[发明专利]太阳能热电厂和与其一起使用的两用管道

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热电厂。具体地，本发明涉及配置成用于存储热能的太阳能热电厂。

背景技术

在对全球变暖的诸多担忧以及对不可再生能源的耗尽和不断增长的电力需求二者的预测中，能量供应商越来越追求可替代的主要能量源。一种这样的能量源为太阳能，以及一种利用太阳能的方式是借助太阳能热电厂。

一种类型的太阳能发电厂利用“辐射集中器收集器”，该辐射集中器收集器通过例如使用镜射表面或透镜而将太阳辐射聚焦在较小区域上来集中太阳辐射。在此系统中，典型地为抛物线型的反射器接收（聚焦）入射的太阳辐射并且将其反射到辐射吸收器上，该辐射吸收器被形成为管。管式辐射吸收器由经处理的玻璃外壳管同心包围以限制热量损耗。收集器系统进一步包含跟踪太阳的装置。

管式辐射吸收器由具有涂层的金属制成，该涂层具有高太阳辐射吸收系数以使反射离开反射器的太阳辐射所给予的能量传递最大化。热传递流体（其典型地为诸如油的液体）在管式辐射吸收器内流动。

热能由热传递流体传输以对热电厂供电从而驱动其一个或多个发电系统，从而按照传统方式发电，例如通过将每个涡轮的轮轴耦合到发电机。热电厂的一个这种实例为蒸汽发电厂，该蒸汽发电厂使用提供给其的热能来产生蒸汽从而驱动其涡轮，该涡轮转而驱动发电机，因而发电。

除了使用直接和/或集中的太阳辐射（如上所述）来根据需要加热热传递流体之外，某些热能会从热传递流体传递到诸如熔盐的热存储介质以供存储。可以在无可用太阳辐射或者太阳辐射不足时的稍后时间点使用所存储的热能来加热热传递流体，使得能够驱动热电厂的涡轮。

发明内容

根据本发明一个方面，提供了一种太阳能热电厂（solar thermal power plant），该太阳能热电厂包括热电厂（thermal-electric power plant）和太阳能收集系统，该太阳能收集系统与该热电厂连通以提供热量到该热电厂从而用于驱动该热电厂的操作并且设计成通过流过其的热传递流体来促进对入射太阳辐射的热能的捕获从而提供热量；该太阳能收集系统包括：

·一个或多个太阳能收集器，其配置成用于捕获；以及

·至少一个两用管道，其配置成用于将被加热的热传递流体运送到热电厂，该两用管道包括用于通过其运送热传递流体的供应室以及与该供应室热连通且流体隔离的至少一个存储元件，并且配置成用于存储热能从而提供用于驱动热电厂的操作的热量。

存储元件设计成存储一定量的热能，该热量足以驱动热电厂的操作达大量的时间，例如用于夜间操作的若干小时。特别地，它可以设计成存储足够的热能，使得来自热电厂的热耗尽的热传递流体（即，其热能已经用于驱动热电厂）可以被存储元件加热到足够的温度以进一步提供热量用于驱动其操作。例如，管道内存储元件的热能存储的量可以足以将一定量的热传递流体（其等于太阳能收集系统内热传递流体的体积）从其热耗尽时的温度提升到足以驱动热电厂操作的温度，或者提升到其在太阳能收集器内典型地被加热的温度。

太阳能热电厂可配置成选择性地在下述之一中操作：

·直接太阳能模式，其中热传递流体在太阳能收集系统内由入射太阳辐射加热，被加热的热传递流体从太阳能收集系统经由供应室流到热电厂从而提供热量到热电厂以驱动其操作，并且用于加热存储元件；以及

·太阳能释放模式，其中热传递流体在供应室内由存储元件加热。

太阳能热电厂可配置成促进由经由供应室流到热电厂的热传递流体对存储元件的加热。

供应室和存储元件可以同心布置。例如，存储元件可以被供应室环绕，或者供应室可以被存储元件环绕。

两用管道可包括设置在单个供应室中的多个存储元件。

每个所述供应和存储元件可以沿着两用管道的基本上整个长度延伸。

两用管道可以是热绝缘的。

太阳能收集器可包括抛物线型太阳能集中器，其具有用于运送将由所捕获的入射太阳辐射加热的热传递流体的管式辐射吸收器。管式辐射吸收器可以与两用管道流体连通，或者其可构成两用管道。

两用管道可以是总管道，其配置成用于将被加热的热传递流体从太阳能收集系统运送到热电厂。

太阳能热电厂可进一步包括至少一个旁通管道和控制阀，其选择性地可配置成用于使太阳能收集器经由旁通管道与热电厂流体连通，使得被加热的热传递流体可以从太阳能收集器运送到与存储元件热隔离的热电厂。

存储元件可包括存储室，该存储室包括在其中的与所述供应室流体隔离的热存储介质。热存储介质可选自包括显热存储材料、相变存储材料和热化学存储介质的组。