专利名称：使用太阳辐射发电的系统及方法
使用太阳辐射发电的系统及方法 相关申请的交叉引用本申请要求于2008. 10. 13日提交的美国临时申请号61/104，885的权益。
背景技术：
本发明总体上涉及用于以一个可变速率捕获太阳辐射、将辐射作为热量进行存储并且然后将热量以一个恒定速率和温度传递的设备以及方法。更具体地说，本发明涉及一种太阳能发电厂以及在该太阳能发电厂中可使用的一个热存储部件。披露了捕获太阳能并且用它来发电的专利以及公开的专利申请的例子包括US 4，286，141 和 WO 2008/108870。概述本发明的实施方案提供了在太阳辐射可得时捕获太阳辐射，将这种辐射转化成热量并且将这种热量以恒定速率递送的能力。以恒定速率递送热量的能力使得能够可靠地发电。在一个实施方案中，本发明是使用太阳辐射发电的一个系统。该系统包括(1) 一个太阳能收集器，该收集器以当作为焦耳每小时测量时的一个可变速率接收太阳辐射，并且使用这种辐射来加热一种热传递流体；(2) 一个连接到该收集器上的热存储部件；以及(3) — 个连接到该热存储部件上的发电站，其中该热传递流体将作为焦耳每小时测量的一个恒定量的热量以恒定温度传递到该发电站。该热存储部件包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区。这些区包括陶瓷填料元件。该第一区的每单位体积的热传递系数超过了该第二区的每单位体积的热传递系数的至少百分之10。在另一个实施方案中，本发明是使用太阳辐射发电的一个系统。该系统包括(1) 一个太阳能收集器，该收集器以当作为焦耳每小时测量时的一个可变速率接收太阳辐射， 并且使用这种辐射来加热一种热传递流体；(2) —个连接到该收集器上的热存储部件；以及(3) —个连接到该热存储部件上的发电站，其中该热传递流体将一个作为焦耳每小时测量的恒定量的热量以恒定温度传递到该发电站。该热存储部件包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区。这些区包括陶瓷填料元件。该第一区填料元件的单独导热率超过了该第二区填料元件的单独导热率的至少百分之10。另一个实施方案还涉及用于以一个可变速率接收太阳能辐射并且以一个恒定速率分配热量的装置。该装置包括一个第一热存储区以及一个第二热存储区。这些区包括陶瓷填料元件。该第一区的每单位体积的热传递系数超过了该第二区的每单位体积的热传递系数的至少百分之10。在另一个实施方案中，本发明还涉及用于以一个可变速率接收太阳能辐射并且以一个恒定速率分配热量的装置。该装置包括一个第一热存储区以及一个第二热存储区。这些区包括陶瓷填料元件。该第一区填料元件的单独导热率超过了该第二区填料元件的单独导热率的至少百分之10。又另一个实施方案涉及用于捕获太阳辐射来发电的方法。该方法可以包括以下步骤。以一个可变速率接收热辐射并且将该辐射转化成热量。在二十四小时的时段内，在一个热存储部件中存储至少百分之五百分之二十五的热量，该部件包括至少一个第一存储区以及一个第二存储区。将该热量以作为焦耳每小时测量的一个恒定速率以及恒定温度传递到一个发电站中。附图简要说明
图1是一个使用太阳辐射发电的系统的第一实施方案的一个示意图；图2是一个使用太阳辐射发电的系统的第二实施方案的一个示意图；图3是一个填料元件的实施方案的透视图；图4是一个流程图。详细说明人们已经认识到对于从流体提取热量的需要有几十年了。已经开发了实现这一需要的程序以及设备。在工业过程中，例如蓄热式再生氧化炉，它们被用来改进多种方法(这些方法产生了若不回收就会浪费掉的热量)的热效率并且因此经济效率，已经很好地发展了从一种第一流体提取热量并且将这种热量传递到一种第二流体的能力，如在以下专利文献中证实的包括US 6，669，562和US 7，354，879。蓄热式再生氧化炉典型地被设计为接收一种加热过的流体，例如来自工业过程的一种热废气态流出物。由于在产生这种流出物的过程上所施加的控制，该流出物的温度可以被保持在一个相对恒定的温度范围内。该蓄热式氧化炉接收这种流出物并且吸收该热量。这种热量的吸收是通过引导该热气体在该氧化炉中包含的陶瓷介质上流过、绕其流动以及流动穿过这种介质而进行的。