[发明专利]一种双轴跟踪竖向槽式太阳能采热单元阵列的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双轴跟踪竖向槽式太阳能采热单元阵列的发电系统。

背景技术

本发明涉及的是聚焦型太阳能热能技术发电（Concentrating Solar Power，简称CSP），通过大面积反光镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热水或其他工质，最终产生高温高压的蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电或其他利用。目前国际上已经在使用的三种热能采集结构：塔式、蝶式、槽式结构形式，其中槽式太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电利用技术。但是目前所有使用的方式都是横向结构组成的横槽式太阳能采热系统。横向组成的槽式太阳能采集系统存在的主要问题在于：1 不能够进行一次热能转换，即不能采用水直接蒸发为蒸汽，一般多是采用二次工质热转换的方式，所以造成效率低成本高，2 单组采热系统的组合长度受到限制，3 横槽式太阳能采集系统很难实现双轴跟踪，控制技术难度成本高，不能发挥其高效率，4 横槽式太阳能采集系统由于其结构的原因风阻力大从而造成了机械强度要求提高，5 两次循环工质的补入需要消耗电力的输送泵，而由于泵所输送的为高温高压工质，输送泵在高温高压的工作环境下使用，所以使输送泵寿命和维护运行成本上升，目前横槽式热能采集系统最大存在的问题是投资成本远高于煤电，这也是障碍商业大规模发展的关键问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中聚焦型太阳能热能技术发电系统所存在的上述问题，提供一种双轴跟踪竖向槽式太阳能采热单元阵列的发电系统。本发明设计一种双轴跟踪竖向槽式太阳能采热单元阵列的发电系统，包括蒸汽轮机、发电机、总供水管道、总蒸汽输送管道、连通管、太阳能采热单元阵列，其特征在于：太阳能采热单元阵列中的太阳能采热单元由连通管相互连接，太阳能采热单元阵列输出的总蒸汽输送管道连接蒸汽轮机，蒸汽轮机的输出轴连接发电机，蒸汽轮机的回水管连接总供水管道，总供水管道上串接有补水加压装置再接入太阳能采热单元阵列。其特征在于：所述的太阳能采热单元阵列中的太阳能采热单元为双轴跟踪竖向槽式太阳能加热单元。其特征在于：所述的太阳能采热单元阵列的连接为所有太阳能采热单元相并联。其特征在于：所述的双轴跟踪竖向槽式太阳能加热单元由机架、安装基座、反射镜托架、反射镜、加热管构成，机架由水平转轴安装在安装基座上，机架由仰角驱动装置驱动，有一支架，支架的上下两端由转轴连接机架的前部，在支架的后部安装有反射镜托架，在反射镜托架上安装有反射镜，在机架上安装有加热管，加热管竖向安装，支架的转轴与一转角驱动执行机构相连接，反射镜的聚焦为一竖向聚焦线，加热管位于反射镜的聚焦线上。其特征在于：加热管的一端为输入端，由连通管接总供水管道，加热管的另一端为输出端，由连通管连接总蒸汽输送管道。其特征在于：机架的水平转轴位于整个竖向槽式太阳能加热单元的纵向重心线上。其特征在于：所述的补水加压装置为气压补水装置，由高位水箱、进水管、出水管、蒸汽源组成，进水管外接总供水管道，进水管内接高位水箱，在蒸汽源上接有一分支管，分支管上串接有蒸汽换向阀，分支管末端连接压气水缸，压气水缸的底部连接有进出水管，进出水管一端由单向阀连接高位水箱底部，进出水管另一端由单向阀连接出水管，出水管接总供水管道，压气水缸的顶端接蒸汽发生器的分支管末端，压气水缸内设置有一块自浮活塞，压气水缸的底部由出口连接进出水管。其特征在于：压气水缸可以有多个并列。本发明的优点采用的聚光镜(罩)和集热蒸发管竖向安装形式，使其结构达到间洁化、标准化、经济化，并且可以解决所有目前横向槽式太阳能热能应用技术所面临的难题(抗风结构、直接水蒸汽蒸发、二次交换、双轴跟踪、控制技术、建设投资成本等)。竖向槽式结构取代了横向热能交换的控制技术难度而采用导热工质进行二次交换的模式，完全可以采用水单回路直接蒸发形式，不同于已应用的横向槽式太阳能技术，改变了二次(高温工质)交换模式，取消了阵距长度的限制，提高了系统效率，不需要二次交换设备的投入，降低了技术成本和设备成本。竖向槽式结构安装的形式大大的减少了风阻力，提高了抗风能力，对结构抗风阻的强度要求降低，从而减少了结构成本和控制成本。竖向槽式结构安装形式的太阳能反光集光采热系统，采用双轴跟踪可以比较容易实现，从而很大程度的提高了太阳能的利用效率，单位面积热效能量提高37.7%，跟踪所需要的技术难度和机构要求有很大程度的降低，节约大量的建造成本，竖向槽式结构安装形式的跟踪机构可以采用阵列双向联动连接，可以做到整个区域系统光照聚焦的完全同步一致性，降低了跟踪执行机构的技术难度和数量,降低了建设投资成本，太阳能采集自动跟踪集群区域控制技术，使得控制设备的数量得到明细减少，只需要一套就可以满足整个区域的执行控制，使投入成本减少。改变了目前国际通用的结构形式，从而使得槽式太阳能热能技术的应用更加具有优势，本专利的实现可以使太阳能热能利用提高效率35%以上（计算值为37.7%），降低投资成本50%-70%，(参考文选:中国新能源杂志: Luz公司建造费用由5976美元／千瓦降低到3011美元／千瓦，发电成本由26．3美分／千瓦时降低到12美分／千瓦时)。所以本发明技术的推广应用已经完全具备商业开发应用的条件。