一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔的制作方法

本实用新型涉及塔式光热电站的集热塔，特别是一种结合了风力发电设备的塔式光热电站集热塔。

背景技术：

塔式太阳能发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。它利用定日镜将太阳光聚焦在中心集热塔的吸热器上，在那里将聚焦的辐射能转变成热能，然后将热能传递给热力循环的工质，再驱动汽轮机做功发电。

如图1所示，塔式太阳能发电系统主要由定日镜系统a、集热塔8、吸热器6、传热流体、换热部件、储热系统、汽轮机和发电系统等部分组成。

吸热器的功用是收集定日镜反射来的阳光并传递能量给系统工质，是整个系统的关键设备，也是太阳能系统与热电系统的转换点。世界各大公司对吸热器均有深入研究，设计方法和型式结构也大不相同。对于扇型布置的镜场多采用单面布置吸热器，比如内腔式吸热器。对于环形布置的镜场则需要采用外表面式吸热器。

吸热器能适应温度的急剧变化，在晴天，当有云层飘过遮蔽阳光时，吸热器的工作温度可在1min内，从565℃下降到287℃。所以，吸热器的吸热面不仅要选用很好的材料，结构强度也要能承受交变热应力的冲击。吸热器是塔式太阳能热发电的关键设备，直接影响到整个机组的效率和安全可靠性。

集热塔的作用是将吸热器的位置尽可能地抬高，以便最大限度地利用有限的土地，更密集地布置定日镜数量。10mw发电功率的机组，就需要塔高100m左右。

太阳能热发电技术属于新能源发电领域，太阳能热电站一般配置储能系统，故与风力发电技术相比，其电能输出更平稳，对电网的冲击影响较小。由于太阳能热发电站建设成本高，且整个电站的发电效率无法与火力发电相比，因此如何更好的降本提效成为太阳能热电站亟待解决的问题。塔式太阳能热电站镜场规模庞大，定日镜数量繁多，且每台定日镜在天气晴好条件下，均需逐日逐时根据设定程序对太阳进行跟踪。传统塔式太阳能电站的定日镜驱动一般采用步进电机实现，电机所需电力由厂用电系统提供，由于定日镜的数量较多，增加了厂用电的占比。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题在于，提供一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔结构，其利用集热塔的高度优势，结合风力发电设备，利用风力发电设备对定日镜驱动系统进行供电，以全部或部分替代厂用电系统对其的供电，以增加光热发电的上网部分电量，提高光热电站的经济效益。

本实用新型所采用的技术手段是：一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其包含集热塔，定日镜系统配合集热塔设置，集热塔顶部设置有吸热器，吸热器上方设置有上防护区域，吸热器下方设置有下防护区域，其特征在于，在吸热器的上防护区域设置有风机底座，风机底座连接垂直轴风力发电设备；垂直轴风力发电设备连接定日镜系统。

垂直轴风力发电设备底部中心设置发电机，发电机上方纵向设置风机主轴，与风机主轴平行纵向设置三条叶片轴，叶片轴转动连接纵向设置的风机叶片，相邻叶片轴之间通过连杆相连接，连杆在同一水平面呈等边三角形，三个同一水平面的连杆形成三角框架，该三角框架为一组以上；叶片轴内设置有用于调整叶片角度的叶片调节电机。

叶片轴与风机主轴之间设置有支撑杆。

风机主轴顶部设置有测风仪。

本实用新型所达到的有益效果如下：利用塔式光热电站中集热塔的高度优势，在吸热器顶部设置垂直轴风力发电设备，所发电力给定日镜系统进行供电，以部分或全部替代厂用电系统供电模式，增加光热发电的上网部分电量，提高光热电站的经济效益。

附图说明

图1为现有的塔式太阳能光热电站系统示意图。

图2为本实用新型的集热塔顶部结构示意图。

图3为图2中a向结构示意图。

图4为图2中b向结构示意图。

具体实施方式

如图2-图4所示，本实用新型一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其包含集热塔8，定日镜系统配合集热塔8设置，集热塔8顶部设置有吸热器6，吸热器6上方设置有上防护区域5，吸热器6下方设置有下防护区域7，其重点在于，在吸热器6的上防护区域5设置有风机底座4，风机底座4连接垂直轴风力发电设备1；垂直轴风力发电设备1连接定日镜系统（图中未标出）。