在此可以被称为填料元件或填料介质的介质被设计为具有足够的质量以及表面积来迅速地吸收在该流体中大百分比的热量。发生热量吸收所需要的时间的量取决于所使用的介质的类型以及许多其他参数例如该方法所希望的热效率。一个介质床吸收来自一种热流体的热量并且然后将热量放出到比该介质更冷的介质中。然后重复热量的吸收以及放出。从一个第一吸收循环开始至下一个吸收循环开始的时间可以称为占空比。对于多种蓄热式再生氧化炉的占空比可以持续从一个过程的几秒钟至一个不同的过程的几分钟。更长的占空比时间可能是不可行的因为产生流出物的过程可以是一个不断运行的过程并且流出物向该蓄热式再生氧化炉的流动在不中断产生这种流出物的过程时不能被中断延长的时段。与具有典型地持续小于三十分钟的占空比的蓄热式再生氧化炉相比，利用存储的太阳辐射作为热存储部件中的热量的发电厂具有一个每天占空比并且该占空比持续二十四小时。本申请的诸位发明人认识到与常规的蓄热式再生氧化炉相比，这种太阳能发电厂的长度和占空比频率上的显著差异要求创造用于使用太阳辐射发电的独特的系统以及为太阳能发电厂的占空比特别定制的热存储部件。太阳能发电厂可以被设计为包括一个太阳能收集器以及热存储部件，它们能够捕获并且存储足够的太阳辐射作为热量而以一个恒定速率向发电站提供热量持续高达并且包括连续二十四小时的时间段。这种发电站可以包括一种可膨胀的流体，例如水，该流体可逆地从一种液体转化成一种气体以响应由热量传递到这种可膨胀的流体而引起的可膨胀的流体的温度增加。发电站的可膨胀流体的膨胀驱动了发电的发电机。供应到该发电站的热量需要以一个作为焦耳每小时测量的恒定速率并且以恒定温度进行提供以便对该涡轮提供动力。如在此所使用的，如果热量在定义的时间段过程中每小时供应的速率不会变化高于或低于在该相同的时期过程中每小时供应的热量平均量的大于百分之五，则将热量供应到发电站的这个速率定义为对于一个定义的时间段是处于一个“恒定速率”。类似地，如果热量在定义的时间段的过程中每小时供应热量时的温度不会变化高于或低于在该相同时段的过程中平均时间的大于百分之五，则将热量供应到发电站时的这个温度定义为对于一个定义的时间段是“恒定的”。例如，在一个十小时的时期内，如果在300°C的温度下由这种热传递流体供应到该发电站的热量的平均量是10，000焦耳每小时，则在该相同的十小时的过程中在任一单个小时中所供应的热量的量既不能小于9，500焦耳也不能大于 10，500焦耳并且该温度不能降低到低于270°C也不能超过330°C。如果热量不是以恒定的速率和温度供应到该发电站，则发电机可能减速或加速一个不能接受的量，由此改变了由发电站所产生的电的电特性。 在一些应用中，可以使用一种补充热源以便在热传递流体流入发电站之前精确地将该热传递流体的温度增加到一个所希望的最终温度。这种补充热源可以是例如一种天然气燃烧炉组件。代替一个补充热源或除此之外，可以在热传递流体流动到该发电站之前将该热传递流体引向一个大的热平衡罐。这种热平衡罐的功能是通过允许流体的温度在离开该罐之前达到平衡而调节该流体的温度摇摆。在二十四小时的过程中，供应到该发电站的热量可以是(a)完全从该太阳能收集器直接供应的；(b)从该太阳能收集器直接供应的热量与来自该热存储部件的热量的一个组合；(c)完全由该热存储部件供应的；或(d)由一个补充热源供应的热量与直接来自该太阳能收集器和/或热存储单元的热量的一个组合。在一个典型的二十四小时的时段中(它在此被定义为从太阳升起之后一小时开始)，供应到发电站的热量可以通过从该太阳能收集器直接流出的热量与前一天被捕获的并且现在从该热存储区室流出的热量的一个组合来提供。在其中热量通过太阳能收集器以及热存储区室两者而提供的时间段在此被称为早晨过渡期。该早晨过渡时期从当该太阳能收集器直接提供的热量开始补充由该热存储区室提供的热量时开始并且到当从该太阳能收集器直接提供的热量超过对发电站提供动力所需要的热量时结束。然后将过量的热量转向该热存储部件，在此该热量可以被存储在热存储介质中。在上午正中和下午正中之间由太阳能收集器所捕获的热量的量必须足以提供该发电站在这段时间段的过程中所需要的所有的热量同时还捕获并且在该热存储部件中存储过量的热量。