[发明专利]一种基于V型吸热壁腔式太阳能吸收器的碟式发电装置

说明书

一种基于V型吸热壁腔式太阳能吸收器的碟式发电装置，包括光‑热转换单元、超临界CO₂布雷顿循环发电系统；光‑热转换单元包括V型吸热壁腔式太阳能吸收器、聚光镜、CO₂管道，多个聚光镜均匀设置于V型吸热壁腔式太阳能吸收器的周围，V型吸热壁腔式太阳能吸收器通过CO₂管道和超临界CO₂布雷顿循环发电系统连接；V型吸热壁腔式太阳能吸收器内置有V型吸热腔组件，V型吸热腔组件包括多个换热层，相邻两换热层之间具有夹角α，V型密闭空间设置为保温室或吸热腔室，保温室和吸热腔室交替设置，光学入射窗口正对吸热腔室；换热层内嵌入有换热管。本发明具有热电转化效率高、发电效率高、成本低等优点。本发明属于太阳能碟式发电技术领域。

技术领域

本发明属于太阳能碟式发电技术领域，尤其涉及一种基于V型吸热壁腔式太阳能吸收器的碟式发电装置。

背景技术

太阳能是一种清洁能源，实现太阳能高效利用一直以来是人类的梦想。目前的太阳能利用方式主要有光伏发电、光热发电以及太阳能的热化学应用等。受制于太阳能电池材料的发展，光伏发电效率在短期之内难以有较大幅度的提高。因此，开展对太阳能热利用的研究具有重要意义。按照太阳能聚光形式，目前太阳能热发电主要可分为槽式、塔式和碟式三种。从目前已经商业化的太阳能热电站来看，槽式发电系统居于绝对统治地位，塔式次之。槽式和塔式热发电系统均配有高温蓄热装置，能够在太阳下山之后继续工作，在一定程度上克服了太阳能具有间断性的缺点。

超临界CO₂布雷顿循环相比于传统的朗肯循环具有更高的循环效率和易实现干冷等优点，被视为下一代太阳能热发电技术。Padilla R V等人将S-CO₂四种布雷顿循环与塔式太阳能热发电系统相结合，对其进行了分析。(Padilla R V,Too Y C S,Benito R,etal.Exergetic analysis of supercritical CO2,Brayton cycles integrated withsolar central receivers[J].Applied Energy,2015,148:348-365.)。西安交通大学的朱含慧等人对超临界CO₂布雷顿循环耦合塔式太阳能热发电系统进行了热力学分析(朱含慧,王坤,何雅玲.直接式S-CO₂塔式太阳能热发电系统光-热-功一体化热力学分析[J].工程热物理学报,2017(10))。结合其他学者的研究结果，可以认为采用“带中间冷却的再压缩和再热”方式，提高CO₂流体在燃气透平的入口温度均有利于提高超临界CO₂布雷顿循环发电系统效率。

碟式太阳能热发电系统由于聚光比高、热布局灵活，光电效率高于槽式和塔式热发电系统，单位成本下降空间较大而受到研究人员的广泛关注。但是，目前作为碟式太阳能热发电系统核心装置的腔式吸收器往往无法同时兼顾减小热损、提高光热转化效率与有效储热。并且，目前太阳能发电系统普遍使用朗肯循环，将聚焦后的太阳光线用于加热传热流体，驱动汽轮机进行发电，不仅不适用于缺水地区，而且热电转化效率低。此外，热电站的建设和生产往往对用于储热的高温熔融盐有较大的需求，其发电成本易受熔融盐价格影响。因此，设计出一种能高效、实用、经济兼具储热的碟式太阳能吸热器对于降低碟式太阳能热发电的成本以及促进其大规模商业化具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种热电转化效率高、发电效率高的基于V型吸热壁腔式太阳能吸收器的碟式发电装置。