本发明涉及太阳能发电领域，公开了一种吸热器以及该吸热器的运行方法，能够及时调节吸热器的温度，延长吸热器的使用寿命。
背景技术：
太阳能发电技术是缓解能源危机的有效手段，应用前景广阔。中国的太阳能资源十分丰富，若能合理利用太阳能，将有助于解决面临的能源问题。
通常，太阳能热发电主要包括槽式、碟式和塔式三种方式，其中塔式光热发电系统的容量大、聚光比和运行温度高、效率高，是目前发展最为迅速的技术之一，该系统主要由定日镜场、吸热器、熔盐储罐、换热器以及发电系统组成。对于塔式太阳能热发电系统，吸热器是光热转换的关键设备，其通常包括吸热管，管内设置有熔盐工质，熔盐工质用于承载吸热管所吸收的太阳能。
在现有技术中，商业化电站的吸热器大都为外部受光型(外露式)，其聚光边缘角大、功率高，结构简单、易于大型化；但是，由于这种类型的吸热器管束直接暴露在高空、全无遮挡，因此对外辐射和对流损失较大，并且运行模式对光强变化比较敏感。
太阳辐射光强的频繁波动，例如云层对太阳辐射的遮挡等，很容易引起吸热器管束上的聚光能流分布不均，造成局部熔盐凝结或管束过热。同时，热量集中会造成材料的热疲劳损伤，对吸热器的稳定运行和寿命产生严重影响。当发生云层对阳光进行遮挡时，吸热器接收太阳辐射能量急剧减小，但吸热器的对外散热却一直存在，因此吸热器的壁面温度将急剧下降，严重时可能导致吸热器中熔盐工质的凝结，对吸热器造成致命损伤。当云遮挡消失时，吸热器接收太阳辐射能量突然增大，吸热器壁面温度因此也急剧升高。因此剧烈的降温和升温，会导致吸热器寿命减短，甚至出现损坏，引发安全事故。
技术实现要素：
本发明提供了一种吸热器，包括：
吸热管，吸热管内设置有熔盐工质，熔盐工质用于承载吸热管所吸收的太阳能；
吸热器还包括防护机构，防护机构设置有金属氧化物且与吸热管相接触设置；
当吸热管温度大于第一预设温度时，防护机构吸收热量，使得金属氧化物发生还原反应而储存热量；
当吸热管温度小于第二预设温度时，金属氧化物发生氧化反应，释放热量并将热量传递给吸热管。
根据本发明，通过防护机构，在温度过高时，对于热量集中的部位的热量进行吸收和储存，当温度较低时，对于将高温时收集并储存的热量进行释放。其中，主要的热量调节方法是：设置在防护机构内的金属氧化物，通过氧化还原反应调节温度。这样既保证了太阳能发电的平稳性，又能避免吸热器局部温度过高，从而延长吸热器的使用寿命。
本发明还提供了一种上述吸热器的运行方法，包括如下步骤：
吸热管吸收太阳能并转化为热能；
当吸热管温度大于第一预设温度时，防护机构从吸热管处吸收热量，使得金属氧化物发生还原反应而储存热量；
当吸热管温度小于第二预设温度时，金属氧化物发生氧化反应，释放热量并将热量传递给吸热管。
根据本发明的上述方法，利用吸热器的防护机构，使防护机构能随吸热管璧面温度变化，采用不同的应对措施，减小热量高峰时和热量低谷时的温度差异和发电量差异，有利于稳定发电量。
在本发明中，以热化学储热的形式，高温时的热量进行储存，在温度较低时加以使用。由于热化学储能具有储热温度高、能量密度高、循环稳定性好等优点，因此可以更有效地利用太阳能。
综上所述，相较于现有技术而言，本发明提供的吸热器及其运行方法能够缓解吸热器在实际运行中局部温度过高以及云层频繁遮挡、消散时吸热器温度剧烈波动的问题，并且能够延长吸热器寿命。
作为优选，防护机构形成为多孔结构。
以多孔结构的材料来形成防护机构，能够使防护结构和气体的接触面积尽量增大，提高换热效率。
另外，作为优选，吸热管有多根，且这些吸热管绕防护机构的外表面依次排列。
采用多根吸热管进行热量吸收，能有效地提高热能的吸收效率，并且能够从多个不同的方向吸收热量，减小太阳移动带来的位置变化所导致的热量波动的影响。