在大约下午正中至日落之间，从该太阳能收集器直接供应至发电站的热量可能需要通过从该热存储部件供应的热量来补充。在这个过渡时期的过程中，来自该热存储部件的热量的量可能需要逐渐增加直至提供给该发电站的所有热量直接从该热存储部件流出。在大约日落时开始，供应到该发电站的所有热量必须由该热存储部件提供，因为该太阳能收集器不再从太阳捕获太阳辐射。从日出至大约上午正中，从太阳能收集器直接供应的热量开始增加并且从该热存储部件供应的热量可能减少。为了如以上所描述的向一个发电站供应热，可能需要该太阳能发电厂的热存储部件以一个迅速的速率吸收并且保存大量的热辐射持续几个小时(在上午正中和下午正中之间)，并且然后以一个可变的速率释放该热量持续数小时(下午过渡时期)、以一个恒定速率释放持续在日落之后的数个小时，以及以一个可变的速率释放持续另一个几个小时 (早晨过渡时期)。这种不寻常的热方案可能难以使用以下各项实现(a)常规的热存储介质例如岩石或被设计为在再生热装置中使用的陶瓷介质床；以及(b) —种单一的热存储区，例如使用均勻的热存储介质填充的一个容器。本发明的诸位发明人已经认识到，对一种太阳能发电厂的热方案的需求可以通过提供一个热存储部件来满足，该部件至少具有一个第一热存储区以及一个第二热存储区，条件是这些热存储区的区别在于至少一个热特征， 该热特征允许由每个区提供的热量的速率和/量是受控制的，从而使得来自该第一存储区、该第二存储区、该太阳能收集器以及该补充热源的热量可以进行组合以提供以上描述的热方案。用于捕获并且使用太阳辐射来发电的系统在图1中披露并且在以下进行说明。图1所示的是捕获并且使用太阳辐射来发电的系统的一个总示意图。该系统可以包括一个聚集式太阳能收集器20，热存储部件22，以及发电站23.任选地，补充热源25和/ 或热平衡罐27可以在热存储部件22和发电站23之间插入。遍及该系统流动的热传递流体可以从太阳能收集器20移动到一个或多个热存储区，穿过该发电站并且然后回到收集器20。可替代地，这种传递流体可以直接从机构20流至发电站23并且然后回到机构20。 旁路管线29可以用来引导这种热传递流体环绕该补充热源以及热平衡罐。在一个实施方案中，一个太阳能收集器包括衬有一种反射性材料的长形的凹形槽，该凹形槽将太阳辐射聚焦到管路上，该管路包含热传递流体并且位于这种反射的热辐射的集中点上。管路中的流体对太阳辐射的吸收增加了该流体作为焦耳每千克测量的能量含量。流体对太阳辐射吸收的速率可以作为焦耳每小时来测量。当太阳辐射通过允许太阳照射到反射材料上来提供时，该机构固有地以一个可变速率接收贯穿24小时的时段的太阳辐射。如在此所使用的， 如果在一个二十四小时时段的过程中在任一小时中接收的辐射改变变化高于或低于在这个相同的二十四小时时段中每小时接收的辐射的平均量的大于百分之五十，则接收太阳辐射的速率被定义为一个“可变速率”。在一个太阳能应用中，接收太阳辐射的速率可以在夜晚部分的过程中从每小时零焦耳至一个最大速率变化，该最大速率在中午期间可以是千焦耳每小时。如图1所示，收集器20连接到热存储部件22上，该热储存部件可以包括虚线24 内示出的所有物件。该热存储部件包括至少第一热存储区26、第二热存储区28并且可以包括附加的热存储区例如第三热存储区30。这些热存储区可以包含由例如陶瓷材料制成的填料元件，这些填料元件能够吸收并且放出热量。这些填料元件可以是随机地装载到一个热存储区中的单独元件并且通常称为无规定向的填料元件。一种 合适的无规定向的填料元件的例子在图3中示出并且在以下进行描述。作为替代方案，可以将称为整块料的填料元件通过将每个元件手动放置在另一个元件旁边而装载到一个热存储区中这样使得在一个元件中的通路与在相邻元件中的通路对齐。该第一热存储区可以与该第二热存储区在至少一个以下的热或物理特征上不同。第一特征是该热存储区每单位体积的热传递系数。当暴露于相同的操作条件中时，例如进入的热传递流体具有相同的温度以及流速，该第一区的热传递系数超过了该第二区的热传递系数的至少百分之10。例如，如果该第二区的热传递系数是40W/m2K，则该第一区的热传递系数必须是至少44W/m2K。