[实用新型]槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电系统，特别是一种太阳能热发电系统。

背景技术

现有技术中，关于槽式太阳能热发电技术与菲涅尔式太阳能发电技术概述如下。

1、槽式太阳能热发电技术。

槽式太阳能热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置。

槽式太阳能热发电系统主要包括以下五个子系统。

（1）集热子系统，是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。热接收器采用真空管式；跟踪方式采用一维跟踪，南北向布置方式。

（2）蒸汽发生子系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。工质为导热油，采用双回路，即接收器中导热油被加热后，进入蒸汽发生子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机系统发电。

（3）发电子系统，基本组成与常规发电设备类似，但需要配置一种专用控制装置，用于太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换，或用于太阳能加热系统与辅助能源加热系统混合工作。

（4）储热子系统，在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠热储能系统储存的能量维持系统正常运行一定的时间。

（5）辅助能源子系统。在夜间、阴天或其他无太阳光照射的情况下，可以采用辅助能源系统提供热量。

槽式太阳能热发电技术是目前世界上最成熟的，也是目前唯一实现商业化运行的太阳能热发电技术。槽式太阳能热发电技术的优势在于：系统结构紧凑，其太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式系统的要小30%左右；槽式抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的槽式抛物面聚光器加工简单，制造成本较低；太阳能槽式发电不需太高的建筑，其跟踪系统只需一维同轴跟踪即可实现多个集热器的实时跟踪，减少跟踪系统难度和费用。

目前，槽式太阳能热发电技术的主要技术制约难点是集热工质（导热油）受材料特性限制，只能加热至390℃左右，产生的蒸汽温度为370℃左右，发电子系统热效率较低；此外，导热油还存在高温分解、腐蚀，低温凝固等问题。

2、菲涅尔式太阳能发电技术。

菲涅尔太阳能热发电技术的聚光形式属于太阳能反射线聚焦形式。但其聚光方法却与槽式不同。菲涅尔太阳能热发电技术是利用具有跟踪太阳运动装置的主反射镜阵列将太阳光反射聚集到固定的具有二次曲面的二级反射镜和集热管上，集热管将太阳光的辐射能转化为热能，并加热集热管内高温高压的水或蒸汽，产生过热蒸汽推动汽轮机发电机组发电。

菲涅尔太阳聚光镜场由主镜场支架、主镜面场、太阳跟踪装置、二级反射镜、集热管、控制装置六个部分组成，其中二级反射镜和集热管组合起来又称为太阳能接收器。系统运行中，控制系统控制太阳跟踪装置驱动主镜场中的平面镜围绕其转动轴旋转，使太阳光被反射聚集到二级反射镜和集热管上，集热管吸收太阳能并转化为工质的热能，从而实现太阳能到热能的转化。

主镜场反射镜采用平板反射镜，平板反射镜与镜座经过机械连接具有微小的弧面，替代以前使用的曲面玻璃反射镜，避免了高成本投入。太阳能接受器不采用真空技术，接受器的受光孔用平板玻璃封接，避免因内外空气对流产生的对流换热损失。集热管可采用非真空集热管技术，二级反射镜具有保温隔热的设计结构以降低因集热管热辐射和二级反射镜热传导造成的热量损失。主镜场的镜阵列水平放置，平面镜关于转动轴对称，镜场的风载比槽式系统要小得多，因此主镜场支架设计简单，所用材料的重量轻，成本低。

线聚焦太阳能热发电系统结构紧凑，其太阳能聚光集热装置的占地面积小，加工制造聚光集热装置所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的抛物面聚光器或平面反射镜加工简单，耗材少，制造成本较低。

目前，菲涅尔式太阳能热发电技术的主要技术制约难点菲涅尔聚焦技术热损失比槽式和塔式要大；菲涅尔集热管在蒸发段内存在气液两相流，蒸汽和凝水状态参数变化较大，使得集热管内水力特征复杂，在阀门或管件拐弯处形成水击，发出噪声产生震动，严重时候损坏管道接口的严密性和管路支架。

目前世界上槽式太阳能热发电系统已实现了商业化运行，菲涅尔太阳能热发电系统已完成了示范运行，正在逐步实现进行商业化运行。因此，槽式和菲涅尔式太阳能热发电技术在目前的技术条件下更加具有实用性和可行性。

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