[发明专利]一种并网式家用碟式斯特林太阳能热发电系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及碟式斯特林太阳能热发电领域，尤其是一种并网式家用碟式斯特林太阳能热发电系统。

背景技术

随着煤炭、石油、天然气等不可再生资源的逐渐枯竭与环保要求的不断提高，国际社会开始强烈地关注能源危机和温室气体的排放带来的全球气候变暖问题。太阳能作为一种清洁无污染的可持续能源，与常规能源相比，它可以无限使用，不会枯竭，而且安全无害，只要加以收集、转换即可直接使用，因而在开发利用过程中有着显著优势，可以预见在后化石燃料时代其必将成为人类社会主要的利用能源之一。

按集热器类型的不同太阳能热发电系统可分为槽式、塔式和碟式三种系统。在所有太阳能热发电技术，碟式太阳能热发电系统具有最高的光热转换效率（85%左右）和光电转换效率（31%左右）。碟式太阳能热发电系统具有高效、模块化和具备组成混合发电系统的能力等特点，既可以作为分布式系统单独供电，也可以并网发电。

利用碟式发电技术发电具有巨大的潜在市场。利用该技术可使1平方公里的沙漠具有每年发电300GWh（3亿度电）的潜力，相当于一个每天的发电量为75MW的燃煤或燃气电厂，由此每年能够节省75万桶原油，减少约25万吨二氧化碳，2千多吨二氧化硫，近4千吨氮氧化合物的排放。由于碟式发电系统具有节能、环保的特点，该技术受到各国的重视，在提倡绿色能源的环境下具有广阔的市场。

碟式斯特林太阳能热发电系统还可以设计成光气互补型，实现在没有阳光的条件下通过燃烧可燃气体发电的目标，达到系统24小时连续发电的目的，这是光伏发电所不具备的功能。此外，该系统对场地的平坦性要求低，因此应用范围非常广泛。

基于以上优点及现状，这为碟式斯特林太阳能热发电系统应用于家庭进行并网发电提供了可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种并网式家用碟式斯特林太阳能热发电系统及控制方法，适合广大阳光充足地区家庭。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种碟式斯特林太阳能热发电系统，其特征在于：它包括碟式聚光器、斯特林发电机、支撑骨架和太阳追踪系统，其中：

所述的碟式聚光器由扇形聚光反射镜片拼接接成一旋转抛物面结构，蝶式聚光器通过支撑骨架支撑，斯特林发电机的吸热器位于碟式聚光器的焦点；

所述的太阳追踪系统包括太阳角度采集装置、数据处理器和传动机构，其中太阳角度采集装置将采集到的太阳角度信息传递给数据处理器进行分析，从而控制传动机构调整蝶式聚光器的方位角和高度角。

按上述系统，所述的太阳方位角采集装置包括GPS接收器和光电传感器，所述的光电传感器设置在蝶式聚光器边缘。

按上述系统，所述的吸热器表面为黑铬镀层。

一种并网式碟式斯特林太阳能热发电系统，其特征在于：它包括若干个设置在屋顶的上述碟式斯特林太阳能热发电系统。

按上述方案，所述的碟式斯特林太阳能热发电系统个数为4个，分别设置在屋顶的东南西北4个方位角。

按上述方案，所述的太阳方位角采集装置包括GPS接收器和4个光电传感器，所述的4个光电传感器分别设置在4个碟式斯特林太阳能热发电系统的蝶式聚光器边缘。

上述一种并网式碟式斯特林太阳能热发电系统的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：

根据GPS接收器计算出太阳高度角和方位角，确定太阳当前的位置；输出PWM信号，驱动传动机构，使碟式聚光器达到预期位置，并采用光电传感器的数据进行精度补偿，完成视日运动轨迹追踪；

斯特林发电机的吸热器从蝶式聚光器的焦点采集热能，从而转换为电能发电；

当光电传感器采集的数据低于预设的光线阈值时，停止运行，切换为其它供电方式。

按上述方法，采用光电传感器的数据进行精度补偿的具体方法如下：

对东、西方位角的光电传感器采集的数据进行比较，经比较器后输出方位角偏差信号，根据方位角偏差信号对太阳的方位角进行补偿，直至输出的方位角偏差信号为0；

对南、北方位角的光电传感器采集的数据进行比较，经比较器后输出高度角偏差信号，根据高度角偏差信号对太阳的高度角进行补偿，直至输出的高度角偏差信号为0。

本发明的有益效果为：

1、通过采用本发明的系统及方法，提供一种小型的发电系统，适合广大阳光充足地区家庭，同时能够自动调整蝶式聚光器的角度，提高发电效率。

2、吸热器表面材质为吸热性良好的黑铬镀层，可最大化吸收和利用太阳光。