第二特征是该热存储区每单位体积的几何表面积。这个特征的确定是通过测量一个单独填料元件的几何表面积、在一个固定的体积(例如一立方米)内元件的数目，并且然后用元件的数目乘以每个元件的几何表面积来进行的。所使用的测量值的单位可以按平方米每立方米表达。该第一区的每单位体积的几何表面积超过了该第二区的每单位体积的几何面积的至少百分之10。第三特征是热存储区的比热容。该第一区的比热容超过了该第二区的比热容的至少百分之10。 关于这些存储区的第四特征是每单位体积的质量。该第一热存储区每单位体积的质量超过该第二热存储区每单位体积的质量的至少百分之10。
代替该存储区的热或物理特征的差异，在这些区中的填料元件在以下一个或多个热或物理特征上不同。一种填料元件的特征在于一个区的填料元件的单独质量。第一区填料元件的单独质量超过了该第二区填料元件的单独质量的至少百分之10。另一种填料元件的特征在于一个区的填料元件的单独导热率。该第一区填料元件的单独导热率超过了该第二区填料元件的单独导热率的至少百分之10。又另一种填料元件的特征在于一个区的填料元件的单独热容。第一区填料元件的单独热容超过了该第二区填料元件的单独热容的至少百分之10。具有两个或多个在这些热或物理特征上不同的热存储区的热存储部件可以用来向发电站提供所有或部分的热量。在用来使用太阳辐射发电的一个单一系统内，从具有不同的热和/或物理特征的热存储区获得的热量的速率和量值可以被调整为以恒定的速率和温度向该发电站供热。例如，一个系统可以被设计为具有一个第一热存储区以及一个第二热存储区单元，其中该第一存储区具有与该第二热存储区的比热容相比相对较小的比热容。该第一存储区可以通过该太阳收集器被迅速加热到其最大比热容而该第二区可能要求更长的时间来达到其最大比热容。如果由于临时云团暂时阻挡阳光直接到达该收集器而使从太阳能收集器直接传递的太阳辐射的量突然下降，则可以使用该第一区向这种热传递流体提供迅速的热注入。在这个例子中，该第一存储区能够被用作一个迅速的充电/放电区而将花更长的时间加热到最大比热容的第二区将被用来在更长的时间段上提供恒定速率的热量。现在通过将热存储区沈和28进行比较来讨论可以进行控制以保持以上描述的热存储区的热特征差异的一些热存储部件的物理参数。如图1所示，第二热存储区的长度比第一热存储区的长度长至少百分之十。如果第一以及第二区是具有相同内径并且用同样的无规定向陶瓷介质填充的管，则该第二区的比热容将比该第一区的比热容大至少百分之 10。具有不同的比热容的区还可以通过使用在区沈对区观中的不同的热存储介质来完成。 例如，如果在区观中每单位体积的无规定向填料介质的几何表面积是20m2/m3并且在区沈中每单位体积的无规定向填料介质的几何表面积是15m2/m3，则这两个区的每单位体积的无规定向填料介质的几何表面积与区26的每单位体积的无规定向填料介质的几何表面积相差大于百分之十。又另一个实现相同目的的方法是将这些热存储部件构造为使得区观包括一个管线，该管线具有的恒定内径比在区26中的管线的直径大至少百分之10。如果管线的长度是相同的，在每个管线中的热存储介质是相同的并且管线的直径相差至少百分之 10，则这些区的比热容必须相差至少百分之10。实现相同目的的又另一种方法是将这些热存储部件构造为使得区观的内部体积等于区26的内部体积并且在区观中的热存储介质的单独热容超过在区26中的热存储介质的单独热容的至少百分之10。尽管参照仅两个热存储区解释了使用一种热存储部件的基本概念，同样的原则适用于包括三个或更多热存储区的热存储部件。一个第三区的存在将提供甚至更大的灵活性并且控制由热存储部件所提供的热量的量。在一个三区热存储部件的实施方案中，该热存储区30的单位体积的质量可以被制造为比区观的每单位体积的质量大至少百分之十，区 28可以被制造为比区沈每单位体积的质量大至少百分之十。若希望的话，这种热存储部件可以包括多于三个区。每个区可以通过多个阀(未示出)和管线的一个网络而连接，这些阀门和管线的功能是将来自太阳能收集器的热传递流体递送到这些区并且在此可以称为流体分配系统34。