此外，将吸热管绕防护机构的外表面依次排列设置，可以使吸热管能快速地和防护装置进行热交换。通过这种方式，当温度过高时，吸热管可以及时将多余的热能传递至防护机构，当吸热管温度较低时，吸热管可以及时将热量从防护机构获取热量。
进一步地，作为优选，防护机构自靠近吸热管的表面向着远离吸热管的表面形成至少两层的层状结构；
其中，相对地靠近吸热管的表面的层状结构所对应的金属氧化物的反应温度大于相对地远离吸热管的表面的层状结构所对应的金属氧化物的反应温度。
将防护机构分多层设置，既能提高热量的利用率，又能对防护机构形成保护。在热传导的过程中，靠近吸热管的防护机构接触到吸热管表面，因此温度较高，而内层的防护机构距离管壁面较远，因此温度越低。但是，当吸热管的管壁面温度已超过预设温度，防护机构也未必会能达到迅速吸热降温的效果。因此，通过分层的方式，将热量进行传导，在吸热管壁面温度超过预设温度时，各层金属氧化物均能达到各自的反应温度，迅速发生还原反应，吸收多余热量，从而使得吸热管壁面温度能够迅速降至预设温度以下。
另外，作为优选，防护机构形成为筒状、平板或曲面板状，吸热器还包括风机，风机设置成与防护机构的远离吸热管的一侧相对。
将防护机构的形状设置成为筒状、平板或曲面板状可以更好地与吸热管接触，增大防护机构与管壁面的接触面积，加速热交换的进行。
通过增设风机，利用风机吹出的气流控制防护机构的反应速率，进而达到有效调节防护机构吸放热速率的目的，更好地保持防护机构和吸热管的温度稳定。
进一步地，作为优选，吸热器还包括用于测量吸热管温度的温度传感器，温度传感器与风机通信连接；
温度传感器在检测到吸热管的温度高于第一预设温度时，向风机发送启动信号，风机在收到启动信号后开启，向防护机构送风；
温度传感器在检测到吸热管的温度低于第二预设温度时，向风机发送启动信号，风机在收到启动信号后向防护机构送风。
温度传感器能够对吸热管的温度进行实时测量，将风机与温度传感器通信连接，可以让风机对温度的变化做出实时反馈。当吸热管表面温度较高时，即温度高于第一预设温度，风机启动，产生向防护机构流动的气流，调节防护机构的吸热速率，当吸热管表面温度过低时，即低于第二预设温度，风机再次启动，调节防护机构的放热速率。
另外，作为优选，在防护机构的内部设置有金属丝网；
防护机构与吸热管直接接触或者通过设置在防护机构和吸热管之间的传热连接件而实现连接。
在本发明中，防护机构的内部增设了金属丝网来增强传热。吸热器外壁面接收太阳辐射，将太阳能辐射转化为热能。
当太阳能辐射增强或者局部聚焦能流密度过大时，防护材料立即吸收多余的能量，防护机构吸热。通过内部的金属丝网强化换热，将过多或过于集中的热量进行转化并储存，有效防止吸热管温度过高。
当云遮或太阳辐射强度减弱时，防护机构放热。通过材料内部的丝网强化换热，将吸热器温度稳定在合理范围，提高吸热器运行稳定性和效率。
另外，作为优选，吸热器还包括内回路，内回路与吸热管连通且设置在防护机构内部。
在防护机构内部设置内回路，当防护机构发生氧化反应放热的时候，可以同时加热内外回路中的熔盐工质。由于防护机构对内回路的保温效果和加热作用会使得内回路中的熔盐工质性能优于外回路，因此当外回路的熔盐工质不能满足工作需要时，可以将工作回路切换为内回路。
另外，作为优选，防护机构由多个可相互拆装的模块形成。
把防护机构分为若干个可拆分的模块，使装卸更加容易，并且能更方便地对使用过程中出现破损的模块进行替换。并且只替换破损的模块就能保证整个装置的顺利运行，可以有效地降低成本。
附图说明
图1是本发明第一实施方式吸热器的立体示意图；
图2是本发明第一实施方式防护机构为多孔结构时的吸热器的立体示意图；
图3是本发明第二实施方式防护机构分层设置时的吸热器的立体示意图；
