于太阳能聚焦发电设备的热载体系统，它将以简单和经济有利的方式解决以上所讨论的一些弊端。

根据本发明，权利要求1中提供了用于太阳能聚焦发电设备特别是用于抛物面槽式太阳能聚焦发电设备的热载体系统，其中包括固态热载体。

特别是，通过基于固态热载体的固态系统克服了太阳能聚焦发电设备的大部分目前的限制，所述固体热载体优选地通过螺旋传输器推出。