运行太阳能蒸汽系统的方法及设备的制作方法

专利名称：运行太阳能蒸汽系统的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及太阳能系统，并且，尤其是涉及运行太阳能蒸汽系统的方法及系统以响应侦测到或预期到减少的日晒环境(例如，日落或多云的环境)。
背景技术：
图1A-1C为产生太阳蒸汽的太阳能塔系统的示意图。该系统包括一吸收从多个定 日镜(heliOstat)60反射的聚焦阳光的太阳能塔50。安装在太阳能塔50上的是一个包括一个或多个太阳能接收器的太阳能蒸汽系统500。每一个太阳能接收器被配置为利用从定日镜接收到的日晒来加热水和/或蒸汽和/或超临界蒸汽。在不同的示例中，太阳能塔50可以是至少25米，至少50米，至少75米或者更高。在图IA的示例中，太阳能蒸汽系统500被安装在塔50的顶部或靠近顶部。在图IB的示例中，次级反射器40被安装在塔50的顶部或靠近顶部。在图IB的示例中，次级反射器40接收来自定日镜60的日晒并且将日晒向下反射给包括接收器的太阳能蒸汽系统500。在图IC的示例中，有复数个(B卩，两个或两个以上)太阳能塔50，每个塔与一各自的太阳能蒸汽系统500相关联。在任何给定的时间，一个给定的定日镜可能被指向于复数个塔中任意一个的太阳能接收器。在各视图中，“INS”是“日晒”的缩写。图2A是一太阳能蒸汽系统的框图，包括(i) 一太阳能蒸汽过热器820 ;(ii)汽轮机(steam turbine) 580以及(iii)上游及下游导管组件202及206 (例如,包括一根或多根管的管组件)。框箭头指出了流动的方向(在该原理图中，自左向右)。受压蒸汽(例如，饱和受压蒸汽或超临界蒸汽)(i)首先从“上游”导管组件202进入太阳能过热器820，(ii)然后穿过蒸汽太阳能过热器820，在太阳能过热器中受压蒸汽受到日晒并且从温度TmET过热至温度Tqumt (同样，关于TSHmET和TSHQmET中的“SH”是太阳能过热器的缩写)；以及(iii)接着从太阳能过热器的出口通过下游导管组件206流至汽轮机580。图2A中系统的一个突出的特征就是(i )蒸汽在蒸汽过热器820中被从温度TSHmET加热至Tshtomt (例如，代表性地，Tshoutlet减去Tshiicet是一个“显著的”或者“实质的”温度差-例如，至少50摄氏度或至少100摄氏度)，其在至少一个主要表面上没有被隔热；以及( )蒸汽在一个实质上恒定的温度下可较好地在导管组件202，206中流动，例如，由于隔热(例如，管周围的隔热，例如金属管)。在汽轮机580中，受压的过热蒸汽驱动涡轮580产生有效功。在本文中，“ST”被用来作为“汽轮机”的缩写，“SH”被用来作为“过热器”的缩写。
具有代表性地，汽轮机580可操作地与一发电机(未示出)连接以产生电力-例如，作为太阳能热发电的一部分。为了运行汽轮机580，蒸汽必须以一最低温度提供，即Tshminimum或者Tshmin。万一温度低于最低温度Tshmin的“较冷”蒸汽进入了涡轮580，涡轮580易于经历一“不受控制的停机”，这可能损坏涡轮580和/或导致一种情况，即涡轮可能在仅仅补偿了某些热力值之后就接着再次启动并且该启动时间会较长。
为此，太阳能热系统的流动系数和/或日晒系数(例如，描述在太阳能蒸汽过热器SH 820的流量密度或流量分布)被调整以至于在太阳能过热器SH820中的受压蒸汽被充分加热后，出口蒸汽温度Tshtomt超过涡轮最低运行温度Tshmin。如上所述，具有代表性地，差(Tshoutlet-Tshinlet )是一个“显著的”或“实质的”温差-因此，日晒控制系统和/或流动系数被安排成在太阳能过热器SH 820上的流量密度是足够的强并且以至于受压蒸汽在过热器820中时停驻足够的时间，从而当其在太阳能过热器SH 820中时，受压蒸汽“越过涡轮580的最低运行温度阈值”。当蒸汽“越过涡轮580的最低运行温度阈值”，其将从低于Ttukbmin的温度开始加热。图2B中示出的是受压蒸汽通过导管组件202，206通往汽轮机580和太阳能蒸汽过热器820的过程温度曲线。如图2B所示，尽管在导管组件202，206中有一些或没有温度变化，受压蒸汽的温度在蒸汽过热器820中上升(通常是剧烈的)。因此，在图2B中，即便有一定的小数量的热量在导管组件206中向外界流失，受压蒸汽在蒸汽过热器SH 820中被加热至Tshqumt (即，蒸汽过热器SH 820出口的温度)和TSHmET (汽轮机580入口的温度)都超过Ttukbmin的程度。图2C示出一个示例，其中蒸汽过热器820位于太阳能塔50的顶部或靠近顶部，并且汽轮机580位于地平面或靠近地平面。在这个示例中，下游导管组件206是和/或包括一根细长的隔热管。日晒既是可预期(昼夜变化)地变化的，也是不可预期地变化的，由于云层，灰尘，日食，或其他原因。图3示出了一个在晴天的情况下，一天每小时正常日晒光线强度的示例。如虚线矩形所示出的，大约在日落时，日晒强度急剧地以及迅速地下降。

发明内容
所揭示主题的实施例涉及响应于，或预期，有效日晒的下降运行一太阳能系统的技术和设备。在一个示例中，这种有效日晒的下降是由于“一天的结束”，即太阳正在落山和/或即将落山。在另一示例中，这种有效日晒的下降是由于“持续的”云层持续(或预期持续)一些最短时间(例如，至少30分钟或至少I小时或至少2小时)而不是短暂经过的云层。在一些实施例中，在第一时段中(例如，在阳光相对富足的“正常”的白天时间)，一些有效日晒被重新指向于太阳能蒸汽过热器以及其他有效日晒被指向于除了太阳能蒸汽过热器的“非过热器”目标(例如，向太阳能蒸汽过热器供给受压蒸汽的太阳能蒸发器或超临界蒸汽生成器)。在第二(S卩，较晚的)时段(例如，在日落前或大约在日落时，或者当云层阻挡了阳光)中，响应于预期到的或侦测到的日晒减少，为了将日晒转移给非过热器目标，指向于蒸汽过热器用来“供给”汽轮机的日晒的相对分数被减少。
在一个示例中，重新指向的系统包括多个可独立地对准不同目标(或方向)的定日镜。在这个示例中，响应于预期到的或侦测到的日晒减少，一个或多个先前指向于太阳能过热器的定日镜现在将离开太阳能过热器而被重新指向于非过热器目标(例如，太阳能蒸发器或超临界蒸汽生成器)。这种离开太阳能过热器的定日镜的重新指向导致定日镜从太阳能过热器到非太阳能过热器目标的一个“净迁移”。因为这种从蒸汽过热器的日晒的重新指向发生在或大约在当外界日晒数量减少时，日晒的重新指向发生在当太阳能过热器的出口的蒸汽温度下降时。举例来说，日晒的减少和/或离开于蒸汽过热器的日晒的重新指向可能导致一种情况，即蒸汽过热器的出口温度先前高于运行涡轮的最低温度要求然后下降至低于该最低温度。在一些实施例中，在过热器出口和汽轮机之间的流体路径由导管组件提供，该导管组件包含一个或多个隔热的导管。这些导管的隔热实质上能防止在导管组件内流动的蒸汽和外部环境之间的热量传递。·在阳光相对富足的“第一”时段中，当蒸汽进入从蒸汽过热器到汽轮机途中的导管组件时，蒸汽已经在太阳能过热器中被充分地过热以便于蒸汽进入导管组件的温度高于运行汽轮机的最低温度要求。根据某一实施例，在第二(即，较晚的)时段(例如，日落时，日落前或大约在日落时，或者在相对多云的时段)中，先前(例如，在第一时段中)被储存隔热导管的固体材料(例如，金属)中的焓从导管的固体材料传递给在从蒸汽过热器到汽轮机途中的导管中经过的蒸汽。因此，在第二时段中，从蒸汽过热器以一个低于“汽轮机最小运行温度”的温度进入导管组件的蒸汽被储存在隔热导管的固体材料中的焓在从蒸汽过热器到汽轮机途中的导管组件中加热。在一些实施例中，在这个第二时段中，足够的焓被储存在导管组件中用来过热在往汽轮机途中的导管组件中经过的蒸汽，从而由储存焓过热的蒸汽在导管组件中越过汽轮机的汽轮机最低运行温度阈值。因此，当蒸汽以一个低于运行汽轮机的最低温度要求从太阳能蒸汽过热器进入导管组件时，有可能在第二时段中运行汽轮机以及甚至发电。