[发明专利]具有多管接收器的太阳能集热器，使用所述集热器的太阳能热电站以及用于运行所述电站的方法

说明书

技术领域

本发明包括在太阳热能技术领域中，更具体地，包括在圆柱状集热器领域以及安装有所述集热器的电站的领域中，无论这些电站是直接蒸汽生成电站还是使用载热流体在连续的换热器中产生蒸汽的电站。

背景技术

太阳热能技术的总体原理基于集中太阳辐射以加热载热流体并且产生电能的构思。太阳能的收集和聚集在太阳热能电站的发展过程中是最大的挑战之一。现在有两种主要类型的聚集器技术：点聚集和线聚集。线聚集技术由于具有较少的自由度因此更容易安装，但是其聚集系数较低并且因此可能达到的温度比点聚集技术低。

在点聚集器的范畴中，抛物面聚集器以及中心塔都是很著名的。在线聚集技术范畴中，抛物线槽型太阳能聚光器（PTC）是最成熟的聚集系统但是一些新的菲涅尔类型的线聚集器（FLC）现在也开始出现。

菲涅尔集热器包括主要和辅助系统。主要系统由一系列平面或轻微弯曲的反射镜的平行线形成，其具有用于发射并指引太阳辐射朝向辅助系统的移动结构。辐射到达辅助系统的开口并且被一些反射镜改变方向朝向假想的聚焦“管”，在假象的聚焦“管”处安装有吸收器管。

辅助系统被升高数米位于反射镜的区域上方并且用于聚集由主要系统发射的太阳辐射，使其朝向吸收管。

吸收管在独立于集热器的空间中保持不动，集热器作用于跟踪太阳。再聚热器具有两个积极的效果：它使得集热表面增加，防止射线逃离并且促进了主要区域中聚热的提高。此外，由于这些线非常接近，这种类型的集热器有利于更加紧凑地使用土地。

最终，位于反射镜区域下方的土地可以用于除了发电以外的其它用途。这些线与参数圆柱状集热器相比很小，由此风力载荷更低并且结构更轻。

抛物槽技术与菲涅尔集热器技术相比更加成熟并且具有深远的历史以证明其能够大规模地安装。这种技术从1980年代开始就已经进行商业安装并且具有优越的性能。从那时开始，已经证明其在成本和产出上都具有显著的优点。当前，有300MWs的在运行，400MWs的在建造并且在全球范围内正在推进大约6GWs的技术。

抛物槽技术基于太阳跟踪并且通过位于抛物槽集热器焦线上的高热效率接收管聚集太阳射线而运行。

太阳能领域的抛物槽技术的主要部件如下：

抛物槽反射器：抛物槽反射器的用途是反射并聚集落在表面上，落到吸收管的直接太阳辐射。镜状表面上具有通过放置在为其提供足够的刚度的支撑体上的银膜或铝膜。当前，支撑装置经常采用金属板，玻璃以及塑料。抛物槽反射器被认为是主要反射器。

管状吸收管：通常，吸收管被描述为包括两个同心管的管状物，被真空层分开或不分开。内管中流通有被加热流体，其由金属制造而成并且外管由玻璃制作而成。

太阳跟踪系统：最常见的跟踪系统包括围绕纵向轴以如下方式旋转集热器的抛物槽反射器的装置，即太阳射线总是垂直落在纵向轴上并且平行于抛物槽的光轴。

金属结构：集热器的结构用于为组成集热器的各个部件的集合体提供刚性。

传统上，载热流体或热传递流体，通常为合成油，流动通过吸收管，通过聚集的太阳射线被加热到大约400摄氏度。油被泵送通过一系列处于高温的热交换器以产生过热蒸汽。

然而，在最近几年，采用抛物槽集热器直接产生蒸汽的技术已经在不断发展。这种技术（被称为DSG）取消了在太阳能阵列中对中间热传递流体的需要。水被引导直接通过接收管的内部并且吸收由集热器反射的能量，将水从液体状态转变成饱和水蒸汽并且随后变成过热蒸汽。

在这两种情况下，蒸汽中的热量通过传统的蒸汽机和交流发电机被转换成电能。

在采用合成油的情形下，DSG技术具有如下特征：

a)用油代替水

b)它使得太阳能阵列的最大温度提高，在使用油的情形下，通过油的降解（400℃）推动由此使其能够在更有效的能量循环中运行。

c)当前太阳能阵列更高的性能归因于集热器的平均运行温度稍微低于采用油的系统，此外在油/水换热器中必需的温度跃变被消除。

d)换热器系列，膨胀罐以及涉及油的使用的其它系统的投资成本减少

e)自身消耗减少。

f)由于热油在12℃冻结，避免了在冬天油发生冻结的问题。