利用塔式光热电站中集热塔的高度优势，在吸热器顶部安装风力发电设备，所发电力向定日镜系统提供电源，以替代或补充厂用电系统供电模式，增加光热发电的上网部分电量，提高光热电站的经济效益。

由于水平轴风机发电机均安装在高位，重心较高，风机在偏航过程中对集热塔及吸热器的结构稳定性将产生不利影响，而垂直轴风机发电机安装在低位，重心基本与集热塔水平中心一致，风机不存在偏航问题，故对集热塔及吸热器影响较小。综上所述，本实用新型采用垂直轴风力发电设备。

如图所示，本实用新型的垂直轴风力发电设备底部中心设置发电机3，发电机3上方纵向设置风机主轴2，与风机主轴2平行纵向设置三条叶片轴11，叶片轴11转动连接纵向设置的风机叶片9，该叶片可以为翼型叶片，相邻叶片轴11之间通过连杆10相连接，连杆10在同一水平面呈等边三角形，三个同一水平面的连杆10形成三角框架，该三角框架为一组以上，在本实施例附图中为上下两组，也可以依据需求增加；叶片轴11内设置有用于调整叶片9角度的叶片调节电机12，利用该叶片调节电机可以调整叶片在垂直方向的迎风角度，从而改变叶片气动数据，最终实现功率调节。叶片轴11与风机主轴2之间可以设置有支撑杆14，用于扭矩传递、电路走线和支撑作用。风机主轴2顶部还可以设置有测风仪13。

实际使用时，安装在吸热器顶端的垂直轴风力发电机组所发电力，可以通过原有厂用电系统输送至定日镜系统各个储能设备中。厂用电系统至镜场输电线路间可以设置切换开关，当塔顶垂直轴风机处于正常运行工况时，定日镜系统由垂直轴风力发电设备供电。当塔顶垂直轴风力发电设备处于检修停运工况时，定日镜系统可以仍然由厂用电系统供电。

技术特征：

1.一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其包含集热塔，定日镜系统配合集热塔设置，集热塔顶部设置有吸热器，吸热器上方设置有上防护区域，吸热器下方设置有下防护区域，其特征在于，在吸热器的上防护区域设置有风机底座，风机底座连接垂直轴风力发电设备；垂直轴风力发电设备连接定日镜系统。

2.如权利要求1所述的一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其特征在于，垂直轴风力发电设备底部中心设置发电机，发电机上方纵向设置风机主轴，与风机主轴平行纵向设置三条叶片轴，叶片轴转动连接纵向设置的风机叶片，相邻叶片轴之间通过连杆相连接，连杆在同一水平面呈等边三角形，三个同一水平面的连杆形成三角框架，该三角框架为一组以上；叶片轴内设置有用于调整叶片角度的叶片调节电机。

3.如权利要求2所述的一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其特征在于，叶片轴与风机主轴之间设置有支撑杆。

4.如权利要求2所述的一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其特征在于，风机主轴顶部设置有测风仪。

技术总结
本实用新型一种结合风力发电设备的塔式光热电站集热塔，其包含集热塔，定日镜系统配合集热塔设置，集热塔顶部设置有吸热器，吸热器上方设置有上防护区域，吸热器下方设置有下防护区域，在吸热器的上防护区域设置有风机底座，风机底座连接垂直轴风力发电设备；垂直轴风力发电设备连接定日镜系统。本实用新型利用塔式光热电站中集热塔的高度优势，在吸热器顶部设置垂直轴风力发电设备，所发电力给定日镜系统进行供电，以部分或全部替代厂用电系统供电模式，增加光热发电的上网部分电量，提高光热电站的经济效益。

技术研发人员：张成军;曹烜军
受保护的技术使用者：北京联合力控股集团有限公司
技术研发日：2020.12.24
技术公布日：2021.08.13