[发明专利]不对称太阳能接收器

说明书

本发明涉及不对称太阳能接收器(13)，该不对称太阳能接收器(13)适于安装在定日镜(11)塔架太阳能发电厂中，其中，所述接收器(13)适至少于覆盖围绕塔架(12)的180°的角区域，并且其中，用于接收辐射的接收器(13)的有效表面密度根据接收器(13)在所覆盖的角区域上的取向而变化。所述接收器(13)的有效表面优选地由一面板或多面板制成，并且更优选地，接收器(13)包括至少两面板，其中，面板中的至少一面板包括比其它面板更小的高度。本发明还涉及包括所述接收器(13)的太阳能塔架(12)、包括所述塔架(12)的太阳能场、包括所述太阳能场的太阳能发电厂以及用于安装太阳能场的方法。

技术领域

本发明涉及热力聚光太阳能(Concentrating Solar Power，CSP)技术、聚光太阳能发电厂(solar power plant)技术领域，并且具体地涉及太阳能动力塔架聚光技术。

背景技术

聚光太阳能(CSP)技术是用于清洁和可再生发电的重要替代方案。CSP使用太阳的热量——无限制的和日常可用的能源，这允许每产生一千瓦的电将温室气体排放减少大约1kg。容易管理、适应电力市场需求的调度能力和容量使得CSP是可再生技术中最让人感兴趣的技术，并且与化石燃料发电厂相比具有竞争力。目前，有四种主要的CSP技术，即抛物槽技术(Parabolic Trough Technology，PTC)、线性菲涅尔收集器(Linear FresnelCollector，LFC)、斯特林/碟式系统(Stirling/Dish Systems，SDC)和太阳能塔架(SolarPower Tower，SPT)，SPT也称为中央接收器技术。

太阳能塔架发电技术主要基于塔架接收聚焦的太阳光。太阳能塔架发电技术使用平面可移动镜(称为定日镜)阵列将太阳光线聚焦在收集器塔架(目标)上。早期的塔架动力系统设计使用这些聚焦的射线来加热水，并通过产生的蒸汽为涡轮机提供动力。较新的设计使用液体钠或其它熔盐(如40％硝酸钾和60％硝酸钠混合物)作为工作流体，这是由于液体钠或其它熔盐的高热容量，液体钠或其它熔盐的高热容量可用于在使用能量使水沸腾以驱动涡轮机之前存储能量。这些设计还允许在太阳不照射时产生电力。

熔盐塔架太阳能设备使用分布式定日镜场，分布式定日镜场单独地跟踪太阳并通过聚集太阳光以实现高达600℃的温度而将太阳光聚焦在塔架顶部上。因此，接收器系统是能量从场收集器传递到热电环路的接口，因此代表SPT的核心，并且接收器系统的性能直接影响设备生产。

定日镜通常是以双轴跟踪对太阳进行跟随的稍微凹的镜。根据定日镜相对于接收器的布置，存在两种不同的定日镜场配置。如果接收器采用垂直定向或者如果接收器被封闭在腔体中，则定日镜通常位于接收器的北部，从而配置北部场(对于安装在北半球中的设备)。然而，如果接收器是圆柱形的(如对于具有大量定日镜的大型塔架太阳能发电厂)，定日镜场必须位于塔架周围，从而配置一圆形场或多圆形场。这些配置连同定日镜的行之间的夹层的目的是减少定日镜的阻挡和遮蔽效应，以便提高光学效率并因此降低太阳能场成本。尽管在本领域中定日镜场的操作在全球范围内是很好理解的，但是定日镜场的具体设计是至关重要的，并且定日镜场的具体设计占SPT的总成本的大约45％。然而，由于接收器尺寸及接收器尺寸的限制影响定日镜计算，因此不能单独研究。因此，接收器和定日镜场必须一起研究以最大化设备热效率并最小化定日镜场成本，例如，参见“关于太阳能外部接收器的设计”，M.R.Rodríguez，2015(“On the design of solar external receivers”，M.R.Rodríguez，2015)。