如此一来，有可能在汽轮机中从焓中提取有效功(例如，在“第二时段”中)，该焓在白天的稍早时候(例如，在太阳能蒸汽系统早晨启动或白天的稍晚时候中)在被包含在导管中的固体材料(例如，金属)中被累积。一种太阳能蒸汽系统，包括a) —汽轮机，关联有一定义最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)的最低运行温度Tstmin ;b) —太阳能蒸汽过热器，用于通过日晒使受压蒸汽过热；c) 一下游导管组件，被配置为在太阳能蒸汽过热器的出口与汽轮机之间提供流体连通；以及d) —控制设备，用于调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能以在日晒水平相对较高的第一时段中和日晒水平减少的第二时段中产生一调整程序，以至于驱动汽轮机的受压蒸汽从蒸汽过热器通过下游导管组件进入汽轮机，以致i)在第一时段中，受压蒸汽在太阳能过热器中通过日晒被过热并且在其中越过最低运行温度阈值THRESH (TSTMIN);ii)在第二时段中，受压蒸汽离开太阳能过热器以一低于最低运行温度Tstmin的温度进入下游导管并且在下游导管中通过储存在其中的焓被过热以在下游导管中越过最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)0
在一些实施例中，控制设备被配置为执行调整程序以便为了下游导管组件中至少一个位置，导管组件中一隔热导管的内壁温度在第二时段中下降至少10摄氏度(或者至少20摄氏度，或者至少30摄氏度，或者至少50摄氏度)和/或下降至低于最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)0在一些实施例中，控制设备被进一步配置为在第二时段之后，阻塞进入汽轮机的蒸汽流动以产生汽轮机的有序停机。在一些实施例中，控制设备被配置为对应于第一时段及第二时段分别产生第一控制信号及第二控制信号，并且在第一时段及第二时段中响应于产生的控制信号分别调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能。在一些实施例中，当预期到有高的持续日晒，控制信号对应于第一时段，以及当预 期到日晒下降，控制信号对应于第二时段。在一些实施例中，控制设备被进一步配置为在发生于第一时段之前并与上升的日晒水平相关联的第三时段中，调整太阳能蒸汽流动和/或日晒性能以便于导管组件中隔热导管的固体材料由穿过导管组件的太阳能蒸汽加热以便于固体材料越过最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)以在固体材料中储存焓。在一些实施例中，第二时段持续至少I分钟，或者至少2分钟，或者至少3分钟，或者至少5分钟。在一些实施例中，(i)在第二时段中从下游导管组件进入汽轮机的蒸汽流速与
(ii)在第一时段中从下游导管组件进入汽轮机的蒸汽流速之间的比率至少为O. 025，或者至少为O. 05,或者至少O. 075,或者至少O. 1，或者至少O. 15，或者至少O. 2，或者至少O. 3，或者至少O. 5。一种太阳能蒸汽系统，包括a)排成阵列的太阳能接收器，包括一上游太阳能接收器以及一与上游太阳能接收器流体连通的下游太阳能接收器，上游太阳能接收器被配置为在其中流动的受压水受到日晒驱动的相变以获得受压蒸汽，下游太阳能接收器被配置为由日晒过热从上游太阳能接收器接收到的受压蒸汽；b) —汽轮机，被配置为由从下游接收器接收到的蒸汽驱动；c)多个定日镜，被配置为将日晒重新指向于上游和下游太阳能接收器；d) —控制设备，用于响应正在减少的日晒情况，通过重新对准定日镜调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能，以产生一个定日镜从下游太阳能接收器至上游太阳能接收器的净迁移以及当汽轮机继续由从下游太阳能接收器接收到的蒸汽驱动时，减少在下游太阳能接收器中过热的程度。在一些实施例中，系统进一步包括一导管组件，具有一根或多根用于从下游接收器向汽轮机输送蒸汽的隔热导管，每根导管包括固体材料，在定日镜响应正在减少的日晒情况重新对准之后，由汽轮机接收到的来自下游太阳能接收器的蒸汽由包含在导管固体材料中的焓被进一步加热。在一些实施例中，控制设备被配置为在下游太阳能接收器中的过热程度被减少至在定日镜重新对准的时间和从下游接收器流至汽轮机的蒸汽的中断时间之间引起导管内壁的温度下降至少20摄氏度。在一些实施例中，温度下降至少50摄氏度。在一些实施例中，控制设备被配置为在定日镜的重新对准产生净迁移之后，接着阻塞进入汽轮机的蒸汽流动以产生汽轮机的有序停机。在一些实施例中，控制设备被配置为产生蒸汽流动阻塞以便于在(i)定日镜的重新对准产生净迁移以及(ii)从下游接收器至汽轮机的蒸汽流动的中断产生有序停机之间的时间至少为2分钟,或者至少为5分钟,或者至少为10分钟。在一些实施例中，系统被配置为对于在定日镜迁移之后以及汽轮机有序停机之前的大部分的时段，汽轮机以多于额定功率(nominal rated capacity)的10%,或者20%,或者40 %,或者50 %运行。一种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括a)在日晒水平相对较高的第一时段中，将受压太阳能蒸汽通过太阳能接收器以及导管组件送至汽轮机，以便于当穿过太阳能接收器时，蒸汽在其中通过日晒被加热并且越过汽轮机的最低温度阈值；以及b)在日晒水平相对较低的第二时段中，将蒸汽通过太阳能接收器以及导管组件送至汽轮机， 以致于i)蒸汽以一个低于汽轮机最低运行温度阈值的温度离开太阳能接收器然后进入导管组件；以及ii)来自太阳能接收器的蒸汽穿过导管组件并且在其中通过储存在导管组件中隔热导管的固体材料中的焓被过热；以及iii)由储存的焓加热的蒸汽在导管组件中越过汽轮机的最低温度阈值。一种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括a)在一上游太阳能接收器中，使受压水受到日晒驱动的相变以获得受压蒸汽山)将受压蒸汽送至一下游太阳能接收器；c)在下游太阳能接收器中，通过日晒加热受压蒸汽以过热蒸汽；d)将过热的蒸汽送至汽轮机以驱动汽轮机；e)对于一组定日镜，将第一子组定日镜对准上游太阳能接收器以及将第二子组定日镜对准下游太阳能接收器；以及f)响应于一预期到的或侦测到的日晒减少情况，重新对准一个或多个定日镜以产生从下游太阳能接收器至上游太阳能接收器的定日镜的净迁移，以及当汽轮机继续由从下游太阳能接收器接收到的蒸汽驱动时，减少在下游太阳能接收器中过热的程度。一种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括a)在第一时段中，将较热的太阳能蒸汽送入一导管组件以便于较热的蒸汽穿过导管组件，在通向汽轮机的途中，在此处太阳能蒸汽驱动汽轮机产生有效功，以向导管组件中一根或多根隔热导管的固体材料传递一些焓；b)在第二时段中，将比较热的太阳能蒸汽冷的较冷的太阳能蒸汽送入导管组件，以致于i)储存在一根或多根导管的固体材料中的焓的至少一些被传递给较冷的太阳能蒸汽以在通往汽轮机的途中加热较冷的太阳能蒸汽；以及ii)已经被储存在固体材料中的焓加热过的太阳能蒸汽接着进入汽轮机以产生有效功。在一些实施例中，在第二时段中产生的有效功中至少有2%，或者至少有5%，或者至少有10 %，或者至少有20 %，或者至少有30 %，或者至少有40 %，或者至少有50 %是由储存的焓所产生。在一些实施例中，第二时段持续至少2分钟，或者至少5分钟，或者至少10分钟，或者至少15分钟,或者至少20分钟。一种太阳能蒸汽系统，包括a) —汽轮机；b) —太阳能蒸汽过热器，用于在其中通过日晒过热受压蒸汽；c) 一下游导管组件，被配置为在太阳能蒸汽生成器的出口与汽轮机之间提供流体连通；以及d) —控制设备，用于调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能以根据任一用于通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法来产生调整程序。
