一种碟式太阳能发电系统及发电方法与流程

本发明涉及一种碟式太阳能发电系统及发电方法，属于太阳能热利用技术领域，具体用于碟式太阳能发电系统的改良及能源综合利用。

背景技术

碟式太阳能发电是太阳能热发电的一种通过碟状的反射面将太阳光汇聚至焦点，反射的能量在焦点附近被吸收器转换为热能，驱动斯特林机运行发电。由于太阳能的间歇性，吸热器吸收的能量随时间有明显的变化，严重影响斯特林发电系统的持续运行及电力的稳定输出；由于反射碟面加工和安装精度的原因，反射到吸热器上的能量也呈不规律的分布，对于多缸的斯特林发电系统，影响尤为严重，每个缸对应区块吸收的热量不一致，将使得几个缸之间无法协调，影响斯特林发电系统设备的正常运转；吸热器上温度梯度过大，也容易造成应力集聚而损坏设备。为解决吸热器上不均匀性问题，目前只能从提高反射镜面的加工精度和安装精度，提高支撑结构刚性等方面，使得光斑形状及能量分布尽量符合设计，然而这些往往会增加建设成本，而且即便这样，吸热器上的能量密度及温度还是可能不均匀，且无法再进行调整。

综上所述，目前还没有一种碟式太阳能发电系统能简便、经济、可控性高地去解决吸热器上不均匀性的问题。

有鉴于此，在申请号为201720299460.8的专利文献中公开了一种单塔多碟式太阳能发电系统，包括太阳光集光片，所述太阳光集光片一端设有太阳光汇聚装置，所述太阳光集光片与所述太阳光汇聚装置内腔共同设有连接轴，所述太阳光集光片与所述连接轴之间设有连接支杆，所述固定底盘底部设有电缆线。上述对比文件存在能量利用率低，可靠性差等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的碟式太阳能发电系统及发电方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该碟式太阳能发电系统，包括碟式反射镜、立柱、支撑臂、斯特林发电装置和吸热器，所述碟式反射镜安装在立柱上，所述斯特林发电装置通过支撑臂安装在碟式反射镜上，所述吸热器安装在斯特林发电装置上，其结构特点在于：还包括补燃装置、冷却流体循环装置和余热利用装置，所述补燃装置包括燃气管道和烧嘴，所述燃气管道与烧嘴连通，所述烧嘴安装在吸热器上，所述冷却流体循环装置包括上流管和下流管，所述上流管和下流管均与斯特林发电装置接触，所述上流管与下流管连通，所述下流管与余热利用装置连通。本发明所描述的碟式太阳能发电系统大大提高了碟式斯特林发电装置运行的可靠性、综合能源利用率及市场竞争力。

进一步地，所述燃气管道和烧嘴的数量均为多个，且燃气管道的数量与烧嘴的数量相等，所述多个烧嘴环绕着吸热器均匀排布，所述燃气管道与烧嘴一一对应。

进一步地，所述上流管和下流管均沿着支撑臂布置。

进一步地，所述上流管的一端连接有循环泵。

进一步地，所述下流管外设置有保温层。

进一步地，所述燃气管道上安装有控制阀门。

进一步地，所述烧嘴上安装有点火器。

进一步地，所述斯特林发电装置外覆盖有盖板。

进一步地，所述的碟式太阳能发电系统的发电方法，其特点在于：所述发电方法包括如下步骤：

s1：太阳光反射至吸热器，推动斯特林发电装置运行，并产生电能；

s2：通过烧嘴导入燃气，烧嘴根据吸热器上的温度分布进行可控燃烧，对吸热器上的低温区域进行补燃，确保吸热器上受热分布均匀；

s3：通过制阀门控制燃气流量，以所消耗的燃气达到吸热器受热均匀为目的，减少燃气用量；

s4：冷却流体通过上流管流过斯特林发电装置带走热量，沿下流管引下汇入余热利用装置中进行余热的二次利用；

s5：所述余热利用装置直接将余热进行供热利用，或配置orc系统进行发电；所述s1至s5依次进行。

进一步地，所述s2中，燃料从烧嘴喷出，点火器点火，使燃料与空气接触发生燃烧，烧嘴根据吸热器上温度分布的情况，选择出气燃烧的烧嘴，对吸热器上的低温区域进行补燃，确保吸热器上受热分布均匀。