这些区各自可以通过多个阀(未示出)和管线的一个网络而连接，这些阀和管线的功能是将来这些区的热传递流体收集并且递送到发电站并且在此可以称为流体收集系统36。递送管线21允许直接来自太阳能收集器20的热传递流体流至该发电站。返回管线32允许从发电站离开的热传递流体返回到该太阳能收集器。 参见图1，热存储区26、28和30可以是三个管线、三个容器或管线与容器的一个组合。如果一个管线被用作热存储区，则该管线可以具有一个入口、一个出口以及布置在该管线内的陶瓷热传递介质。该介质可以是无规定向的或固定在该管线内。固定在该管线上的介质的例子是插入到并且紧密安装在该管线内的一个或多个陶瓷管，从而使得该管的光滑外圆周表面抵靠在该管线的内表面上并且该管的内表面是带有槽和波纹的从而便于该传递流体的一个循环的湍流穿过该管线。流体分配系统34可以在入口处连接到该管线上并且流体收集系统36可以在出口处连接到该管线上。该管线可以具有至少5 1的长宽比以及在入口和出口之间的一个恒定的内径。如以上所描述的，在这些热存储部件中的热传递区可以使用热传递介质，例如陶瓷介质来可逆地存储热量。在热传递应用中使用的陶瓷介质可以被设计为符合一个或多个以下的设计参数。第一，该陶瓷材料的导热率。第二，该陶瓷材料的热容。第三，该介质的热效率。第四，跨过该介质床的压降。取决于热传递的应用，该介质可能需要进行改性以增加一个热特征，例如导热率。不幸的是，为增加导热率而做出的改性可能固有地并且不希望地降低介质的热特征中的另一种，例如介质的热容。在一个具体的应用中，例如一种蓄热式再生氧化炉，介质可以被设计为使由于通过该氧化炉的高的流体流动产生的压降最小化。相比之下，热传递流体移动通过一个典型的太阳能收集器的速率可能比流体流动穿过蓄热式氧化炉的速率小得多。因此，被设计为用于蓄热式再生氧化炉中的热传递介质可能不适合用在捕获热辐射并且将其转化成电能的系统中。图2示出了使用太阳辐射发电的系统的一个第二实施方案。除非另外说明，在图 1和图2中的零件号表示相同的零件。与图1相比，图2已通过将流体收集系统36经由延伸部分38连接到返回管线32上而进行了改变。如由箭头40指出的，延伸部分38允许在一个或多个热存储区中的热传递流体流回到收集器20中以在流入发电站之前通过太阳辐射进行的另外加热。如果在一个热存储区中的热量的量降到低于一个可接受的水平并且热传递流体的温度需要增加而不使用补充的热源25，则这种设置是特别有用的。现在参见图3，示出了在本发明的系统中有用的一个陶瓷填料元件(在此还被称为陶瓷介质)以及热传递介质的第一实施方案60的一个透视图。这个具体的实施方案包括周围壁62，第一端面64以及第二端面66。这种填料元件可以是如在US 6，699，562中描述而制造的，它总体上披露了使用任何合适的陶瓷材料，例如天然或合成粘土类、沸石类、 堇青石、氧化铝、氧化锆、硅石或这些的混合物。该配制品可以与粘合剂类、挤出助剂类、成孔物类、润滑剂类以及类似物进行混合。在图4中示出了将热辐射转化成电能的方法步骤。步骤100表示以一个可变速率接收热辐射并且将该辐射转化成热。步骤102表示在二十四小时的时段内，在一个热存储部件中存储至少百分之二十五的热量，该热存储部件包括至少一个第一存储区以及一个第二存储区。在步骤104中，将该热量以一个按焦耳每小时测量的恒定速率以及一个恒定温度传递至一个发电站。在二十四小时的时间段内，该热量可以被接收持续至少2小时并且不超过18小时。在多种应用中，所接收的热量的远大于百分之二十五可以存储在该热存储部件中。例如，所接收的辐射的百分之四十、百分之五十或多达百分之七十五可以作为热量存储在该热存储部件中。热量被传递到发电站在一个单日中可以持续多于两小时，例如八、 十或十二小时。从该热存储部件传递的热量可以独自地从该第一热存储区流到发电站并且然后独自地从第二热存储区流到发电站或该热量可以从两个区同时传递。
以上的说明仅认为是具体的实施方案。对于本领域的普通技术人员以及制造或使用本发明的人员将会想到对本发明的多种变更。因此，应该理解附图中示出的以及以上说明的实施方案仅适用于说明性的目的而并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围是由根据以下权利要求如专利法的原则(包括等效物原则)所解释的进行限定。