图4是本发明第三实施方式设有风机的吸热器时的立体示意图；
图5是本发明第三实施方式风机和温度传感器通信连接时的吸热器的立体示意图；
图6是本发明第四实施方式防护机构包裹内回路时吸热器的立体示意图；
图7是本发明第五实施方式防护机构可拆分为多个模块时的吸热器的立体示意图；
图8是本发明第六实施方式防护机构内设有金属丝网时的吸热器的立体示意图。
附图标记说明：
1-吸热管；2-防护机构；3-多孔结构；4-内回路；5-翅片；6-金属丝网；7-风机；8-温度传感器。
具体实施方式
第一实施方式
本发明提供了一种吸热器，参照图1所示，包括：
吸热管，吸热管内设置有熔盐工质，熔盐工质用于承载吸热管所吸收的太阳能；
防护机构，防护机构设置有金属氧化物且与吸热管相接触设置；
当吸热管温度大于第一预设温度时，防护机构吸收热量，使得金属氧化物发生还原反应而储存热量；
当吸热管温度小于第二预设温度时，金属氧化物发生氧化反应，释放热量并将热量传递给吸热管。
本发明通过设置包括防护机构的吸热器，对太阳辐射随时间变化导致的温度差异进行调节，从而实现稳定发电量和延长吸热器使用寿命的目的。
防护机构靠近吸热管设置，以便于能更快速地进行热交换。当吸热管温度较高时，能量从吸热管传至防护机构，使吸热管表面温度能够被分散，将多余的能量加以利用。当吸热管温度较低时，热量从防护机构传至吸热管，将防护机构中储存的多余热量进行释放，对吸热管进行保温，对吸热管内的熔盐工质有保护的作用。
其中，主要进行热交换的物质是金属氧化物。通过金属氧化物在不同条件下进行氧化还原反应，达到控制吸热管热量的目的。
具体的控制方法如下：
热量集中导致局部温度过高或太阳辐射过强时，由于吸热管内的熔盐工质吸收的能量有限，若散热不及时，多余的能量可能会导致吸热器的损坏。即便散热系统良好，多余的热量也会直接散失，降低了能量的利用率。
为了进一步地利用能量，本发明增设了防护机构，将多余的能量进行收集。防护机构的主要工作原理为，热量从吸热管传递至防护机构，防护机构中的金属氧化物在高温情况下发生还原反应，将热能转化为化学能，存储于低价态的金属氧化物中。
当有云层对太阳辐射进行遮挡时，吸热管温度降低，可能会导致熔盐工质的凝结，引发安全问题，并且会能量波动导致发电的不稳定。
此时，氧气与低价态的金属氧化物发生氧化反应，放出热量。防护机构释放的热量，既能对吸热管内熔盐工质进行保温，又能转化为电能，减小发电过程中的波动。
金属氧化物可以包括以下任意一种金属氧化物，或者任意多种金属氧化物的组合：
铜氧化物、钴氧化物、锰氧化物、钡氧化物、铁氧化物。
其化学反应方程式可以是：
本领域普通技术人员清楚，热化学储能是利用可逆的化学反应，通过化学键的断裂重组实现能量的存储和释放，可实现能源的高效转换和长时间储存。
在本实施方式中，防护机构可以形成为多孔结构。
参照图2所示，多孔机构可以是将金属氧化物直接涂附在多孔陶瓷上，或将金属氧化物粉末与粘结剂混合直接压制形成多孔结构，例如泡沫陶瓷、蜂窝陶瓷等。
多孔结构能够增加反应面积，将多余或过于集中的热量转换为化学能储存起来，从而有效防止吸热管管壁超温。将熔盐吸热器出口温度稳定在合理范围，进而降低熔盐凝结的可能性，提高吸热器运行稳定性和效率。此外，多孔结构还有利于气体流通，加快反应速率，提高换热效率。
在本实施方式中，吸热管有多根，且这些吸热管绕防护机构的外表面依次排列。
结合图1和图2来看，多根吸热管不仅可以提高发电量，还能提高热交换的效率。通过多根吸热管，从不同的方向进行热交换，也使得热量在吸热器内分布更均匀。
将吸热管绕防护机构外表面排布，当吸热管热量集中或热量不足时，热量能更迅速地传递至吸热管，达到稳定发电和保护吸热器的效果。
