[发明专利]热能式太阳能发电塔

说明书

本发明涉及一种配备中央太阳能接收器和定日镜区域的太阳能发电站。

在太阳能发电塔中，太阳辐射通过由多个可追踪的定日镜构成的定日镜区域射向一个或多个太阳能接收器，该一个或多个太阳能接收器理论上被高度为50m至200m的高塔所固持。太阳能接收器具有配备多个吸收件的接收器，在吸收件内将通过定日镜区域集中在太阳能接收器上的太阳辐射传递给热能载体流体，这种热能载体流体能够使得用于热发电过程的被容纳的热能、例如借助蒸汽涡轮机组被使用。

对于太阳能接收器的结构，常常区分外部结构和内部结构，在外部结构中安装外侧的吸收件，在内部结构中在空腔内安置吸收件。外部的太阳能接收器的结构具有巨大的辐射损耗，因而在吸收件中的热能载体流体在夜间可能会被冻结，这又会导致必需在傍晚进行清空和在清晨重新灌入。内部的太阳能接收器结构具有这样的理论条件下的缺点，即向下指向定日镜区域的辐射孔相对较小。此外，在由现有技术已知的内部的太阳能接收器结构中只使用气体作为热传递载体，以便避免热能载体流体在夜间被冻结。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种配备具有更高效率和较少辐射损耗的太阳能接收器的热能式太阳能发电塔。

所述技术问题根据本发明由具有权利要求1所述特征的热能式太阳能发电塔所解决。

根据本发明的太阳能接收器具有接收器体，它包括空腔，其中，在空腔内安置至少一个吸收件，热能载体流体在吸收件内流动。作为热能载体流体的流体的使用需避免在吸收件内产生较高的内压，并且由此能够实现吸收件相对较低的壁厚。在使用管作为吸收件的情况下，因此例如管的壁厚能够小于管直径的10％。由此，还会降低吸收件的重量，改进通过吸收件壁的热传递并且提高吸收件的使用寿命。借助流体的热能载体，热能载体温度能够远远高于500°，因此改进了太阳能接收器的效率和运行关系。以这种方式能够使得热能式发动站的功率值高于50MW。

接收器体具有朝向定日镜区域向下定向的辐射孔，其中，辐射孔的开口平面与水平面的倾斜角在至少10°和最高70°之间、特别优选在20°和50°之间。定日镜区域在赤道区域之外按照重心地在太阳能接收器的北方或南方设置。通过辐射孔-开口平面向北或向南相应地倾斜，则年平均的有效的开口面相应地被增大。辐射孔-开口平面的相应倾斜因此无论如何都不是显而易见的，因为接收器体在现有技术中始终设计为矩形的，并且垂向定向，因而在现有技术中只有水平的开口平面。

但是，根据本发明的接收器体具有与水平面倾斜的辐射孔，由此能够实现，相关的吸收件在其开口侧下方的端部上相应地与水平面倾斜，或者相应地设计为或布置为分级的。对于每个吸收件优选使用相同长度的多个垂直布置的吸收管，该吸收管在其上端和下端通过横向延伸的汇集管和分配管夹持。吸收件的所有吸收管的相同的垂直长度因此是必然需要的，因为只有以这种方式在温度升高多个10k的情况下能过避免在吸收件的吸收管之间的极端应力。

吸收件的汇集管和分配管能够大体上具有邻近的辐射孔边缘的斜率。备选地，在周向上相对较短的吸收件能够阶梯式相互分级，以便将接收器体以这种方式与倾斜的辐射孔边缘的延伸相匹配。还能够考虑吸收件的较少倾斜的汇集管和分配管的中间形态，其中，汇集管和分配管的倾斜并不是精确地与辐射孔的边缘相对于水平面的局部斜率相一致，但是吸收件同样是阶梯状的相互分级，以便使得辐射孔的开口边缘的局部斜率尽可能精确地复制。在每种前述的情况中，吸收件在俯视图中都被设计被平行四边形，它的平行侧边和吸收管沿垂向定向。

根据优选的设计方案，吸收件具有至少一个吸收管，该吸收管由奥氏体钢或者以镍为基础的合金组成。

接收器体优选基本上设计为被倾斜切割的垂直棱柱，其中，构成棱柱的活性侧壁的吸收件分别竖立在垂直面内。

根据优选的设计方案，太阳能接收器具有封闭件，它能够在闭合位置和打开位置之间移动。封闭件在闭合位置上封闭辐射孔，相反，辐射孔在封闭件的打开位置上被打开。一旦不具有足够的太阳辐射或者太阳能接收器由于其它原因而不工作时，辐射孔能够被封闭件封闭，例如用来避免热能载体流体的冻结。在封闭件和太阳能接收器相应热绝缘的情况下，能够以这种方式在12小时或更长的时间间隔上避免热能载体流体的夜间冻结，从而不再需要夜间排放和清晨的重新填充。

为了防止热能载体流体的冻结，还能够设置分隔的加热件，它在需要时可主动地将吸收件的温度保持在热能载体流体的冰点以上。

封闭件能够可选地在它的闭合位置上在外侧被用作用于校正定日镜的目标面。可选地或补充地，封闭件能够在它的闭合位置上还可用作在吸收件上进行装配工作或维修工作的维修平台。