权利要求
1.一种使用太阳辐射发电的系统，包括(a)一个太阳能收集器，该收集器以一个作为焦耳每小时测量的可变速率接收太阳辐射，并且使用所述辐射来加热一种热传递流体；(b)一个连接到所述收集器上的热存储部件，所述热存储部件包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区，所述存储区包括多个陶瓷填料元件，其中所述第一区每单位体积的热传递系数超过了所述第二区每单位体积的热传递系数的至少百分之10 ；以及(c)一个连接到所述热存储部件上的发电站，其中所述热传递流体将热量以一个作为焦耳每小时测量的恒定速率以及恒定温度传递到该发电站。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一区的比热容超过了所述第二区的比热容的至少百分之10。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一区填料元件的每单位体积的几何表面积超过了所述第二区填料元件的每单位体积的几何表面积的至少百分之10。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一区的每单位体积的质量超过了所述第二区的每单位体积的质量的至少百分之10。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述发电站容纳了一种可膨胀的流体，该流体可逆地从一种液体转化成一种气体以响应该可膨胀流体的温度的增加以及减少，并且其中至所述发电站的所述热量的传递扩大了驱动所述发电机的可膨胀流体的体积。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述第一存储区的每单位体积的几何表面积超过了所述第二区的每单位体积的几何表面积的至少百分之15。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述区包括无规定向的填料元件。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述系统进一步包括一个补充热源。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述系统进一步包括一个热平衡罐。
10.一种使用太阳辐射发电的系统，包括(a)一个太阳能收集器，该收集器以一个作为焦耳每小时测量的可变速率接收太阳辐射，并且使用所述辐射来加热一种热传递流体；(b)一个连接到所述收集器上的热存储部件，所述热存储部件包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区，所述存储区包括多个陶瓷填料元件，其中所述第一区每单位体积的单独导热率超过了所述第二区每单位体积的导热率的至少百分之10 ；以及(c)一个连接到所述热存储部件上的发电站，其中所述热传递流体将热量以一个作为焦耳每小时测量的恒定速率以及恒定温度传递到该发电站。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述第一区填料元件的单独质量超过了所述第二区填料元件的单独质量的至少百分之10。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述第一区填料元件的单独热容超过了所述第二区填料元件的单独热容的至少百分之10。