相比现有技术，本发明具有以下优点：针对目前碟式太阳能发电系统中吸热器受热不均匀的问题，本发明一改以往提高聚光系统的精度、刚性等做法，而是通过对吸热器补燃的方式，使得吸热器上的能量分布均匀，同时在一定程度上缓解了天气变化对斯特林发电装置的影响，使得电力输出曲线相对平缓，有利于碟式太阳能发电并网的兼容性，减少对电网冲击。同时，通过冷却流体循环装置将余热引下，可充分利用余热进行加热或发电，进一步提高能量利用率。综合以上几点改进，本发明所描述的碟式太阳能发电系统大大提高了碟式斯特林发电装置运行的可靠性、综合能源利用率及市场竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例的碟式太阳能发电系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的斯特林发电装置的结构示意图。

图中：1—碟式反射镜；2—立柱；3—支撑臂；4—斯特林发电装置；5—燃气管道；6—上流管；7—下流管；8—余热利用装置；9—吸热器；10—烧嘴。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的碟式太阳能发电系统，包括碟式反射镜1、立柱2、支撑臂3、斯特林发电装置4、燃装置、冷却流体循环装置、余热利用装置8和吸热器9，碟式反射镜1安装在立柱2上，斯特林发电装置4通过支撑臂3安装在碟式反射镜1上，吸热器9安装在斯特林发电装置4上，补燃装置包括燃气管道5和烧嘴10，燃气管道5与烧嘴10连通，烧嘴10安装在吸热器9上，冷却流体循环装置包括上流管6和下流管7，上流管6和下流管7均与斯特林发电装置4接触，上流管6与下流管7连通，下流管7与余热利用装置8连通。

本实施例中的燃气管道5和烧嘴10的数量均为多个，且燃气管道5的数量与烧嘴10的数量相等，多个烧嘴10环绕着吸热器9均匀排布，燃气管道5与烧嘴10一一对应；上流管6和下流管7均沿着支撑臂3布置；上流管6的一端连接有循环泵；下流管7外设置有保温层；燃气管道5上安装有控制阀门；烧嘴10上安装有点火器；斯特林发电装置4外覆盖有盖板。

本实施例中的碟式太阳能发电系统的发电方法，发电方法包括如下步骤：

s1：太阳光反射至吸热器9，推动斯特林发电装置4运行，并产生电能；由于设备精度、安装误差等原因，吸热器9上的太阳辐射能量分布往往不均匀。

s2：通过环绕吸热器9一圈布置的烧嘴10导入燃气，烧嘴10根据吸热器9上的温度分布进行可控燃烧，对吸热器9上的低温区域进行补燃，确保吸热器9上受热分布均匀；也就是说燃料从烧嘴10喷出，点火器点火，使燃料与空气接触发生燃烧，烧嘴10根据吸热器9上温度分布的情况，选择出气燃烧的烧嘴10，对吸热器9上的低温区域进行补燃，确保吸热器9上受热分布均匀。

s3：每个烧嘴10均与燃气管道5连接，并通过制阀门控制燃气流量，以所消耗的燃气达到吸热器9受热均匀为目的，尽量减少燃气用量。

s4：为回收热量，冷却流体通过上流管6流过斯特林发电装置4附近带走热量，沿下流管7引下汇入余热利用装置8中进行余热的二次利用。

s5：余热利用装置8直接将余热进行供热利用，或配置orc系统进行发电；s1至s5依次进行。

作为优选，冷却流体的下流管7需做一定保温，减少热量损耗。

作为优选，冷却流体可以是空气，也可以是冷却液体。

作为优选，冷却流体是空气时候，不需设置上流管6，直接吸入周边空气。

作为优选，引下的余热可用于供热或接orc系统进行发电，具体可根据附近的负荷需求决定。

作为优选，在斯特林发电装置4外围做一些盖板，减少热量往外散耗，提高余热利用效率。

作为优选，补燃的燃料可以是天然气，也可以是沼气等生物质发酵气体，充分利用周边可利用的能源，尤其是可再生能源。

作为优选，如采用沼气等生物质发酵气体，可用引下的余热加热生物质，促进发酵，提高产气量。

作为优选，做好碟式太阳能发电系统的反馈与控制，在满足吸热器均匀性的情况下，尽量减少补燃气体消耗量。

作为优选，吸热器9上的信息反馈可采用热传感器或者红外相机。

作为优选，多台碟式太阳能发电系统可共用一个余热利用装置8。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。