一种聚光光热发电系统及发电方法与流程

本发明涉及聚光发电技术领域，尤指一种聚光光热发电系统及发电方法。

背景技术：

现有的大型塔式聚光光热电站，因为日照资源的变化，晴空无云可达1000W/m^2，多云天仅为400～600W/m^2。鉴于日照的变化，为了保证大型塔式聚光光热电站在有日照的情况均可高效工作，在电站设计建设之初，通常会配置3倍或更高的聚光光热接收塔所能承受的定日镜，以应对在低辐照的环境下，聚光光热接收塔依然可保持较高的光-热转换效率。然而，在高辐照的环境下，如果配置的定日镜全部工作将会使得聚光光热接收塔超出其承载负荷而烧毁。一般情况下，聚光光热接收塔的工作温度较高(可达800-1000℃)，年度发电效率可以达到17％-20％。通常在高辐照的环境下，将选择部分定日镜保持不工作的状态，以确保聚光光热接收塔高效正常工作。所以在高辐照的环境下，不工作的定日镜存在极大的资源浪费。

因此，本申请人致力于提供一种新型的聚光光热发电系统及发电方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种聚光光热发电系统及发电方法，其能够在保证聚光光热发电站的发电效率前提下，有效提高聚光光热发电站中定日镜的利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚光光热发电系统，包括聚光光热接收塔和多个定日镜，还包括：聚光光伏接收装置；日照获取模块，所述获取模块用于获取实际日照值；所述定日镜包括：跟踪器支架；反射镜，固定设置在所述跟踪器支架上；日照判断模块，与所述日照获取模块通讯连接，用于判断所述实际日照值是否大于预设日照值；控制器，与所述跟踪器支架连接，且与所述日照判断模块通讯连接，用于根据所述日照判断模块的判断结果调整所述跟踪器支架的角度。

若日照判断模块的判断结果为是，所述控制器调整所述跟踪器支架的角度，使所述反射镜的角度与所述聚光光伏接收装置对应；

若日照判断模块的判断结果为否，所述控制器调整所述跟踪器支架的角度，使所述反射镜的角度与所述聚光光热接收塔对应。

优选地，所述聚光光热发电系统还包括：风速获取模块，用于获取实际风速；风速判断模块，与所述风速获取模块通讯连接，用于判断所述风速获取模块获取的实际风速是否大于预设风速值；所述定日镜还包括角度微调装置，所述角度微调装置与所述风速判断模块通讯连接，用于根据所述风速判断模块的判断结果调整跟踪器支架的位置。

优选地，所述角度微调装置包括：角度传感器，与所述跟踪器支架连接，用于获取所述跟踪器支架的姿态轨迹；PID控制器，分别与所述角度传感器和控制器通讯连接，用于根据所述姿态轨迹得到角度调整指令并发送至所述控制器。

优选地，所述聚光光伏接收装置与所述聚光光热接收塔高度相同，且二者之间具有间距。

优选地，所述聚光光伏接收装置分布在所述聚光光热接收塔的顶端的周围，且所述聚光光伏接收装置以所述聚光光热接收塔的顶端为中心对称分布；或；所述聚光光伏接收装置与所述聚光光热接收塔并排设置。

优选地，所述聚光光伏接收装置包括光电转换器件阵列和散热装置，所述光电转换器件为多结Ⅲ-Ⅴ族电池片，所述散热装置包括主动散热器和/或被动散热器；和/或；所述反射镜为平面反射镜或者曲面反射镜；和/或；所述反射镜通过挂钩挂设在所述跟踪器支架上；和/或；所述跟踪器支架为双轴跟踪器支架。

优选地，多个所述定日镜以所述聚光光热接收塔为中心进行扇形阵列排列或圆周排列，且每个定日镜均可将其角度调整至于所述聚光光热接收塔对应的角度；和/或；所述聚光光伏接收装置通过逆变器连接至电网或者连接至地面储能装备进行储存。