综合上述考量，本发明通过设置具有储热和放热功能的防护机构，对能量进行调节，提高吸热器的安全性和太阳能发电的稳定性。
第二实施方式
本发明的第二实施方式提供了一种吸热器，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，其中主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图3所示，防护机构自靠近吸热管的表面向着远离吸热管的表面形成至少两层的层状结构；
其中，相对地靠近吸热管的表面的层状结构所对应的金属氧化物的反应温度大于相对远离吸热管的表面的层状结构所对应的金属氧化物的反应温度。
在本实施方式中，防护机构分层布置，合理利用不同金属氧化物的反应温度，对能量进行更加充分的利用，同时实现更好的保温效果，防止熔盐工质凝结，延长吸热器使用寿命。
具体来说，在吸热管的间隙及背光侧布置了分层模块的防护机构。
吸热管接收太阳辐射，将太阳能辐射转化为热能，熔盐工质从吸热管的进口流至出口，吸收热能，提高温度。从内到外，越接近吸热管的防护结构层反应温度越高，金属氧化物的还原反应进行越顺利。在热传导的过程中，最靠近吸热管的防护机构能够准确感知吸热管壁面温度，而越内层的防护机构温度越低。但是当温度超过一定范围后，防护机构中的金属氧化物不会影响氧化还原反应的速率，因此造成了能量的散失。
因此，通过分层布置，即各个防护机构层有不同的反应温度范围，在吸热管壁面温度超过第一预设温度时，各层金属氧化物均能达到各自的反应温度，迅速发生还原反应，吸收多余热量，使得吸热管壁面温度降至第一预设温度以下。
第三实施方式
本发明的第三实施方式提供了一种吸热器，第三实施方式是对第二实施方式的进一步改进，其主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，参照图4、图5所示，防护机构形成为筒状、平板或曲面板状，吸热器还包括风机，风机设置成与防护机构的远离吸热管的一侧相对。
采用筒状、平板或曲面板状的防护机构，能够尽可能多地接触吸热管，增大防护机构与吸热管的热交换面积，提高热交换的效率，并且为风机预留空间。
设置风机，可以产生气流，促进空气的流通，有利于氧化反应的发生。
当有云层遮挡时，吸热管壁面的温度降低，当小于第二预设温度时，防护机构中的金属氧化物，与空气中的氧气发生氧化反应，生成高价的金属氧化物并放出大量热能。
但是，当温度下降的速度较快时，防护机构中低价金属氧化物自然发生氧化反应的速率较慢，放出的热量不足。因此通过设置风机，加速吸热器内的空气流动。通过空气流动，保证氧气的充足，提高氧化反应的速率，确保热量足够。同时，风机产生的气流还有传递热能的作用，使吸热管的温度保持在第二预设温度以上，确保吸热管中的熔盐工质不凝结，吸热器能保持正常工作的状态。
在本实施方式中，吸热器还包括用于测量吸热管温度的温度传感器，温度传感器与风机通信连接；
温度传感器在检测到防护机构的温度高于第一预设温度时，向风机发送启动信号，风机在收到启动信号后开启，向防护机构送风；
温度传感器在检测到防护机构的温度低于第二预设温度时，向风机发送启动信号，风机在收到启动信号后向防护机构送风。
温度传感器与吸热管壁面处的防护机构相接触，对于每个吸热管壁面的温度进行实时测量，并进行比较处理。
将风机与温度传感器通信连接，可以使风机对于温度的变化及时做出反馈，确保吸热器安全操作。
具体的反馈机制可以如下：
温度传感器测量防护机构的温度，并将测出的温度与预设温度进行比较；
当吸热管温度低于第二预设温度时，风机接收到启动的信号，产生气流，使得空气流通，促进热交换发生，进而提高氧化反应反应速率。