13.一种用于以一个可变速率接收太阳辐射并且以一个恒定速率分配热量的装置，包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区，所述热存储区包括陶瓷填料元件，其中所述第一区的每单位体积的热传递系数超过了所述第二区的每单位体积的热传递系数的至少百分之10。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一区的比热容超过了所述第二区的比热容的至少百分之10。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述第一区填料元件的每单位体积的几何表面积超过了第二区填料元件的每单位体积的几何表面积的至少百分之10。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述第一区的每单位体积的质量超过了所述第二区的每单位体积的质量的至少百分之10。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述第一区填料元件的每单位体积的几何表面积超过了第二区填料元件的每单位体积的几何表面积的至少百分之15。
18.如权利要求14所述的装置，其中所述第一区的比热容超过了所述第二区的比热容的至少百分之15。
19.如权利要求13所述的装置，进一步包括布置在所述存储区内的一种热传递流体。
20.如权利要求13所述的装置，其中所述第一热存储区包括多个具有相同内径的管线，每个管线包括布置在其中的陶瓷介质。
21.如权利要求13所述的装置，其中所述第一热存储区包括具有至少5 1的长宽比的至少一个第一管线，所述第一管线包括布置在其中的多个填料元件，所述装置进一步包括一个连接到所述管线上的流体分配系统以及一个连接到所述第一管线上的流体收集系统。
22.如权利要求13所述的装置，其中所述区包括无规定向的陶瓷填料元件。
23.如权利要求21所述的装置，其中所述第二热存储区包括具有至少5 1的长宽比的一个第二管线，所述第二管线包括多个布置在其中的填料元件，其中所述第二管线的直径比所述第一管线的直径大至少百分之十，所述第二管线连接到所述流体分配系统以及所述流体收集系统上。
24.如权利要求23所述的装置，进一步包括一个第三区，该第三区包括具有至少5 1 的长宽比的一个第三管线，所述第三管线包括多个布置在其中的填料元件，其中所述第三管线的直径比所述第二管线的直径大至少百分之十，所述第三管线连接到所述流体分配系统以及所述流体收集系统上。
25.如权利要求21所述的装置，进一步包括布置在所述第一管线内并且与所述填料元件接触的一种热传递流体。
26.一种用于以一个可变速率接收太阳辐射并且以一个恒定速率分配热量的装置，包括至少一个第一热存储区以及一个第二热存储区，所述存储区包括多个陶瓷填料元件，其中所述第一区填料元件的单独导热率超过了所述第二区填料元件的单独导热率的至少百分之10。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述第一区填料元件的单独热容超过了所述第二区填料元件的单独热容的至少百分之10。
28.如权利要求26所述的装置，其中所述第一区填料元件的单独质量超过了所述第二区填料元件的单独质量的至少百分之10。
29.一种使用太阳辐射发电的方法，包括(a)以一个可变速率接收太阳辐射并且将所述辐射转化成热量；(b)在二十四小时的时段内，在一个热存储部件中存储至少百分之五百分之二十五的所述热量，该热存储部件包括一个第一存储区以及一个第二存储区；并且(C)将所述热量以一个焦耳每小时测量的恒定速率并且以恒定温度传递到一个发电站。
30.如权利要求四所述的方法，在M小时的时段内，步骤(a)包括接收所述太阳辐射持续至少2小时并且不超过18小时。
31.如权利要求四所述的方法，其中步骤(c)包括从所述第一热存储区独自传递所述热量并且然后从所述第二热存储区独自传递所述热量。
32.如权利要求四所述的方法，其中步骤(c)包括从所述第一热存储区以及所述第二热存储区同时传递所述热量。
全文摘要
在此披露了用于以可变速率捕获太阳辐射并且以恒定速率将热量提供到发电站的一个系统。该系统使用了包括两个或多个热存储区的热存储部件以调节递送到发电站的热量的速率和量值。
文档编号F03G6/00GK102171452SQ200980139291
公开日2011年8月31日 申请日期2009年10月12日 优先权日2008年10月13日
发明者A·R·阿狄, D·A·沃内, D·C·谢曼 申请人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司