一种用于控制太阳能热发电厂的方法，包括a)产生一与预期到的连续高日晒水平相关的第一信号；b)响应于第一信号，控制定日镜将流量分布集中在至少一个接收器上以产生以一涡轮运行温度离开至少一个接收器的过热蒸汽，以及将过热蒸汽以涡轮运行温度提供给涡轮；c)产生一与预期到的日晒水平下降相关的第二信号；d)响应于第二信号，控制定日镜将流量分布集中在至少一个接收器上以产生以一实质上低于涡轮运行温度的降低的温度离开至少一个接收器的过热蒸汽，以及将过热蒸汽以降低的温度提供给敏感热能存储器以进一步提升其温度至涡轮运行温度，然后提供给涡轮；以及e)产生一与敏感热能存储器耗尽相关的第三信号，以减少向涡轮的蒸汽流动。—种太阳能蒸汽系统，包括一第一太阳能接收器；多个定日镜，被安排成将日晒反射至第一太阳能接收器上以在其中加热流体；以及一控制器，控制多个定日镜，控制器被配置为响应于第一太阳能接收器出口的流体温度低于汽轮机要 求的阈值温度，重新对准多个定日镜中的至少一个以离开第一太阳能接收器。在一些实施例中，系统进一步包括一热质量，热I禹合于从第一太阳能接收器出口流至汽轮机入口的流体，其中，热质量被安排成当第一太阳能接收器出口的流体温度低于阈值温度时，加热来自第一太阳能接收器的流体至高于阈值温度的温度。在一些实施例中，热质量被构成并被安排成当出口的流体温度高于阈值温度时，从由第一太阳能接收器流至汽轮机的流体储存热量，以及当出口的流体温度低于阈值温度时，使用储存的热量加热从第一太阳能接收器流至汽轮机的流体。在一些实施例中，热质量包括在第一太阳能接收器与汽轮机之间的至少一部分流体导管。在一些实施例中，系统进一步包括一第二太阳能接收器，被安排成在第一太阳能接收器的上游，其中控制器被配置为将多个定日镜中的至少一个重新对准于第二太阳能接收器。一种向汽轮机提供太阳能加热的蒸汽的方法，包括响应于减少的日晒情况，重新配置从多个定日镜入射至一过热接收器的太阳能量分布，从过热接收器离开的蒸汽温度低于汽轮机的运行阈值温度；以及将离开过热接收器的蒸汽传入带有热质量的热触点中，然后传至汽轮机，这样，在进入汽轮机前，热质量将离开蒸汽加热至一高于运行阈值温度的温度。在一些实施例中，方法进一步包括在重新配置之前，将离开过热接收器的蒸汽传入带有热质量的热触点中，离开的蒸汽具有一高于所述运行阈值温度的温度，这样热质量被加热至高于运行阈值温度的温度。在一些实施例中，热质量包括在过热接收器与汽轮机之间的至少一部分流体导管。在一些实施例中，所述重新配置包括减少入射至过热接收器上的太阳能量有利于增加入射至向过热接收器提供蒸汽的另一接收器的太阳能量。在一些实施例中，重新配置包括将至少一个定日镜从过热接收器重新对准于另一接收器。


整合于此且构成说明书一部份的附图示出了所揭示主题的典型实施例，并且与以上给出的总体描述以及以下给出的具体描述，用来解释所揭示主题的特征。在整个附图中，相同的附图标记表示相同的要素。图1A-1C示出了现有技术中包括多个定日镜的中心式太阳能塔蒸汽系统。图2A-2C示出了现有技术中作为太阳能蒸汽过热器的太阳能接收器的运行。图3示出了光线正常强度与时间的函数(现有技术)。图4，8，IIA-11B，以及12A-12B为根据所揭示主题的一个或多个实施例的用于运行太阳能蒸汽系统的程序流程图。图5示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的温度曲线。图6A-6B示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的在导管中的太阳能蒸汽。·图7示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的控制设备。图9A-9B示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的包括多个太阳能接收器的系统。图10A-10E示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的将日晒对准于多个太阳能接收器。图13示出了根据所揭示主题的一个或多个实施例的定日镜控制系统。图14A-14B示出根据所揭示主题的一个或多个实施例的太阳能接收器(例如，蒸发器，超临界蒸汽生成器或过热器)。
具体实施例方式通过以下具体实施例的详细说明以及与之相关的附图有助于更好地理解权利要求。说明，具体实施例以及附图不能被用来限制权利要求的范围。应当被理解的是，在所揭示的方法和设备中不是每一个特征对于每次实现都是必须的。同样应当被理解的是，在整个揭示中，除非根据上下文能很清楚地表明某一步骤依赖于另一先完成的步骤，否则在所示出或揭示出的过程或方法中，方法的步骤可以根据任何顺序或同时完成。在本申请中所使用到的单词“可以”(may)用以一种自由的意思(S卩，意味着“具有可能性”)而不是强制性的意思(即，意味着“必须”)。应被领会到的，本发明中为了清楚而被描述在分开的实施例中的特定特征可以作为一个组合被提供在单一实施例中。相反地，本发明中为了简洁而被描述在单一实施例中的多样特征可以被各自地提供或被提供于任何适合的子组合中。本发明的一些实施例涉及用于在“第一模式”以及“第二模式”运行太阳能热系统的方法和设备。图4为用于根据这些实施例运行太阳能蒸汽系统的程序的流程图。在步骤S301 (例如，在有大量阳光的“正常日照时数”中)中，系统如图2A-2B所述地运行。受压蒸汽(例如，由受到日晒的受压水产生)，比如饱和蒸汽或者超临界蒸汽，被送入太阳能过热器820，在太阳能过热器820中受压蒸汽被过热至最低涡轮运行温度之上。过热的蒸汽然后穿过导管组件206，由于导管周围的日晒，温度基本上保持一致。该过热的蒸汽被用于驱动汽轮机580以及用于获得有效功-例如，发电。在一个当外界隔热的强度已经变弱时(例如，在马上日落之前或在日落过程中；可选择地或额外地，当部分地或大部分地或完全地多云环境占多数)的稍晚时候，被指向于太阳能过热器820以在受压蒸汽位于太阳能过热器820中时将受压蒸汽加热至最低涡轮运行温度以上的日晒是不充分。这种“减少的日晒情况”能在步骤S305中被侦测到或预期到，例如，通过观察云层或通过根据“一天的时间”确定当前时间与日落之间的时间差。根据侦测或预期到离开过热器820的蒸汽对于用在汽轮机580中是“太冷”了(SP，防止汽轮机580的无序停机)，而立即阻塞进入汽轮机580的蒸汽流动(即，产生汽轮机580的有序停机)，取而代之的是，有可能，在步骤S309中，采用一种不同的做法。根据以下将被讨论到的有关步骤S313，有可能采用这种没有引起涡轮580无序停机的做法。因此，在步骤S309中，太阳能蒸汽系统被运行以便于离开过热器820而进入导管组件206的蒸汽继续流入涡轮580中以做功，即便是在离开过热器580的蒸汽低于涡轮580最低运行温度要求时。根据步骤S309的情况，当蒸汽开始其经过隔热导管组件206通往汽轮机580的行 程中，蒸汽温度(即，在蒸汽过热器820的出口)因此低于最低涡轮运行温度要求。然而，储存在隔热导管(即，管)中的焓，该焓是在一天的稍早时候(即，在步骤S301的时候，例如当组件206的导管壁与温度超过涡轮580的最低涡轮运行温度的较热蒸汽处于热平衡时)被提供给导管的材料，被传递(即，在步骤S309的时候)给经过导管组件206流向汽轮机580的受压蒸汽。这种“储存的焓”作为一个热源足以对流过导管组件206的蒸汽加热至少一段时间(例如，至少I分钟，或者至少几分钟，或至少10分钟，或至少15分钟)，在这段时间内，涡轮580能继续运行并且产生能转换为电的有效功。