一种太阳能热发电系统的制作方法与工艺

文档序号:13108997
技术领域本实用新型涉及一种发电系统,特别涉及一种高效太阳能热发电系统,属于太阳能光热发电技术领域。

背景技术:
过去的几百年时间里,化石燃料的使用飞速的推动了人类文明的不断进步,尤其是近几百年,人类社会消耗了大量的化石能源,主要包括煤、石油、天然气这三类,也因为化石能源的使用,过去的几十年里,世界上发生了多次能源危机。化石能源的大量使用,生态环境不断遭到破坏,造成大量环境污染,尤其是排放的大量的产生温室效应的气体,使得全球气候逐渐变暖,导致很多城市经常性出现雾霾及沙尘暴天气,因此诸多国家都致力于发展可再生能源。可再生能源包括有太阳能、生物质能、地热能、风能、水能、海洋能等,其中太阳能又具有无污染、普遍、无害、巨大、长久等优点受到了人们的一致青睐。因此太阳能辐射资源的合理开发与利用是实现能源可持续发展最为直接的方式之一,对全球社会的发展具有积极重要的意义。在太阳能光热利用技术中,太阳能光热发电技术一直受到广泛关注,常见的太阳能光热发电技术有基于线聚焦的太阳能槽式光热发电和太阳能线性菲涅尔光热发电,基于点聚光的太阳能塔式光热发电、太阳能碟式光热发电。这些太阳能光热发电技术一般都是通过太阳能聚光原理,将太阳投射到地球的辐射能会聚到吸收器位置,从而加热吸收器内部工质,使得工质获得高品位的高温热能,然后这些高温工质将其热能所产生的膨胀热动力用于推动发电机做功,从而产生源源不断的电能。这些太阳能中高温光热发电技术中,所使用的全自动自适应的跟踪装置要求跟踪精度高,且性能稳定、跟踪速度快。整个自动跟踪装置跟踪过程中稍有误差就会导致系统热电转换性能的急剧下降,从而大大降低了整个系统的发电特性。有时由于跟踪偏差,导致系统错误地会聚太阳辐射能,将系统其它部件不可修复性的烧坏也时有发生,甚至导致整个太阳能热电厂停止发电运行,进行设备修复。太阳辐射能的变化十分频繁,而且经常性发生突变,由于跟踪系统的响应速度难以匹配,也经常导致跟踪系统反应滞后或发生错误跟踪,因此整个热电厂系统也难以长时间在最优状态下运行。太阳能中高温光热发电系统中采用全自动跟踪装置,也导致了系统一直处于机械运动状态,由于机械故障和金属的疲劳效应,导致系统需经常检修维护,同时为了避免系统工作时集热器之间的遮阴现象,各集热器之间设有一定的间距,然而却降低了系统的有效采光面积,减少了系统发电量。同时在整个光热电厂系统中需要装置将高温热能转换为电能的发电机,甚至为了保证光热电站电能的稳定输出,整个系统还需要配置储能设备,这导致了系统成本进一步增加。在太阳能光热利用中,最常见的是太阳能全玻璃真空集热管热水器系统,太阳能全玻璃真空管热水系统运行时其内管内表面所镀制的选择性吸收涂层将太阳发出的辐射能转换为热能,然后在运行工质将所携带的热能在热浮升力的作用下,运行工质形成微循环,热工质将自行储存在工质保温箱内,通常整个系统包括有太阳能集热器、储水箱、连接管道、支架、橡胶圈、锁定螺丝及其他部件。随着各种太阳能全玻璃真空管集热系统的广泛工业应用,在太阳能热水系统的设计中需要优化其结构以及安装参数,从而提高系统的集热性能。使得系统在给定条件下能收集到尽可能多的太阳能辐射能,最常见的是提高集热系统的年采光量和得热量以及降低热损失和水头损失等方面。因此关于全玻璃真空集热管热水器系统热性能的研究,已有大量的研究工作。在全玻璃真空管集热系统传热传质方面,开展了大量有关被动式研究全玻璃真空集热管运行时内部工质的传热传质工作,在主动式改善和强化全玻璃真空集热管运行时内部工质的传热传质工作方面也已开展部分研究。在全玻璃真空管集热系统光学性能方面,已开展了非跟踪非成像的复合抛物聚光器和全玻璃真空管管间距与全玻璃真空管相符合的研究,由于非跟踪非成像的复合抛物聚光器为工艺复杂的几何柱面,因此一直难以在全玻璃真空管集热系统中实现规模化工业应用。针对上述太阳能热发电系统中存在的这些问题,本实用新型设计一种高效太阳能热发电系统,不仅解决了太阳能热发电系统工作性能稳定问题,还有效提高了系统的光热转换性能,实现了太阳能高效利用。