当吸热管温度高于第一预设温度时，风机接收到启动的信号，增强气流流动，使高温气流运动至远离吸热管的防护机构，促进还原反应发生，降低吸热管的温度。
第四实施方式
本发明的第四实施方式提供了一种吸热器，本实施方式是对第一至第三实施方式中的任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，参照图6所示，吸热器还包括内回路，内回路与吸热管连通且设置在防护机构内部。
在防护材料内部设置吸热器内回路，并且将内回路与吸热管连通。当发生云层遮挡太阳辐射时关闭外部吸热管的阀门，使得熔盐工质只能从被防护机构包裹的内回路流动。
由于防护机构中的金属氧化物储存有热量，并且发生氧化反应释放大量的热能，因此使得内回路处于较高的温度中。即让内回路处于高于第二预设温度的环境中，减少了吸热管直接暴露在高空中的大量散热损失，高温金属氧化物又起到一定保温作用，有效预防了熔盐的冷凝。
第五实施方式
本发明的第五实施方式提供了一种吸热器，本实施方式与第一至第四实施方式中任一实施方式有所不同，主要不同在于，在本发明的第一至第四实施方式中，防护机构通常为一个整体，在本发明的第五实施方式中，参照图7所示，防护机构由多个可相互拆装的模块形成。
和整体结构的防护机构相比，将防护机构按照一定的需求拆分成若干个可相互拆装的模块。当吸热器出现故障时，可对出现故障的一个或几个模块进行修理或更换，大大降低了成本。
并且，由于金属氧化物的反应温度范围各有不同，因此可以按照模块所处的吸热管壁面处的温度，选择相应反应温区的特定防护机构模块，达到减小能量的散失和提高能量利用率的目的。
第六实施方式
本发明的第六实施方式提供了一种吸热器，本实施方式是对上述第一至第五实施方式任一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第六实施方式中，参照图8所示，在防护机构的内部设置有金属丝网；
防护机构与吸热管直接接触或者通过设置在防护机构和吸热管之间的传热连接件而实现连接。
金属丝网可以设置在在吸热管之间的间隙及吸热管背光侧。吸热管接收太阳辐射，将太阳能辐射转化为热能，熔盐在吸热管内流动，吸收热能，提高温度。
当太阳能辐射增强或者局部聚焦能流密度过大时，金属氧化物发生还原反应，并通过内部的金属丝网强化换热，提升反应速率，将过多或过于集中的热量转换为化学能储存起来，有效防止吸热管管壁超温。
当云层遮挡太阳辐射或太阳辐射强度减弱时，防护机构发生氧化反应，通过材料内部的金属丝网强化换热，使得更多的化学能用以加热吸热管内的熔盐工质，将熔盐吸热器出口温度稳定在合理范围，进而降低熔盐凝结的可能性，最终提高吸热器运行稳定性和效率。
另外，在本实施方式中，传热连接件可以为翅片。
第七实施方式
本发明的第七实施方式提供了一种吸热器的运行方法，是控制上述第一实施方式到第六实施方式中任一实施方式的吸热器的方法，包括如下步骤：
吸热管吸收太阳能并转化为热能；
当吸热管温度大于第一预设温度时，防护机构从吸热管处吸收热量，使得金属氧化物发生还原反应而储存热量；
当吸热管温度小于第二预设温度时，金属氧化物发生氧化反应，释放热量并将热量传递给吸热管。
在本发明中，通过应用含有防护机构的吸热器，实现对热量随时间分布不均匀的调节。
具体的调控方法为：在温度过高时，对于热量集中的部位的热量进行吸收和储存，当温度较低时，对于将高温时收集并储存的热量进行释放。
其中，进行能量调节的关键在于：设置在防护机构内的金属氧化物，通过氧化还原反应调节温度。
通过对多余能量的储存和释放进行调节，既保证了太阳能发电的平稳性，又能避免吸热器局部温度过高，从而延长吸热器的使用寿命。
本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。