仅仅有有限数量的焓可以被储存在导管组件206的导管(例如，管)中。为此，可能运行步骤S309的“模式”的时间数量也是有限的-在一个无限制的示例中，至多I小时，或至多30分钟，或者至多20分钟，或者10分钟，或者至多7分钟。因此，在步骤S313中，在一个稍晚的时候，需要阻塞进入汽轮机580的蒸汽流动以使涡轮580免于“无序停机”。在一个无限制的示例中，这个“稍晚的时候”可能在(i)离开过热器820的蒸汽进入导管组件206的时候发生，并且在(ii)在导管组件206 “末端”的蒸汽在汽轮机580入口时低于“最低运行温度”的时候发生。这没有限制。在另一示例中，这可能发生在当导管组件206 “末端”的温度在汽轮机580入口时等于或仅仅略微高于“最低运行温度”的时候。图5的讨论图5示出，根据一个无限制的示例，在步骤S309的时间，于太阳能蒸汽系统中占多数的温度曲线。图5的示例涉及线性温度曲线的具体情况-没有线性温度曲线占多数的表现，并且肯定没有试图限制线性温度曲线。取而代之的是，图5中所示出的线性曲线是为了简单。从图5可见，在图5的时间中，蒸汽过热器中的温度上升不足以“越过汽轮机最低运行温度阈值”。对于当前所揭示的内容，当蒸汽“越过汽轮机最低运行阈值”，汽轮机580的THRESH (Tstmin)时，蒸汽从低于汽轮机的最低运行温度Tstmin的第一温度被加热至等于或超过汽轮机的最低运行温度Tstmin的第二温度。因此，“越过阈值”仅仅涉及温度的变化，并且不需要蒸汽位于任何特定的位置或者与特定的流动或移动相关联。在图2B的示例中，蒸汽在蒸汽过热器820中越过了最低运行温度阈值THRESH (Tstmin),而在图5的示例中，蒸汽在下游导管组件206中越过了最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)0在图5的无限制示例中，蒸汽过热器SH 820通过日晒仍旧是可操作地加热受压蒸汽。然而，这仅仅发生在低于步骤S301中所观察到的程度，并且在某种意义上那是不足以越过汽轮机最低运行温度阈值的。从数理上说，可能被写成 Λ·ετ〈Τ'ιν以及TSTmET>TSTMIN。在一些实施例中，进入蒸汽过热器820的受压蒸汽处于一个“相变”温度-例如，受压水的“沸点”或者超临界蒸汽的“临界温度”。在一些实施例中，在步骤S309中，在“相变”温度与汽轮机580的最低运行温度之间的一个“相当大比例”的温度上升是通过当前储存在上游202和/或下游206导管组件的隔热导管中的焓所提供(而不是通过外部焓来源，比如，日晒)_例如，至少10%，或至少20%，或至少35%，或至少50%，或至少65%，或至少80%，或至少90%，或至少95%。蒸汽过热器820接收来自第一太阳能接收器的蒸汽并在其中执行相变的实施例将在下文参考图9-12被讨论。 图6A-6B的讨论在图5 (以及步骤S309)的示例中，蒸汽在蒸汽过热器820中被加热-尽管被加热至低于在步骤S301中可被观察到的程度。在涉及步骤S309的其他实施例中，蒸汽可能不在太阳能蒸汽过热器820中被加热，或者甚至是在步骤S309的时间里在太阳能蒸汽过热器820中变凉。图6A-6B分别示出了在步骤S301以及S309中管壁和蒸汽的温度。在图6A和6B的示例中，在导管组件206中的位置是在靠近蒸汽过热器SH820出口的“邻近部分”里。在时间tl (过热器820上的日晒水平开始减少之前)，(i)离开蒸汽过热器820的蒸汽温度以及(ii)进入导管组件206的蒸汽温度是(Τ'·ΕΤ) INITIALO这超过了运行汽轮机580要求的最低温度TSTMIN。此时，导管206的内表面壁的温度是ΤΙΝΙΤΙα·。在一些实施例中，此时，在导管组件206导管中的蒸汽与组件206的导管的壁实质上是热平衡的，并且在导管内壁与在其中流动的蒸汽之间的温度间隙ΤΕΜΡ_6ΑΡιν·=| (Tshoutlet)initial-TintialwallU 由于这个温度Tintia^ll是显著地高于导管隔热的外部温度，导管壁将储存由流经导管的太阳能蒸汽所提供的焓。图6Β示出在一个较晚的时间t2，即重新指向于蒸汽过热器820壁的日晒水平已经开始降低(即，在步骤S309中)的时间，导管组件206中相同的“邻近区域”。因此，在这个示例中，蒸汽温度(Τ'υΜΤ) UTEK在一个相对“短”的时段(即，在30分钟或20分钟或10分钟或5分钟或3分钟内)里下降至少10或20或30或40或50或100摄氏度(即，相对于(Tshoutlet) initial),从而在持续至少I或3或5或10分钟的时段中提供一个速率为至少O. 5或I或3或5或10或15或20摄氏度/分钟的温度下降速度(即，离开太阳能过热器或下游820太阳能接收器的蒸汽的温度)。在图6B的时候，(Tshoutlet) latee低于汽轮机580的最低运行温度。如图6B所示，在步骤S309中，从过热器或下游820太阳能接收器引入至组件206导管中的蒸汽温度可以以一个比由于正在下降或已减少外界日晒的水平或者其他诸如定日镜转向离开太阳能过热器820 (参考后文关于图8-12中讨论)导致的内壁温度下降更快的速度下降。组件206的隔热导管的内壁，然而，从图6A及步骤S301中较早的时间保留额外的热量。这引起在流动的蒸汽与管壁内表面之间的热梯度增加了至少10或20或30或50或100摄氏度的间隙温度TEMP_GAP，和/或当将TEMP_GAPutek与TEMP_GAPINITm相比较时，因数(factor)为 2 或 5 或 10 或 100。在流动蒸汽与组件206的导管内壁之间的热梯度引起热量如图6B所示的那样流动-步骤S309的较凉蒸汽从管壁吸收热量(因此，可以说是管壁过热了蒸汽)，同时较凉的蒸汽冷却管壁。在一些实施例中，蒸汽可以在导管组件中被加热(即，从过热器820进入组件206与离开组件206进入涡轮580的蒸汽温度的差)至少10或30或50或70或90摄氏度。在一些实施例中，导管组件的壁可以在步骤S309中至少60或30或20或10分钟的时段中冷却(S卩，由于目前更冷的蒸汽的流动)至少10或20或30或50或70或90摄氏度。图7的讨论现在参见图7，为控制设备880被配置成调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能的原理框图。在图7中特别的无限制的示例中，控制设备800包括日晒控制器81以及·流体流动控制系统842。日晒控制器81可以至少部分地调整一定数量的重新指向于过热器820的日晒，并且因此蒸汽过热器的出口温度也可被调整。当有效日晒中的较大(较小)的一部分被指向于蒸汽过热器SH 820 (即，相对于其他目标),这有助于蒸汽过热器SH 820的出口温度Tshotmt更高(更低)的情况。一个日晒控制器81为一个定日镜控制系统的无限制示例将在以下参考图13被讨论。流体流动控制系统842可以包括用于调整在太阳能系统中流体流动的机械和/或电力元件的任意组合。典型的元件包括但不限于泵，阀，模拟或数字电路，以及软件。举例来说，汽轮机580可以包括被配置成控制进入涡轮580的流体的压力和/或流速的涡轮入口 -例如，通过诸如阀门控制或其他适合的设备控制流阻。 在一些实施例中，这些控制系统(即，81和/或842)的一个或多个或者它们响应控制信号的部分-即，电力或电子控制信号。举例而言，可以根据第一控制信号-例如，打开汽轮机580的入口和/或在过热器580中产生足够的太阳能蒸汽的流速和/或将足够的日晒指向于过热器以将蒸汽加热至特定的温度的信号，执行步骤S301。相似地，根据第二信号执行步骤S309和/或根据第三信号执行步骤S313。图8的讨论图8为用于运行太阳能系统的程序的流程图。在步骤S305中，一个“减少的日晒情况”被侦测到或预期到-例如，通过观察云层或通过关联“一天的时间”以确定当前时间与日落之间的时差。在步骤S307中，响应侦测，一个日晒传送系统(例如，多个定日镜)的运行参数被修改-例如，通过日晒控制系统81。举例来说，先前对准过热器820的定日镜的数量可以被减少，并且在一些实施例中，这些定日镜可以被重新对准于除了过热器820的另一目标。所揭示主题的实施例涉及响应于侦测到的或预测到的日晒减少将日晒重新指向以离开过热器810的方法，系统以及设备。当日晒被重新指向以离开过热器820时，一个或多个之前指向于过热器820的定日镜被指向于一个新的目标(例如，上游接收器-参见下面的讨论)。当定日镜被重新对准或重新指向日晒离开过热器820时，这被称为定日镜离开过热器820的“净迁移”。
