[发明专利]一种框架以及具有该框架的太阳能集热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热装置，特别是涉及一种槽式太阳能集热装置的框架及其装置。

背景技术

利于太阳能低成本生产能源是人类所不断探索和追求的目标，特别是在目前的能源及环境状况下显得更为迫切。近年来，再生能源技术得到较快的发展，但尚不具备低成本产业化能源生产的条件，太阳能发电成本远高于常规火力发电成本，同时，风电及光伏发电等新能源的间歇性无法满足电网对电力生产调度的要求。槽式太阳能热发电是唯一实现商业化运行的光热发电技术，且已有30多年的历史，该技术的最大优势表现在其蓄热能力，能够根据电网负荷要求进行电力生产，能在无光照的情况下利用蓄热进行连续发电。现有的槽式系统主要采用东－西向跟踪方式汇聚太阳光，其具有以下几个缺点：

1、反光镜制造精度差：现有主流技术为玻璃热弯曲成型槽式反射镜，由于在大空间高温情况下，整个区域温度场的均匀性无法长期、准确和有效的控制，产品的光学特征各异，外形无法保证精准，微观也存在大量的波纹，其使用时的线聚焦光带边缘模糊，光带超过70mm(光学精度下为25mm)，合格产品的指标为测试聚倍率70倍，与理论值的185倍相距甚远，太阳能汇聚技术的本质是实现高比例汇聚，由于其汇聚的能量密度低，为进一步利用带来很大影响。

2、反射镜安装调试性能以及使用性能差：反射镜背面胶接螺母，与搭载架通过螺栓连接，并且同时通过螺栓实现反射镜的空间定位调整，由于反射镜的光学特征各异，导致每片反射镜的安装需要单独调整，其安装调整工作量巨大。而且由于采用螺栓直接连接反射镜，反射镜的受力点面积太小，导致应力集中，会造成反射镜在使用过程中产生不可控的变形。同时由于搭载架与反射镜的线胀系数不同，在不同大气温度下，会导致膨胀差，从而导致反射镜的膨胀受力变形，无法保障使用光学特性稳定。并且反射镜与搭载之间仅用螺栓点连接，整体受力几乎全由搭载承担，导致搭载的金属耗量大，其原材料成本高。

3、搭载架制造工艺难度大：单元搭载架的几何尺寸很大，需整体加工，自身很重，且大量反射镜安装螺栓位置需要单独空间定位，无法实现标准化生产，在保障精度方面难度很大，制造成本高。由于搭载架需承载自身及反射单元的整体载荷，反射单元是在完成反射镜安装后进行整体组装的，其自身重量多达几千公斤，要从车间运输到安装现场，需采用大型起重机具吊装，整体安装定位过程有较大难度。

4、整体装置稳定性差：长度为150米左右的装置驱动旋转的着力点仅有中间一点。在有风力载荷的情况下，两端必然产生晃动，若风力过大，易造成搭架的永久变形。同时由于自身重心调整的高难度，在无风的正常运行条件下，重心的变化也易导致两端位置偏斜，致使大量汇聚光不能到达中心的集热管。

5、真空集热管生产成本高：由于反射镜不能精确聚光，集热管需要大管径，其材料成本高，制造技术难度大，成品率低，导致其采购成本较小管径高5倍以上。

6、转动跟踪部件要求高：由于其转动动力部件驱动着力点只有一个，对150米大跨度装置驱动会产生较大的扭矩，转动部件的强度要求高。

7、热能利用效率低下：由于无法直接生产发电所需的蒸汽，需要借助导热油做为中间换热介质，也必然需要导热油循环系统、导热油与汽、水的换热系统，导热油与蓄热材料的换热系统和导热油存储装置等。在增加投资的同时大幅度增加了运行的复杂性，降低了系统的可靠性。而且由于导热油的使用不稳定性限定了最终的发电蒸汽温度低于385℃，相较常规发电机组，其发电热效率降低超过5％，而减少的发电量比例超过12％。

8、旋转接头及导热油等使用寿命过短：现有结构中采用旋转接头是为补偿集热管冷热变化产生的胀变形而采取的无奈之举。而该接头中国无法生产，进口装置的寿命仅为2年。大幅度增加了日后的运营成本。导热油的使用寿命也不超过3年，这方面的更换成本也非常巨大。

9、整体成本高：现有系统的用电量均高于其发电量的14％，而常规火力发电的厂用电仅为其发电量的5％左右，主要是转动驱动机构、导热油循环及附属换热循环系统等大幅度增加了用电量。而且现有技术的整体缺陷导致目前的槽式太阳能发电系统的设备成本、安装建设成本、运行维护成本均太高，国外投产的蓄热机组，成本高达6000欧元/KW，国内多项目的可行性推算成本均高于35000元/KW，高额的投资及运行维护成本使其发电成本远高于常规煤发电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、并且整体质量轻，易于安装调试和加工的太阳能集热装置的框架，以及整体成本低、易于安装调试、质量轻并且热转换效率较高的太阳能集热装置。