本发明还公开了一种聚光光热发电方法，包括步骤：

S10：获取实际日照值；

S20：判断所述实际日照值是否大于预设日照值；

S30：若所述实际日照值大于预设日照值，则调整所述定日镜的角度，使所述定日镜调整到与聚光光伏接收装置对应的角度；

S40：若所述实际日照值不大于预设日照值，则调整所述定日镜的角度，使所述定日镜调整到与聚光光热接收塔对应的角度。

优选地，所述聚光光热发电方法还包括步骤：

S50：获取风速；

S60：判断所述风速是否大于预设风速值；

S70：若所述风速大于预设风速值，则控制所述定日镜进行角度微调，使所述定日镜保持在与所述聚光光伏接收装置对应的角度或与所述聚光光热接收塔对应的角度。

优选地，所述定日镜的数目为多个，且每个所述定日镜均设有一个所述预设日照值，使所述聚光光热接收塔的发电效率保持预设发电效率；所述实际日照值为900～1000W/m^2时，50～60％的所述定日镜的角度与所述聚光光伏接收装置对应；所述实际日照值为700～900W/m^2时，20～40％的所述定日镜的角度与所述聚光光伏接收装置对应；所述实际日照值为500～700W/m^2时，10～20％的所述定日镜的角度与所述聚光光伏接收装置对应；所述实际日照值小于500W/m^2时，100％的所述定日镜投射到聚光光热接收塔上。

本发明的聚光光热发电系统及发电方法可以实现以下至少一种有益效果。

1、本发明的聚光光热发电系统中的每个定日镜均可以通过日照获取模块获取实际日照值，日照判断模块再判断实际日照值是否大于预设日照值，控制器根据日照判断模块的判断结果来控制跟踪器支架转动，从而当光照较强的时候，使大部分定日镜将太阳光反射到聚光光伏接收装置，避免所有定日镜均将太阳光反射到聚光光热接收塔，使其超出负荷而损坏，当光照较弱的时候，使大部分定日镜将太阳光反射到聚光光热接收塔，从而保证其在光照较弱的时候也保持一定的发电效率，因此，本发明的聚光光热发电系统无论光照强弱，均可以充分利用定日镜，还可以保证聚光光热接收塔始终保持较高的发电效率。

2、本发明的聚光光热发电系统还可以通过风速获取模块、风速判断模块及定日镜的微调装置得到跟踪器支架的微调指令，从而使得在大风条件下，定日镜可以始终对准聚光光热接收塔或者聚光光伏接收装置，从而保证了发电站的发电效率，进一步使聚光光热发电系统可以应用于光照充足但是风沙较大的地区。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的聚光光热发电系统的一种具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的聚光光热发电系统的另一种具体实施例的结构示意图。

附图标号说明：

聚光光热接收塔1、聚光光伏接收装置2、定日镜3、太阳4。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例一

实施例一公开了一种聚光光热发电系统，包括聚光光热接收塔1和多个定日镜3，还包括：聚光光伏接收装置2；日照获取模块，获取模块用于获取太阳4的实际日照值。其中,定日镜3包括：跟踪器支架；反射镜，固定设置在跟踪器支架上；日照判断模块，与日照获取模块通讯连接，用于判断实际日照值是否大于预设日照值；控制器，与跟踪器支架连接，且与日照判断模块通讯连接，用于根据日照判断模块的判断结果调整跟踪器支架的角度。

若日照判断模块的判断结果为是，控制器调整所述跟踪器支架的角度，使反射镜的角度与聚光光伏接收装置对应；

若日照判断模块的判断结果为否，所述控制器调整所述跟踪器支架的角度，使反射镜的角度与聚光光热接收塔对应。

经过控制器调整完定日镜的角度以后，聚光光热接收塔的发电效率可以达到预设效率，这里的预设效率是指发电站期望聚光光热接收塔可以达到的期望预设效率，具体数值可以根据实际需要进行设定。

具体的，聚光光热发电系统还包括：风速获取模块，用于获取实际风速；风速判断模块，与风速获取模块通讯连接，用于判断风速获取模块获取的实际风速是否大于预设风速值。定日镜还包括角度微调装置，角度微调装置与风速判断模块通讯连接，用于根据风速判断模块的判断结果调整跟踪器支架的位置。

具体的，角度微调装置包括：角度传感器，与跟踪器支架连接，用于获取跟踪器支架的姿态轨迹；PID控制器，分别与角度传感器和控制器通讯连接，用于根据姿态轨迹得到角度调整指令并发送至所述控制器。