“净迁移”的一个示例为“数字上的净迁移即，相比于“净迁移情况”之前，在“净迁移情况”(例如，在步骤S307中被执行)之后，较少的定日镜被对准于过热器820。因此，如果在步骤S307之前对准于过热器820的定日镜的数量等于Nshpke，在步骤S307之后对准于过热器820的定日镜的数量等于Nshtost,并且NSHrosT-NSHPKE是负数，这就说明定日镜离开过热器820的净迁移。在步骤S307之前的时间为tPKE以及在一些或全部“迁移”的定日镜已经被重新定向之后的步骤S307之后的时间为trasT。迁移定日镜的“时间间隙” trasT-tPKE，在不同的实施例中，至多为30分钟或至多20分钟或至多15分钟或至多10分钟或至多5分钟。
Nmrasr NmmE\在不同的实施例中，迁移的“强度”可以被量化为---5-1举 例而言，
N PM
，
当时间间隙trasT_tPKE具有前文所述的任何性能时，该强度在不同的实施例中可以是至少O. 05或至少O. I或至少O. 2或至少O. 3或至少O. 5或至少O. 7或至少O. 8或至少O. 9。“净迁移”的另一示例为“通过流量的净迁移即，一个或多个先前对准于过热器820的定日镜在步骤S307中的重新对准于新目标(B卩，除了过热器820的目标)，这引起相比于在“净迁移情况”之前，较少的流量被重新指向于过热器820。由于定位镜迁移所导致在过热器820上的流量减少不同于由正在减少的外界日晒所引起的流量减少。因此，定日镜离开过热器820的迁移引起入射于过热器820上的流量水平以一个比单独由正在减少的外界日晒所引起的速度快的速度下降。对于涉及“流量的净迁移”的实施例，由于将先前(即，在步骤S307的时间之前)对准于蒸汽过热器820的一个或多个定日镜进行重新对准，入射于过热器820上的流量水平以一个快于外界日晒减少的速度下降并且以一个快于如果没有定日镜的迁移而该被观察到的(即，如果没有增加或移除定日镜，且相同的定日镜保持对准于过热器而该被观察到的)速度下降。在定日镜重新对准以离开过热器820之后，对于定日镜可以被对准的“目标”没有限制。可选择地，并且在一些优选的实施例中，定日镜被对准于一上游接收器，在其中日晒被用来产生相变(例如，将受压水蒸发成受压蒸汽或者产生超临界蒸汽)。更多的细节将被提供于下文的讨论中，并参考图9-12予以讨论。图9A-9B的讨论如图9A-9B所述，太阳能蒸汽系统包括第一太阳能接收器810 (举例而言，被配置成“上游太阳能接收器”)以及第二太阳能接收器820-如上所知，第二太阳能接收器820可以是一个太阳能蒸汽过热器。额外的太阳能接收器也是可以存在的-作为选择地，较少的太阳能接收器可以被提出。在不同的实施例中，接收器810是一个被配置为将水沸腾至蒸汽的太阳能蒸发器，或者接收器810是一个被配置为通过将水或蒸汽加热至高于超临界温度的温度以产生超临界蒸汽的超临界蒸汽生成器。太阳能蒸发器810通过输入线接收液体和/或水蒸气。第二太阳能接收器820 (举例而言，一太阳能蒸汽过热器或以太阳能蒸汽重新加热器)进一步加热由上游太阳能接收器810产生的通过线导管组件202接收到的蒸汽或超临界蒸汽。进一步加热的蒸汽会通过导管组件206传送给涡轮580。在正常的运行环境下，在导管组件202中的蒸汽要比在导管组件206中的蒸汽干。在不同的实施例中，当线L2对应于下游导管组件206时，线LI的一部分对应于上游导管组件202。对于当前所揭示的内容，应当被理解的是，术语“涡轮”指的是“大规模涡轮举例而言，其功率输出差不多在兆瓦特的量级或者更多。在不同的实施例中，涡轮的输出功率可以是至少I兆瓦特，至少5兆瓦特，至少10兆瓦特，至少50兆瓦特或者至少100兆瓦特
或者更多。术语“上游”和“下游”涉及那些与一些实施例相关联的系统配置，而且并不意在限制。在当前所揭示的内容中的某些位置，上游接收器810被称为“太阳能锅炉/蒸发 器”或者“太阳能蒸发器”。应当注意的是，这不是限制，并且在其他实施例中(甚至当未明确提及的)，上游接收器810 (或任何标注为“810”的接收器)可以是一个从液体和/或蒸汽水产生超临界蒸汽的太阳能超临界蒸汽生成器。可以被理解的是，在满日晒的正常运行环境下，蒸汽过热器820出口的温度远远高于蒸发器的出口温度，该蒸发器的目的在于将液体水(或水和蒸汽的混合体)转换为蒸汽。在不同的实施例中，蒸汽过热器820中的出口温度为至少250或300或350或400或450或500或550或600摄氏度。在图9B的示例中，接收器810是一个蒸发器/锅炉，接收器820是一个过热器以及一个位于810及820之间的用于分离液体和蒸汽相的蒸汽分离容器(例如，蒸汽分离汽包(drum)llO)。在图9B的示例中，太阳能蒸汽蒸发器810被配置成一再循环锅炉(举例而言，包括用于再循环流动的泵108)。因此，液体或蒸汽水可以形成多种穿过太阳能蒸发器810的“循环”。在一些实施例中，蒸汽分离容器110 (例如，汽包)实质上阻碍了到达过热器820的水。这可以防止短期或长期的伤害。阻碍同样还可以具有改善热效率的优点。在实施例中，蒸汽分离容器110特别是一汽包，尽管任何尺寸或形状或形式因素，举例而言，对于分离水蒸气和液体水有效，可以被使用。除了上述讨论的流体流动控制系统842之外，一太阳能热系统也可以包括一用于控制定日镜机械行为的定日镜控制系统81-参见后文参考图10A-10E而提供的讨论。图 10A-10E 的讨论图10A-10E示出各式各样的示例，其中，定日镜将阳光的反射光线对准于上游810，或者下游820太阳能接收器的一个。在图10A-10C的无限制示例中，仅有六个定日镜被示出-应当被意识到，在一个给定的时间，任何数量的定日镜可以对准于上游或下游太阳能接收器-举例而言，少于100定日镜，或10-1000定日镜或1000-10000定日镜或者多于10000的定日镜。在图IOA示出的实施例中，对准于一个或其他太阳能接收器(810或820)的定日镜组为{920A，920B，920C，920C，920D，920E，920F}。在图IOA中，对准于810的定日镜子组为{920A，920D，920E}以及对准于820的定日镜子组为{920B，920C，920F}。在图IOA的示例中，上游接收器810在下游接收器820之上。在图IOB的示例中，上游接收器810在下游接收器820之下。图IOC的示例则涉及一种“并排”的配置。
