[发明专利]阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热系统

说明书

本发明涉及一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热系统,以其高性能、低成本来突破太阳能光热发电成本高的发展瓶颈。其包括若干相互串/并联的聚光集热单元；聚光集热单元包括支架、固定设置于所述支架上的输热管、固定连接在所述输热管上的集热器、旋转抛物面反射聚光镜以及支撑所述旋转抛物面反射聚光镜的跟踪系统；旋转抛物面反射聚光镜的焦点位于所述集热器上；跟踪系统包括驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其焦点为中心做上下运动以跟踪太阳高度角的变化的垂直旋转机构，和驱动所述旋转抛物面反射聚光镜以其过焦点向下的垂线为轴线做水平旋转以跟踪太阳方位角的变化的水平旋转机构。

技术领域

本发明属于太阳能热利用装置领域，具体涉及一种阵列式固定集热器旋转抛物面太阳能聚光集热系统。

背景技术

太阳能热发电和太阳能高温热利用在国家绿色能源中占重要位置。太阳能发电，没有任何碳排放，是最干净的能源。现在太阳能光伏发电，已基本能平价上网，太阳能发电完全有可能担负起未来主要能源的重担。但是光伏发电只能在有阳光时发电，而电能的大规模直接储存的技术还远没有实现，故只有光伏发电还不能实现稳定的电能供应。而热能却可以实现廉价的大规模储存，太阳能热发电可以在无阳光时继续发电。因此太阳能光伏发电还需要太阳能热发电与之配合互补，才能实现稳定供电。

但太阳能热发电成本与传统能源相比，要高出2~3倍甚至更多，降低热发电成本是目前的关键。而太阳能热发电的成本主要集中在聚光集热系统成本过高上，故发展高效且成本低廉的太阳能聚光集热系统，是太阳能热发电的关键。

现有的用于太阳能热发电和高温热利用的聚光集热系统中，基本上有三种类型，即：槽式、塔式和碟式三种，另有一种菲涅耳式，因效率较低较少采用。这三种聚光集热系统用于热发电，都存在成本较高、效能较低的问题。

但是，槽式、塔式、碟式三种系统分别有下述一系列固有的缺点，且难以通过技术手段来去除这些缺点，故制约了它们的发展。

槽式聚光发电系统，其结构是采用槽式的抛物柱面镜，在焦线位置上放置真空集热管，把阳光汇集在真空集热管上。这是一种发展最早、也是技术发展最成熟的发电系统。但是，其主要的、也是固有的缺点是：由于是单向线聚焦，其聚光比只有几十倍，最高集热温度不超过400℃。在热发电中，工作介质温度越高，发电效率越高，一般热发电的工作温度要达六七百度甚至更高达上千度。而槽式的集热温度只有不足400℃，故发电效率低，一般不超15%。

槽式的另一个固有缺点是：槽式系统的真空集热管虽可以无限制连接，甚至可连接长达几千米，以实现巨大的系统功率，但是，由于真空集热管担负着吸收太阳辐射的功能，是透明的，故难以避免高温辐射热损失。即便采用选择性涂层，其集热管内管的高达近400℃高温热辐射损失仍占不小比例，总长达数千米的集热管，其热损失是一个不小的数字，这也会影响总系统的发电效率。

所有这些，使槽式系统近些年来其发展前景不乐观。

塔式定日镜聚光系统，其结构形式是：在数千亩的场地中央建造一个2~300米高的集热塔，四周放置数以万计的定日镜，每个定日镜跟踪太阳光转动，把反射光投射到集热塔顶端的集热器上。

塔式系统主要用于大规模的太阳能热发电，是近年来最受关注的太阳能热发电形式。其聚光比虽低于蝶式旋转抛物面聚光系统，但比槽式大得多，可达上千倍，聚热温度也达上千度，可储存热能，发电效率高，故近年来最受人们的关注和青睐。其缺点是投资巨大，技术复杂，成本高，对场地要求也较高，进一步降低成本的难度很大。主要有下面一些固有的问题：