具体的，聚光光伏接收装置2与聚光光热接收塔1高度相同，且二者之间具有间距。在本实施例中，聚光光伏接收装置2分布在聚光光热接收塔1的顶端的周围，且聚光光伏接收装置2以聚光光热接收塔1的顶端为中心对称分布。

具体的，聚光光伏接收装置2包括光电转换器件阵列和散热装置，光电转换器件为多结Ⅲ-Ⅴ族电池片，散热装置包括主动散热器或被动散热器。反射镜为平面反射镜或者曲面反射镜。反射镜通过挂钩挂设在跟踪器支架上。跟踪器支架为双轴跟踪器支架。

具体的，多个定日镜3以聚光光热接收塔1为中心进行扇形阵列排列，且每个定日镜3均可将其角度调整至于所述聚光光热接收塔1对应的角度。聚光光伏接收装置2通过逆变器连接至电网或者连接至地面储能装备进行储存。

无论日照强弱，本实施例中的聚光光热发电系统均可以有效保证发电站的发电效率，还可以充分利用发电站中的定日镜，避免了定日镜的闲置浪费。

当然，在其他实施例中，聚光光热发电系统在大风天气下的角度微调装置还可以设为其他的形式；聚光光伏接收装置与聚光光热接收塔之间的位置关系以及定日镜和聚光光伏接收装置、聚光光热接收塔之间的位置关系均可以根据实际需要进行调整；聚光光伏接收装置、反射镜及跟踪器支架的具体结构形式均可以选择性调整；定日镜还可以以聚光光热接收塔为中心进行圆周排列。

实施例二

实施例二公开了聚光光热发电系统的另一种具体实施例，其结构与实施例一中的结构基本相同，不同之处仅在于，聚光光伏接收装置相对于聚光光热接收塔的设置位置不同，在本实施例中，聚光光伏接收装置2和聚光光热接收塔1并排设置。

当然，在其他实施例中，聚光光伏接收装置和聚光光热接收塔的相对布置形式也可以根据实际需要再进行调整。

实施例三

本实施例公开了一种聚光光热发电方法，包括步骤：

S10：获取实际日照值；

S20：判断所述实际日照值是否大于预设日照值；

S30：若所述实际日照值大于预设日照值，则调整所述定日镜的角度，使所述定日镜调整到与聚光光伏接收装置对应的角度；

S40：若所述实际日照值不大于预设日照值，则调整所述定日镜的角度，使所述定日镜调整到与聚光光热接收塔对应的角度。

在本实施例的具体实施过程中，定日镜设有多个，且每个所述定日镜均对应设有一个所述预设日照值，所有定日镜的角度根据步骤S10～S40调整以后，聚光光热接收塔的发电效率可以达到预设发电效率。

举例说明，实际日照值为900～1000W/m^2时，50～60％的定日镜的角度与聚光光伏接收装置对应；实际日照值为700～900W/m^2时，20～40％的定日镜的角度与聚光光伏接收装置对应；实际日照值为500～700W/m^2时，10～20％的定日镜的角度与聚光光伏接收装置对应；实际日照值小于500W/m^2时，100％的定日镜投射到聚光光热接收塔上。

当然，在其他实施例中，实际光照和定日镜的调整角度二者之间的对应关系还可以根据实际需要进行调整。

实施例四

实施例四公开了聚光光热发电方法的另一种具体实施例，其步骤与实施例一中的结构基本相同，不同之处仅在于，在本实施例中，聚光光热发电方法还包括步骤：

S50：获取风速；

S60：判断所述风速是否大于预设风速值；

S70：若所述风速大于预设风速值，则控制所述定日镜进行角度微调，使所述定日镜保持在与所述聚光光伏接收装置对应的角度或与所述聚光光热接收塔对应的角度。

相比于实施例三，本实施例中的聚光光热发电方法可以在大风天气下有效保证定日镜可以始终对准聚光光伏接收装置或者聚光光热接收塔，从而避免大风条件下，发电站发电效率降低，使得本发电方法可以应用到光照充足但是风沙较大的地区。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。