图IOD为上游接收器810和下游接收器820在塔50的不同侧边的系统的平面图。在图IOD的无限制示例中，(i)接收器820被安装在塔50的北面并且接收主要来自定日镜60N北部区域的日晒；以及(ii)接收810被安装在塔50的西面并且接收主要来自定日镜60W西部区域的日晒。在图10A-10D的示例中，两个太阳能接收器(810和820)在塔50上，然而，在其他实施例中，多于两个的太阳能接收器可以在塔50上。在图IOE的示例中，有多个太阳能塔50，每个塔被关联有一各自的太阳能接收器。在任何给定的时间，一个给定的定日镜可以被指向于任一塔的太阳能接收器。合适的多塔系统的示例包括揭示于共同待定的，申请号为12/532，942，于2010年4月2日申请的，主题为“具有分化功能的分布式能量塔”的美国专利(以US 2010-0191378公布)，该专利通过引用整合于此。其他的示例同样是可能的。举例而言，接收器810和820可以是不连续的瓦 片形成任意形状的多种元素的不连续组，比如是六边形，并且以任何相关关系排布，例如对角地置换。图 IIA-IIB 的讨论图11A-11B示出了用于根据一些实施例运行太阳能蒸汽系统的程序的流程图。举例而言，在一些实施例中，图11A-11B的程序可能对于在减少的日晒的时间里，如图8所示的，将定日镜转向离开于太阳能蒸汽过热器是有用的。在步骤S201中，定日镜组S被运行以便于第一子组SI被对准于下游太阳能接收器820以及第二子组S2被对准于上游太阳能接收器810。在步骤S205中，确定是否有一个即将发生的减少的日晒情况和/或一个正在下滑的日晒水平-举例而言，如果一天中稍晚的时候(举例而言，短于在日落之前的X分钟，这可以假设日晒水平已经开始下降和/或正要下降)。在另一示例中，这里有现有的或预期到的云层或甚至是雨。在这种情况下，执行步骤S209以响应即将发生的减少的日晒情况和/或正在下滑的日晒水平是有用的。因此，步骤S209的执行是基于步骤S205中“是”的结果。在步骤S209中，SI中至少一些定日镜(即，先前对准于下游太阳能接收器-举例而言，一过热器-在步骤S201中)被转向离开下游820太阳能接收器(S卩，因此他们不再对准太阳能接收器)。这可能是有用的，举例而言，在减少提供给太阳能接收器日晒的总数使这个总数的减少超过了并高于在减少的日晒时段中，如果步骤S201中定日镜的部署是继续占多数的，从而可观察到的减少。在一些实施例中，将转向后的定日镜中的一个或多个(即，先前对准于下游太阳能接收器820)重新指向于上游太阳能接收器810是有利的。基于下文即将讨论的进一步细节，这可能是有用的对于保持一个最小的穿过上游导管组件202进入下游接收器820的蒸汽流动，该下游接收器从上游接收器810接收蒸汽(即，或直接或间接-例如，通过蒸汽分离容器110)。因此，在一个无限制的示例中，上游太阳能接收器810是一个用于蒸发受压水的太阳能蒸发器/锅炉，并且下游太阳能接收器820是一个过热器。在这个无限制的示例中，当日晒水平正在下降时，将定日镜指向于锅炉而离开于过热器，这会(i )导致和/或加快进入下游导管组件206和流向涡轮580的蒸汽的任意温度下降；以及(ii)将会导致蒸发器/锅炉810产生比没有定日镜转向而产生的更加多的饱和蒸汽-即，穿过上游导管组件202流向下游接收器820的蒸汽速度增加或减少，该增加或减少的速度少于在定日镜在步骤中S209中没有转向的系统中可观察到的速度。在一些实施例中，将定日镜从过热器820转向至蒸发器810以减缓由于正在下降的日晒所造成蒸发器810中蒸汽生产的下降。因此，在一些实施例中，图4的步骤S309以一个流速被执行，该流速为在步骤S301中占多数的流速的至少2. 5%或5%或7. 5%或10%或15%或20%或25%或30%或35%或 50%。在一些实施例中，在步骤S309中，汽轮机580以多于其额定功率的2. 5%或5%或
7.5%或10%或15%或20%或25%或30%或35%或50%运行。图 12A-12B 的讨论·
图12A-12B是用于运行包括一定日镜组S的太阳能热电系统的程序的流程图。现参考图12A。在步骤S207中，定日镜被运行以致(i)上游太阳能接收器接收有效日晒的一部分Fl ;以及(ii)下游太阳能接收器接收有效日晒的一部分F2。因此，在步骤S207中，一第一定日镜配置原则被强制执行(enforced)。对于当前揭示的内容，“有效日晒”是有关于定日镜组S的，并且涉及通过定日镜组S的起作用的的或运作的定日镜所反射的日晒。定日镜组S不需要涉及每个定日镜或甚至是每个起作用的定日镜，该定日镜组存在于靠近太阳能塔或塔组的定日镜的区域-相当于，定日镜组S仅仅涉及至少5个或10个或20个或50个或100个或1000个定日镜的特定组。在步骤S213中，这个原则被修改以响应当前或即将发生的减少的日晒情况(参见步骤S205)，这样，比率F1/F2相对于在步骤S207占多数的值而变化。现参考图12B。在步骤S221中，定日镜被运行以致(i)第一太阳能接收器(即，过热器)接收有效日晒的一部分F3 ;以及(ii )第二太阳能接收器是一个锅炉/蒸发器或一个蒸汽过热器，并且接收有效日晒的一部分F4。如上所述，第一以及第二太阳能接收器可以共同位于同一太阳能塔50-作为选择地，第一以及第二太阳能接收器可以位于不同的太阳能塔中。因此，在步骤S221中，一第一定日镜分配原则被强制执行。在步骤S223中，这个原则被修改以响应当前或即将发生的减少的日晒情况(参见步骤S205)，这样，比率F3/F4相对于在步骤S207占多数的值而变化。图13的讨论图13示出在一些实施例中的一定日镜区域控制系统81-举例而言，被配置成参与任何于此所揭示的程序-举例而言，参见图4，8，11A-11B，以及12A-12B中单独的任一个或组合的任一个。在一个示例中，一中心定日镜区域控制系统通过一数据通信网络与每个定日镜的控制器多级通信。图13示出这样多级控制系统81的示例，其包括三个控制层级水平，尽管在其他实施中，整个数据通信网络可以没有层级，举例而言在一个利用对等通信协议的分布式处理布局。在一个最低的控制层级水平(S卩，由定日镜控制器提供的水平)，在图中提供有可编程的定日镜控制系统(HCS)65，该系统控制定日镜(未示出)的双轴(方位以及高度)运动，举例而言，当它们追踪太阳的移动。在一个较高的控制层级水平，提供有定日镜阵列控制系统(HACS) 92,93,每一个系统分别通过与经由一采用比如CAN, Devicenet, Ethernet,或者类似的网络运行系统的多点数据网络94与那些定日镜38相关联的可编程定日镜控制系统65进行通信而控制定日镜38在定日镜区域96，97中的运行。在一个更加高的控制层级水平，提供有一个主控系统(MCS)95，该主控系统通过经由网络94与定日镜阵列控制系统92，93相通信而间接控制定日镜在定日镜区域96，97中的运行。主控系统95进一步通过经由网络94与接收器控制系统(RCS) 99相通信而控制太阳能接收器(未示出)的运行。在一个如图所示的示例中，被提供于定日镜区域96内的网络94的一部分是基于铜线或光纤连接，并且每个被提供于定日镜区域96中的可编程定日镜控制系统65配备有和主控系统95，定日镜阵列控制系统92以及有线网络控制总线路由器100 —样的有线通信适配器76，该适配器可选择地被配置于网络94中以更加高效率地处理至或者位于定日镜区域96中的可编程定日镜控制系统65中的通信量。另外，提供在定日镜区域97中的可编程定日镜控制系统65通过无线通信的方式经由网络94与定日镜阵列控制系统93相通信。为了这个目的，每个在定日镜区域97中的可编程定日镜控制系统65配备有和定日镜阵列控制系统93和无
线网络路由器101 —样的无线通信适配器77，该适配器可选择地被配置于网络94中以更加高效率地处理至或者位于定日镜区域97中的可编程定日镜控制系统65中的通信量。另外，主控系统95是可选择地配备有一个无线通信适配器(未示出)。在一些实施例中，图13中的控制器系统81被编程以参与于此揭示的任意程序。图 14A-14B 的讨论从图14A明显地看出，一太阳能锅炉500 (即，包括但不限于太阳能蒸发器810，太阳能超临界蒸汽生成器810，太阳能过热器820以及太阳能重新加热器的任意太阳能接收器)可以包括多个带有相互串联的接收表面(常见的管表以禁得起高压)的板550。如框箭头所示出的那样，朝向涡轮580的蒸汽或水从入口 504流至出口 508，蒸汽或水被日晒加热，这样，离开每个板的温度超过了进入板的温度，g卩，TBC>TAB>TIN，等等。在图14Α中，每个板550还可以包括一个或多个用于释放蒸汽和/或水的排水管522。图14Β示出了被嵌在单个太阳能加热板550中的多根平行管560的结构。再一次，水或蒸汽以一确定的方向流动，这样出口温度超过了入口方向(由于日晒)。如图2Β所示的，太阳能板包括多根管560 (举例而言，10-200根每根直径在大约2厘米至10厘米之间的管)。在一些实施例中，一个或多个于此揭示的教导对于以下至少一个是有用的增加在那些间歇的多云天太阳能量生成效率，最大化太阳能电力设施的发电量和/或收益产生，以及满足电力传输网络运行器的稳定性要求。所揭示的实施例的技术特征可以在发明的范围内被组合，重新排布，省略，等等，以产生额外的实施例。而且，特定的特征可以有时被用来获得利益而无需对应地使用其他特征。因此，显然地，根据当前所揭示的内容提供有带有多能量转换模式的太阳能发电系统，方法以及设备。根据当前所揭示的内容可以有许多选择替代，修改，以及变化。尽管特定的实施例被示出以详细地揭示本发明的原理，但应当被理解的是，在没有脱离这些原则的情况下本发明可以被具体化。由此，申请人想要包含所有在本发明精神以及范围内的替代，修改，等同以及变化。
