件的构型消除了在具有不同热膨胀系数的不同材料之间产生不透流体接头的需要。此外，将传热材料从出口 304倾倒入流槽312中的开放回路用作针对立管302的排放口以使压力平衡并且防止虹吸并且以消除对不透流体接头的需要。此外，出口 304与流槽312之间的间隙设置用于补偿各种接收器部件之间的不同热膨胀。
[0051]图4至图6的接收器实施方式与图2至图3的排出压力平衡实施方式相似，通过允许从主接收器管道306的正水头压力致使液体传热材料液位在立管302中上升直到其溢出为止来使流动内在地平衡。因此，如图4A中所示，在使用期间，传热流体流入314与传热流体流出316平衡而不需要使用阀、泵或其他移动流量控制装置。如图4B中所示，当传热流体停止流入接收器时，每个接收器管道306中的液位将在出口 304的高度处或出口 304的高度正上方与每个上升管302中的液位平衡。以这种方式，接收器将总是保持充满传热材料，这将防止可能发生在干涸的接收器管道中的过高温度情况的可能性。
[0052]图4至图6中的接收器实施方式可以利用液体传热材料或在主接收器管道内或传热材料回路内的其他地方熔化成液体的固体传热材料实施。在任何情况下，传热材料将作为流体离开主接收器管道306并且流动通过立管302。
[0053]前述实施方式的一个变型包括在需要的情况下例如在白天结束时允许接收器排放的双重用途调节孔。可选的调节孔318(图8)可以位于例如底部弯管308中的一个或更多个底部弯管中。调节孔318可以定尺寸成使得在正常操作期间传热材料的一小部分例如指定流量的约10%将通过该孔流动至与流槽连接的主出口管320。以这种方式，主要的传热流体流可以通过控制材料进入接收器入口的流入来调节，从而将在日常操作期间提供足够的控制液位。然后，在白天结束时，接收器可以通过简单地停止材料的流入并且等待存在于接收器中的液体传热流体排出而完全地排尽。
[0054]图4至图6的实施方式具有消除对连接各种接收器管道的集管的需要的显著优势(参见，例如图3的集管204)。更确切的说，每个接收器管道的出口排入开放的空气流槽312，或可能地容纳覆盖气体的流槽，从而最小化或消除至各自集管不透流体的接头的需要。图4至图6的接收器300提供更优于常规流量控制设计的若干操作上的优势。例如，由于与流槽的连接不需要是气密的，图4至图6的构型也消除了对每个立管的顶部处的排气孔的需要。立管302和出口元件304的使用分别消除了对在某些传热流体例如熔融铝的情况下难以实施的流量控制阀的需要。此外，公开的构型具有下述优势:在出口 304与流槽312之间包含间隙而不需要单个出口 304之间进行连接，因此对各个部件的热膨胀提供了更容易的补偿。
[0055]图4至图6的接收器构型以在每个接头处的单独的管道和弯管为特征。这不是限制性的实施方式或构型。替代性地，合适的高温陶瓷材料可以被加工、铸造或同时烧结以形成整体结构从而取代所选的管道和弯管并且因此减小了接收器的总体部件数量。例如，可以设计和制造用作两个弯管和用于连接该两个弯管的立管的单个部件。
[0056]接收器构型、端部开放的传热流体回路以及本文所述的流量控制方法可以在CSP系统中利用在操作温度时经历固体至液体相变的传热材料实施。此外，在本文公开的各种实施方式中采用的传热材料可以在处于固相时加工成具有一个或更多个许多替代性形式、形状、或结构。在一些实施方式中，传热材料以至少部分固相的形式被递送至太阳能接收器。例如，传热材料可以以小珠状或粒状材料的形式递送至太阳能接收器。如本文所使用的，“小珠”是粒状并且相对自由流动的材料。在替代性实施方式中，传热材料可以以挤压或铸造的固体短条、柱形固体短条或棒、碎片化的固体、微粒或粒状固体、小板、任何大小的碎肩例如具有约1.4”x 1.4”x 7/8”的尺寸的碎肩、或其他合适的形式加工并且递送至接收器。
[0057]在一些实施方式中，太阳能接收器构造成加热传热材料并且致使至少一些固体传热材料熔化。替代性地，接收器可以仅供给以液体金属，然后液体金属加热至选定的“热的”操作温度。在每个构型中，不管热的液体传热材料的剩余部分是否流动至热的储存罐，液体传热金属的一部分可以然后可以再循环以在单独的熔化罐中使固态传热材料熔化。
[0058]公开的系统还包括一个或更多个热交换器，所述一个或更多个热交换器与太阳能接收器流体和热连通并且直接或间接地接收来自接收器的液体传热材料。热交换器(或多个热交换器)可以是需要提供液体传热材料与发电循环工作流体之间的热交换的任何类型或任何等级的复杂产品。如果选择相变材料为传热材料，则热交换器(或多个热交换器)还结合加热工作流体提供液体传热材料的冷却和凝固。
[0059]为技术上方便，热交换器元件和其他子系统在附图中描述且示出为简单的示意元件。商业系统的所有元件可以通过更复杂的装置实施。
