[发明专利]竖向槽式抛物面同步跟踪太阳能热发电系统

说明书

一、技术领域

本发明专利涉及一种利用竖向槽式抛物面同步跟踪阳光产生高温热源的装置，尤其是具备同步跟踪与聚焦双重功能使高密度阳光直接精准加热流动介质产生300℃-400℃的高温，通过热交换产生过热蒸汽，推动相匹配的汽轮发电机发电的新型太阳能热发电系统装置。属于太阳能中高温热利用发电领域中占地最小、效率最高、输出功率最稳定、结构简单、可靠、造价与运行成本最低的新技术。

此方法还最适合现有小型火力发电站改造成“太阳能--火力综合发电站”，投资少、占地小、便于实施、可大量减少燃煤，并避免大量小型火力发电站被淘汰关闭的厄运，既避免了大量国有资产的浪费同时又不会造成大量职工下岗，尤其为我国大幅度降低碳排放具有重要的现实意义。

根据这一原理制造的太阳能热发电系统，其性价比可超越现有的横向槽式抛物面式、球面聚焦式和塔式等太阳能热发电系统，使其发电成本接近甚至低于燃煤火力发电厂。它是一种以最小的代价大规模获得永久清洁能源的方式之一。经过我们对“家用同步跟踪太阳能开水器”(专利号：ZL00219088.5)和“便携式无电源自动跟踪太阳能开水装置”(专利号：ZL200620069377.3)十余年的的研制、试验与常年使用，证明制造大型“竖向槽式抛物面同步跟踪太阳能热发电装置”是完全可行的。

二、背景技术

据统计，由于世界各国对矿物燃料的掠夺性开采，地球的石油储量将只够开采50-60年，煤也不过一百多年，这是多么严酷的事实!目前，我国已经成为世界第二大经济体，能源消耗几乎世界第一，碳排放更是世界前列!当前能源和环境污染将是制约我国继续稳定快速发展的主要障碍，主要城市PM2.5大幅度超标使国人已经深刻认识到只顾发展所付出的沉重代价。

为此人们不遗余力寻找新能源途径：目前核能、风能、光伏、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等清洁能源和可再生能源都得到一定程度的开发与应用，其发展速度和规模各不相同，其中，风能和光伏在我国发展特别迅速，仅用十年时间就进入世界前列、核能也在稳步推进，太阳能低温热利用早就名列世界第一，这些方面都对清洁能源和国民经济发展作出了重要贡献。

但是多年的实践经验说明，大规模清洁能源的生产尚未找到最佳方案，其中：核能利用存在极大风险，俄罗斯和日本的核电站泄漏事故使世界望而却步，某些发达国家已经或正在考虑放弃核电；风能存在功率的不稳定性，并网困难；光伏发电的成本太高，而且纯硅制造消耗大量能源并产生污染，我国的光伏电池几乎全部出口，全球产量为15GW，中国为8GW，国内自用只有5％，出口高达95％。这95％的高纯硅及光伏电池的出口消耗大量的能源和材料。我国1／4二氧化碳是含在出口产品里边的，我国廉价的产品并没有带来多少利润，却带来了大量的二氧化碳。我国工业生产技术相对落后，又进一步加剧了我国的高碳经济特征。

经过探索，现在人们普遍认为只有太阳能的热能发电技术才是替代大规模工业发电的最可行的方法。

太阳能热发电是利用大规模阵列抛物面或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的高温介质如可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮机发电。一般来说，太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式三种系统。

1、槽式太阳能热发电

槽式太阳能热发电分为“横向槽式”和“竖向槽式”两种。但目前世界上只“横向槽式”，而“竖向槽式”即为本发明。所以，当前世界各地凡是报道“槽式太阳能热发电”的皆是有关“横向槽式太阳能热发电”的内容。

槽式太阳能热发电又称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将许多槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。

(1)横向槽式太阳能热发电：

横向槽式太阳能热发电是将槽型抛物面聚光集热器平放在地面上经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。

美国上世纪已经建成354MW，西班牙已经建成50MW。目前我国正着手开展100kW横向槽式太阳能热发电试验装置。

其优点是：聚光反射镜是横向固定在地面上的，所以能有效地抵御强风的侵袭，还降低了支撑反射镜系统的金属结构件的造价。