权利要求
1.一种太阳能蒸汽系统，包括 a)一汽轮机，关联有一定义最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)的最低运行温度Tstmin ; b)一太阳能蒸汽过热器，用于通过日晒使受压蒸汽过热； c)一下游导管组件，被配置为在太阳能蒸汽过热器的出口与汽轮机之间提供流体连通；以及 d)一控制设备，用于调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能以在日晒水平相对较高的第一时段中和日晒水平减少的第二时段中产生一调整程序，以至于驱动汽轮机的受压蒸汽从蒸汽过热器通过下游导管组件进入汽轮机，以致 i)在第一时段中，受压蒸汽在太阳能过热器中通过日晒被过热并且在其中越过最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)； )在第二时段中，受压蒸汽离开太阳能过热器以一低于最低运行温度Tstmin的温度进入下游导管并且在下游导管中通过储存在其中的焓被过热以在下游导管中越过最低运行温度阈值 THRESH ( Tstmin)。
2.如权利要求I所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，控制设备被配置为执行调整程序以便为了下游导管组件中至少一个位置，导管组件中一隔热导管的内壁温度在第二时段中下降至少10摄氏度和/或下降至低于最低运行温度阈值THRESH (TSTMIN)。
3.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，控制设备被进一步配置为在第二时段之后，阻塞进入汽轮机的蒸汽流动以产生汽轮机的有序停机。
4.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，控制设备被配置为对应于第一时段及第二时段分别产生第一控制信号及第二控制信号，并且在第一时段及第二时段中响应于产生的控制信号分别调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能。
5.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，控制设备被进一步配置为在发生于第一时段之前且与上升的日晒水平相关联的第三时段中，调整太阳能蒸汽流动和/或日晒性能以便于导管组件中隔热导管的固体材料由穿过导管组件的太阳能蒸汽加热以便于固体材料越过最低运行温度阈值THRESH (Tstmin)以在固体材料中储存焓。
6.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，第二时段持续至少2分钟。
7.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，(i)在第二时段中从下游导管组件进入汽轮机的蒸汽流速与(ii)在第一时段中从下游导管组件进入汽轮机的蒸汽流速之间的比率至少为O. 05。
8.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，控制设备被配置为执行调整程序以便对于下游导管组件中至少一个位置，导管组件中一隔热导管的内壁温度在第二时段中下降至少20摄氏度。
9 略
10.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，系统被配置为对于大 部分的第二时段，汽轮机以多于额定功率的10%运行。
11.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，对于大部分的第二时段，汽轮机以多于额定功率的20%运行。
12.如前述任一项权利要求所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，对于大部分的第二时段，汽轮机以多于额定功率的40 %运行。
13.—种太阳能蒸汽系统，包括< 一排成阵列的太阳能接收器，包括一上游太阳能接收器以及一与上游太阳能接收器流体连通的下游太阳能接收器，上游太阳能接收器被配置为使得在其中流动的受压水受到日晒驱动的相变以获得受压蒸汽，下游太阳能接收器被配置为由日晒过热从上游太阳能接收器接收到的受压蒸汽； b)一汽轮机，被配置为由从下游接收器接收到的蒸汽驱动； c)多个定日镜，被配置为将日晒重新指向于上游和下游太阳能接收器；以及 d)一控制设备，用于响应正在减少的日晒情况，通过重新对准定日镜调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能，以产生一个定日镜从下游太阳能接收器至上游太阳能接收器的净迁移以及当汽轮机继续由从下游太阳能接收器接收到的蒸汽驱动时，减少在下游太阳能接收器中过热的程度。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括 一导管组件，具有一根或多根用于从下游接收器向汽轮机输送蒸汽的隔热导管，每根导管包括固体材料，在定日镜响应正在减少的日晒情况重新对准之后，由汽轮机接收到的来自下游太阳能接收器的蒸汽由包含在导管固体材料中的焓被进一步加热。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，控制设备被配置为在下游太阳能接收器中的过热程度被减少至在定日镜重新对准的时间和从下游接收器流至汽轮机的蒸汽的中断时间之间引起导管内壁的温度下降至少20摄氏度。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，温度下降至少50摄氏度。
17.如权利要求11-16中任一项所述的系统，其特征在于，控制设备被配置为在定日镜的重新对准产生净迁移之后，接着阻塞进入汽轮机的蒸汽流动以产生汽轮机的有序停机。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，控制设备被配置为产生蒸汽流动阻塞以便于在(i )定日镜的重新对准产生净迁移以及(ii )从下游接收器至汽轮机的蒸汽流动的中断产生有序停机之间的时间至少为2分钟。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，时间至少为5分钟。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，时间至少为10分钟。
21.如权利要求17-20中任一项所述的系统，其特征在于，系统被配置为对于在定日镜迁移之后以及汽轮机有序停机之前的大部分的时段，汽轮机以多于额定功率的10%运行。
22.如权利要求17-20中任一项所述的系统，其特征在于，系统被配置为对于在定日镜迁移之后以及汽轮机有序停机之前的大部分的时段，汽轮机以多于额定功率的20%运行。