技术实现要素:
本实用新型目的在于克服现有太阳能光热发电系统的不足,提供一种高效太阳能热发电系统,不仅解决了太阳能热发电系统工作性能稳定问题,还有效提高了系统的光热转换性能,实现了太阳能高效利用。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高效太阳能热发电系统包括支架、全封闭内嵌式玻璃真空管、复合平面聚光器、全玻璃太阳能真空管、热电器件、储热水箱、二极管、蓄电池;支架上方支撑有全玻璃太阳能真空管,全玻璃太阳能真空管内部设置有全封闭内嵌式玻璃真空管,全玻璃太阳能真空管周围设置有复合平面聚光器,全玻璃太阳能真空管的开口端与储热水箱对接,储热水箱安置在支架上且其上设置有补水口和排污口,在储热水箱下部紧贴有热电器件,热电器件通过导线连接到蓄电池,导线上设置有二极管。所述系统中发电单元为热电器件,在温差的驱动下,热电器件将所产生的电能通过导线和二极管储存在蓄电池中。所述导线上设置的二极管在其单项导电性能的作用下,防止了蓄电池内储存的电能通过导线输出到热电器件。系统工作原理:太阳辐射能投射到高效太阳能热发电系统采光面,受到系统支架支撑的全玻璃太阳能真空管将获取的太阳辐射能光热转换为热能加热其内部的水工质,受热的水工质在热虹吸力的作用下,将所获得的热能储存在储热水箱内部,同时全玻璃太阳能真空管内部设置的全封闭内嵌式玻璃真空管,将全玻璃太阳能真空管内部水工质溢出进入储热水箱,提高了热水器的有用热工质。全玻璃太阳能真空管匹配的复合平面聚光器使得全玻璃太阳能真空管获得更多的太阳辐射能,提高热水器的光学性能。安装在储热水箱的热电器件在储热水箱内部水工质与环境之间的温差驱动下,将热能转换为电能通过导线和二极管源源不断地储存在蓄电池内部供用户使用。与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:1、本实用新型系统集热装置采用传统的全玻璃太阳能真空管,全玻璃太阳能真空管是被广泛使用的太阳能集热器件,工艺简单、性能稳定、价格便宜,而聚光型的太阳能光热发电系统,需要特制的聚光镜,工艺复杂、不易运输、价格昂贵。2、采用在传统全玻璃真空集热内部嵌入全封闭内嵌式玻璃真空管,有效溢出满载在全玻璃太阳能真空管内部水工质到储热水箱内部,有效提高了传统全玻璃太阳能真空管产水量。3、在传统太阳能全玻璃真空管内部嵌入全封闭内嵌式玻璃真空管有效地降低了全玻璃太阳能真空管运行时内部水工质浮升力环流效应,提高了全玻璃太阳能真空管光热转换性能。4、全玻璃真空管太阳能热水器中匹配复合平面聚光器,有效提高了系统的光学性能,提高了系统光热转换性能。系统中采用与之相匹配低成本复合平面聚光器,使得传统的全玻璃真空管太阳能热水器不需改变现有结构的条件下,有效提高系统的年采光量和得热量。5、本实用新型系统运行发电时,不需机械运动,提高了系统运行的稳定性和可靠性。而聚光型的太阳能光热发电系统需要跟踪系统,系统需要实时跟踪太阳,导致系统难以长时间稳定工作。6、本实用新型系统运行发电时,不仅可以使用太阳直射辐射能,还可以使用散射辐射能。而聚光型的太阳能光热发电系统难以有效利用散射辐射能。附图说明图1为本实用新型的结构示意图;图中:1-支架,2-全封闭内嵌式玻璃真空管,3-复合平面聚光器,4-全玻璃太阳能真空管,5-热电器件,6-排污口,7-补水口,8-储热水箱,9-导线,10-二极管,11-蓄电池。具体实施方式下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明,但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。实施例1:如图1所示,本高效太阳能热发电系统包括支架1、全封闭内嵌式玻璃真空管2、复合平面聚光器3、全玻璃太阳能真空管4、热电器件5、储热水箱8、二极管10、蓄电池11,支架1上方支撑有全玻璃太阳能真空管4,全玻璃太阳能真空管4内部设置有全封闭内嵌式玻璃真空管2,全玻璃太阳能真空管4周围设置有复合平面聚光器3,全玻璃太阳能真空管的开口端与储热水箱8对接,储热水箱8安置在支架1上且其上设置有补水口7和排污口6,在储热水箱下部紧贴有热电器件5,热电器件5通过导线9连接到蓄电池11,导线9上设置有二极管10,储热水箱为方形。高效太阳能热发电系统发电运行模式:当太阳辐射能投射到高效太阳能热发电系统采光面,受到系统支架1支撑的全玻璃太阳能真空管4将获取的太阳辐射能光热转换为热能加热其内部的水工质,受热的水工质在热虹吸力的作用下,将所获得的热能储存在方形储热水箱8内部,同时全玻璃太阳能真空管4内部设置的全封闭内嵌式玻璃真空管2,将全玻璃太阳能真空管4内部水工质溢出进入储热水箱8,全玻璃太阳能真空管4匹配的复合平面聚光器3使得全玻璃太阳能真空管4获得更多的太阳辐射能,安装在方形储热水箱8的热电器件5在方形储热水箱8内部水工质与环境之间的温差驱动下,将热能转换为电能通过导线9和二极管10源源不断地储存在蓄电池11内部供用户使用。当方形储热水箱8内水温与环境温差不能够满足热电器件5发电需求时,在导线9上设置的二极管10在其单向导电性能的作用下,防止了蓄电池11内储存的电能通过导线9输出到热电器件5,从而确保了蓄电池11内储存的电能极大地供给用户使用。
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