[0060]一些公开的CSP系统实施方式包括材料输送系统，材料输送系统提供固体传热材料从热交换器的出口至太阳能接收器的输送以重新加热或从热交换器的出口至熔化槽的输送以重新熔化。因此，在这些实施方式中，传热材料中的一些传热材料或全部传热材料经历包括当太阳能施加至传热材料时的固相至液相的变化和当太阳能与工作流体交换时的液相至固相的变化的热循环。
[0061]在图7至图8中示意性地示出了一个这样的CSP系统400。系统400以固液相变传热材料402的使用为特征，固液相变传热材料402在储存罐或储存容器404中以小珠的形式在冷的储存罐或容器404中储存在热循环的最冷部分处。尽管指定了“冷的”储存罐404，然而重要的是指出术语“冷的”是相对的。通常冷的储存罐将在仅略低于传热材料熔点的温度下容置固相传热材料。因此，冷的储存罐404必须是绝缘的并且由在期望温度下适当耐用的材料制成。
[0062]固体传热材料402 (在该示例中为小珠状)利用材料输送系统408移动至太阳能接收器406的入口。在太阳能接收器406中，集中的太阳光、例如由日光反射装置410的区域反射的太阳光加热传热材料402，从而在传热材料中的至少一些传热材料中引起固相至液相的变化，并且能够引起液体传热材料的额外加热。在接收器中的传热材料流量可以根据上述的任何方法通过上述的任何装置控制。尽管本文描述并且在附图中示出的实施方式主要涉及通过日光反射装置410的区域照射的塔上安装的接收器406，但是本文公开的系统和方法可以在替代性CSP设备构型中实施。例如，本文公开的系统和方法也可以在抛物线型槽式CSP系统、线性菲涅耳式CSP系统、或碟式CSP系统中实施。
[0063]液体传热材料402可以从太阳能接收器406下游暂时储存在热的储存罐412中。热的储存罐412是系统400的主要热能储存器(TES)并且因而用于平衡系统瞬态响应并且将操作延伸至诸如太阳辐射通量受限或不能利用的傍晚或夜晚之类的时期。来自热的储存罐412的热能还可以用于在太阳升起之前预热系统元件，从而允许在每天更早的点及时产生电力。热的储存鍾412必须由诸如衬有尚销砖的钢制造，尚销砖提供绝缘并且在预计的液体传热材料在接收器出口处的最高操作温度下是稳定的。在铝合金用于传热材料的情况下，设计用于铝熔炼操作的储存罐可以改变为热的储存罐412的用途。尽管在附图中未示出，应该理解的是合适的输送管、管和阀将包括在商业实施方案中以允许设备操作者将热的传热材料引导至热的储存罐412和从热的储存罐412引导热的传热材料以在高太阳辐射通量期间根据需要实现TES装料或TES卸料。由于热传递和热能储存器利用同一相变/传热材料实现，因此不存在由将热交换器放置在单独的传热流体与热能储存流体之间引起的热降解(thermal degradat1n)。
[0064]加热的液体传热材料402从太阳能吸收器406的出口或从热的储存罐412的出口或从两者获得，并且流动通过热交换器装置414。在可以包括一些子元件或段(stage)的热交换器414中，热交换发生在传热材料与发电设备416的工作流体之间。本文公开的实施方式不限于任何特定类型的热交换器414、发电设备416或任何特定工作流体。能够利用一些类型的传热材料实现的高操作温度有利于与更高温度的热力发电循环例如超临界C02 (s-C02)布雷登循环一起使用。所有类型的发电设备416将包括一个或更多个涡轮418，所述一个或更多个涡轮418通过加热的工作流体操作以产生电力。发电设备416通常将包括下列发电设备元件中的一些发电设备元件或所有发电设备元件:涡轮418、压缩机、冷凝器、膨胀段、回流换热器、热交换器及相关管、输送管、阀以及控制装置。
[0065]热交换器414可以包括单独的传热材料导管和工作流体导管使得在传热材料和工作流体流不发生物理混合的情况下热在传热流体与工作流体之间交换。替代性地，可以采用液体传热材料相互进入发电循环的工作流体的直接接触的热交换器。在直接接触的热交换器中，当液体传热材料是凝固的时，传热材料与工作流体之间的直接物理接触加热工作流体。一旦形成，固态传热材料就可以使用连续结渣过程与工作流体分开。固态传热材料然后可以利用固体输送系统418移动至冷的储存容器404和/或接收器406。
[0066]可以选择热交换器或下游部件以提供具有特定形状或尺寸的固体传热材料的准备和储存。例如，如图9至图11中所示，传热材料可以在凝固段420中凝固，凝固段420表示为图9中的小珠、图10中的短条挤出装置以及图11中的棒挤出装置。在凝固之后，传热材料可以以挤压或铸造短条、棒、锭或其他较大固体形式储存在冷储存器404中并且递送至接收器406。替代性地，固体传热材料可以以小珠状