23.如权利要求17-20中任一项所述的系统，其特征在于，系统被配置为对于在定日镜迁移之后以及汽轮机有序停机之前的大部分的时段，汽轮机以多于额定功率的40%运行。
24.一种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括 a)在日晒水平相对较高的第一时段中，将受压太阳能蒸汽通过太阳能接收器以及导管组件送至汽轮机，以便于当穿过太阳能接收器时，蒸汽在其中通过日晒被加热并且越过汽轮机的最低温度阈值；以及 b)在日晒水平降低的第二时段中，将蒸汽通过太阳能接收器以及导管组件送至汽轮机，以致于 i)蒸汽以一个低于汽轮机最低运行温度阈值的温度离开太阳能接收器然后进入导管组件；以及 )来自太阳能接收器的蒸汽穿过导管组件并且在其中通过储存在导管组件中隔热导管的固体材料中的焓被过热；以及 iii)由储存的焓加热的蒸汽在导管组件中越过汽轮机的最低温度阈值。
25.一种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括 a)在一上游太阳能接收器中，使受压水受到日晒驱动的相变以获得受压蒸汽； b)将受压蒸汽送至一下游太阳能接收器； c)在下游太阳能接收器中，通过日晒加热受压蒸汽以过热蒸汽； d)将过热的蒸汽送至汽轮机以驱动汽轮机； e)对于一组定日镜，将第一子组定日镜对准上游太阳能接收器以及将第二子组定日镜对准下游太阳能接收器；以及 f)响应于一预期到的或侦测到的日晒减少情况，重新对准一个或多个定日镜以产生从下游太阳能接收器至上游太阳能接收器的定日镜的净迁移，以及当汽轮机继续由从下游太阳能接收器接收到的蒸汽驱动时，减少在下游太阳能接收器中过热的程度。
26.—种通过太阳能蒸汽驱动汽轮机的方法，该方法包括 a)在第一时段中，将较热的太阳能蒸汽送入一导管组件以便于较热的蒸汽穿过导管组件，在通向汽轮机的途中，在此处太阳能蒸汽驱动汽轮机产生有效功，向导管组件中一根或多根隔热导管的固体材料传递一些焓； b)在第二时段中，将比较热的太阳能蒸汽冷的较冷的太阳能蒸汽送入导管组件，以致于 i)储存在一根或多根导管的固体材料中的焓的至少一些被传递给较冷的太阳能蒸汽以在通往汽轮机的途中加热较冷的太阳能蒸汽；以及 )已经被储存在固体材料中的焓加热过的太阳能蒸汽接着进入汽轮机以产生有效功。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在第二时段中产生的有效功中至少有2%是由储存的焓所产生。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在第二时段中产生的有效功中至少有5%是由储存的焓所产生。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在第二时段中产生的有效功中至少有10%是由储存的焓所产生。
30.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在第二时段中产生的有效功中至少有20%是由储存的焓所产生。
31.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其特征在于，第二时段持续至少2分钟。
32.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其特征在于，第二时段持续至少5分钟。
33.如权利要求26-30中任一项所述的方法，其特征在于，第二时段持续至少10分钟。
34.一种太阳能蒸汽系统，包括 a)一汽轮机； b)一太阳能蒸汽过热器，用于在其中通过日晒过热受压蒸汽； c)一下游导管组件，被配置为在太阳能蒸汽生成器的出口与汽轮机之间提供流体连通；以及 d)一控制设备，用于调整太阳能蒸汽系统的流动和/或日晒性能以根据权利要求24-33中任一项所述的方法产生调整程序。
35.一种用于控制太阳能热发电厂的方法，包括 a)产生一与预期到的连续高日晒水平相关的第一信号； b)响应于第一信号，控制定日镜将流量分布集中在至少一个接收器上以产生以一涡轮 运行温度离开至少一个接收器的过热蒸汽，以及将过热蒸汽以涡轮运行温度提供给涡轮； c)产生一与预期到的日晒水平下降相关的第二信号； d)响应于第二信号，控制定日镜将流量分布集中在至少一个接收器上以产生以一实质上低于涡轮运行温度的降低的温度离开至少一个接收器的过热蒸汽，以及将过热蒸汽以降低的温度提供给敏感热能存储器以进一步提升其温度至涡轮运行温度，然后提供给涡轮；以及 e)产生一与敏感热能存储器耗尽相关的第三信号，以减少向涡轮的蒸汽流动。
36.一种太阳能蒸汽系统,包括 一第一太阳能接收器； 多个定日镜，被安排成将日晒反射至第一太阳能接收器上以在其中加热流体；以及 一控制器，控制多个定日镜，控制器被配置为响应于第一太阳能接收器出口的流体温度低于汽轮机要求的阈值温度，重新对准多个定日镜中的至少一个以离开第一太阳能接收器。
37.如权利要求36所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，进一步包括 一热质量，热耦合于从第一太阳能接收器出口流至汽轮机入口的流体，其中，热质量被安排成当第一太阳能接收器出口的流体温度低于阈值温度时，加热来自第一太阳能接收器的流体至高于阈值温度的温度。
38.如权利要求37所述的太阳能蒸汽系统，其特征在于，热质量被构造成并被安排成当出口的流体温度高于阈值温度时，从由第一太阳能接收器流至汽轮机的流体储存热量，以及当出口的流体温度低于阈值温度时，使用储存的热量加热从第一太阳能接收器流至汽轮机的流体。
39.如权利要求37所述的太阳能系统，其特征在于，热质量包括在第一太阳能接收器与汽轮机之间的至少一部分流体导管。
40.如权利要求36所述的太阳能系统，其特征在于，进一步包括一第二太阳能接收器，被安排成在第一太阳能接收器的上游，其中控制器被配置为将多个定日镜中的至少一个重新对准于第二太阳能接收器。
41.一种向汽轮机提供太阳能加热的蒸汽的方法，包括 响应于减少的日晒情况，重新配置从多个定日镜入射至一过热接收器的太阳能量分布，从过热接收器离开的蒸汽温度低于汽轮机的运行阈值温度；以及将离开过热接收器的蒸汽传入带有热质量的热触点中，然后传至汽轮机，这样，在进入汽轮机前，热质量将离开蒸汽加热至一高于运行阈值温度的温度。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步包括在重新配置之前，将离开过热接收器的蒸汽传入带有热质量的热触点中，离开蒸汽具有一高于所述运行阈值温度的温度，这样热质量被加热至高于运行阈值温度的温度。
43.如权利要求41所述的方法，其特征在于，热质量包括在过热接收器与汽轮机之间的至少一部分流体导管。
44.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述重新配置包括 减少入射至过热接收器上的太阳能量为了增加入射至向过热接收器提供蒸汽的另一接收器的太阳能量。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，重新配置包括将至少一个定日镜从过热接收器重新对准于另一接收器。
全文摘要
所揭示的主题涉及用于响应于侦测到或预测到的日晒减少情况(例如，日落或多云情况)而运行一太阳能蒸汽系统的方法和系统。在一些实施例中，在一段时间内，储存在有通过汽轮机途中的蒸汽在其中穿过的导管的固体材料内的焓被用于加热蒸汽以驱动涡轮。在一些实施例中，由定日镜离开蒸汽过热器的净迁移可响应于侦测到或预测到的日晒减少情况而执行。
文档编号F03G6/06GK102959241SQ201080053130
公开日2013年3月6日 申请日期2010年11月23日 优先权日2009年11月24日
发明者卡茨·萨米, 克罗伊泽·伊萨瑞尔 申请人:亮源工业(以色列)有限公司