[实用新型]一种基于相变储能材料换热的太阳能有机朗肯循环系统

说明书

本实用新型公开了一种基于相变储能材料换热的太阳能有机朗肯循环系统，包括热源系统和ORC系统，热源系统包括太阳能集热器、PCM储热器和管路网络，管路网络分别与太阳能集热器、PCM储热器连接，且在管路网络上设置阀门，通过阀门的关闭与开启实现太阳能集热器和PCM储热器之间连接方式的切换；ORC系统包括依次连接形成回路的蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵；热源系统和ORC系统之间通过蒸发器实现热耦合。本实用新型将相变材料储能应用到太阳能有机朗肯循环系统中，结构设计合理，热效率高，有效克服太阳能辐射不稳定的问题。

技术领域

本实用新型属于新能源发电技术领域，具体涉及一种基于相变储能材料换热的太阳能有机朗肯循环系统。

背景技术

随着能源结构的加速调整，大气和环境的加强保护，太阳能作为一种可再生的清洁能源，其开发和利用已经受到世界各国的普遍关注。太阳能利用可通过光伏转换和光热转换两种途径实现。光伏转换是利用半导体材料的光伏效应直接将太阳能转换为电能，光热转换是通过太阳能集热器将太阳能转化为工质的热能。受太阳直射辐射的影响，中低温光热发电具有更广泛的地域适应性。

有机朗肯循环(ORC)可广泛用于回收余热、废热，是中低温光热发电利用的一种理想方式。专利CN 203476624 U提供了一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统，有效解决集热器热传输损失大，设备造价高等问题。专利CN 104196689 A也提供了一种太阳能有机朗肯循环发电系统，该实用新型不仅关注集热器、工质与热源的换热及匹配，而且添加内部换热装置和抽汽回热装置，有效提高太阳能低温有机朗肯循环发电系统的循环效率及性能。

但是，太阳能辐射度能量密度较低，且在夜间或阴雨天及多云天气时，太阳能不能被利用，太阳能辐射能不稳定这一问题被大家忽略。

实用新型内容

本实用新型根据现有技术中存在的问题，提出了一种基于相变储能材料换热的太阳能有机朗肯循环系统，该系统将相变材料储能应用到太阳能有机朗肯循环系统中，结构设计合理，热效率高，有效克服太阳能辐射不稳定的问题。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于相变储能材料换热的太阳能有机朗肯循环系统，包括热源系统和ORC(有机朗肯循环)系统，所述热源系统包括太阳能集热器、PCM储热器和管路网络，所述管路网络分别与太阳能集热器、PCM储热器连接，且在管路网络上设置阀门，通过阀门的关闭与开启实现太阳能集热器和PCM储热器之间连接方式的切换；

所述ORC(有机朗肯循环)系统包括依次连接形成回路的蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵；

所述热源系统和ORC系统之间通过蒸发器实现热耦合；

进一步，所述太阳能集热器和PCM储热器之间连接方式包括五种模式，分别是：模式1：太阳能集热器与蒸发器串联，仅太阳能集热器充当蒸发器的热源；模式2：PCM储热器与蒸发器并联和太阳能集热器形成回路，太阳能集热器分别充当PCM储热器和蒸发器的热源；模式3：太阳能集热器与PCM储热器并联和蒸发器形成回路，太阳能集热器和PCM储热器分别充当蒸发器的热源；模式4：PCM储热器与蒸发器串联，且仅PCM储热器充当蒸发器的热源；模式5：太阳能集热器和PCM储热器串联，且太阳能集热器充当PCM储热器的热源；

进一步，所述热源系统内的循环工质为水，所述ORC系统内的循环工质为制冷剂；

进一步，制冷剂工质可以选用R123、R245fa、R141b或R1234ze；

进一步，所述PCM储热器为圆柱形储罐，内有1条蛇形管道，所述蛇形管道两段分别连接管路网络，以供循环工质流过；在储罐内与蛇形管之间紧密填充有相变材料；

进一步，所述相变材料选用无机相变储热材料；