一种太阳能热发电装置的制作方法

本发明涉及太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种太阳能热发电设备。

背景技术：

电能需求日益增加且电网分布不均，在电网覆盖不到的偏远山区、孤岛用电困难。太阳辐射分布广泛且具有巨大热能可资利用。可以利用太阳能进行热发电解决部分地区用电困难问题。当前在电网盲区解决用电问题主要是柴油机发电，其运行成本较高，而且原料常常得不到有效供给。部分地区采用光伏发电技术，光伏发电固有的弊端如：效率低下、系统占地面积大、用电需求时段与太阳能峰值时段不匹配等问题，这些注定光伏发电不能作为支柱性能源供给。目前，槽式太阳能集热技术成熟、集热涂层材料发展迅速、水力发电技术成熟，本装置技术上可以实现。

中国专利申请201610764045.5公开了一种太阳能热发电机组，能够更充分地利用塔式太阳能热发电技术的聚光比高的优势。

基于上述目的本发明提供的太阳能热发电机组，包括，太阳能集热单元：用于收集太阳能，并将太阳能转化为工质的热能；还包括：

燃机单元：与所述太阳能集热单元连接，包括燃气轮机，用于将所述工质的热能转化为动能驱动发电机进行发电；

所述工质为空气。

可选的，所述太阳能热发电机组还包括：

工质温度控制单元：与太阳能集热单元连接，用于在第一设定条件下冷却所述空气进入所述太阳能热发电机组时的温度，使得所述空气进入太阳能发电系统的工质接收机构时的温度接近工质接收机构额定工况下的工质温度。

可选的，所述工质接收机构为压气机；所述燃机单元包括压气机、空气透平、发电机；其中，

压气机：与所述太阳能集热单元连接，用于将环境中的空气输入所述太阳能集热单元；

空气透平：与所述太阳能集热单元和所述发电机连接，用于利用太阳能集热单元输出的空气产生用于驱动所述发电机的机械能。

可选的，所述燃机单元还包括：

换热器：设置于所述压气机和太阳能集热单元之间，与压气机和太阳能集热单元连接，用于在所述环境中的空气输入所述太阳能集热单元之前，实现所述空气透平排放的废气与所述压气机输送的空气的热交换。

可选的，所述燃机单元的功率小于10mw。

可选的，所述太阳能集热单元包括：太阳能吸热器、定日镜场和高塔；其中：

太阳能吸热器：设置于所述高塔顶部，用于吸收太阳能热，使得能够利用所述太阳能热加热所述工质；

定日镜场：设置于所述高塔下方并围绕所述高塔，用于将太阳能热集中到所述太阳能吸热器。

可选的，所述定日镜场中的定日镜距离所述太阳能吸热器的最大距离小于设定值。可选的，所述工质温度控制单元包括吸收式冷温水机和进气冷却器；其中：

吸收式冷温水机：与所述进气冷却器连接，用于令制冷工质产生制冷所需的冷量；

进气冷却器：设置于压气机的空气入口位置处，用于利用吸收式冷温水机产生的冷量对将进入工质接收机构的空气进行冷却，使得所述空气进入工质接收机构时的温度接近工质接收机构额定工况下的进气温度。

可选的，所述的制冷工质为水；所述的吸收式冷温水机具体包括：吸收器、溶液泵、发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器；其中：

溶液泵：与吸收器和发生器连接，用于将吸收器内的溴化锂溶液增压后送入发生器；

发生器：与所述燃机单元连接，用于利用燃机单元的废气所携带的热量加热溴化锂稀溶液，从而析出水蒸气；

冷凝器：与所述发生器连接，用于对所述发生器产生的水蒸气进行冷凝，产生液体水；

节流阀：与所述冷凝器连接，用于对从所述冷凝器输出、经过该节流阀的液体水进行降压；

蒸发器：与所述节流阀连接，用于将所述节流阀输送的、降压后的液体水蒸发，产生水蒸气，蒸发的同时产生冷量，使得制冷工质能够携带所述冷量进入进气冷却器。

吸收器：与蒸发器连接，用于吸收蒸发器产生的水蒸气，与发生器产生的溴化锂浓溶液混合，，使得溴化锂溶液浓度降低。

从上面所述可以看出，本发明提供的太阳能热发电机组，采用空气作为工质，以brayton(勃朗登)循环替代现有技术中太阳能发电的rankine(朗肯)循环，突破温度限制。根据热力学基本原理，热力系统的热功转换效率主要取决于高低温热源。常规的塔式太阳能热电站利用水蒸气为工质，其工质的循环为rankine循环。目前，由于受到材料和技术方面的制约，超超临界火电机组的最高工质温度在600℃左右。本发明以brayton循环替代rankine循环，突破温度限制，可以有效发挥塔式太阳能高聚光比的优势。

其次，本发明实施例的太阳能热发电机组采用输出功率较小的燃机单元，实现塔式太阳能热电的分布式利用。燃机单元输出功率的降低使得光热电站可以模块化的方式建设和运行。模块化设计可以实现快速的设计、安装，可扩展性强。各个集热塔可分别维护，能提高整个电站的可用率。由于模块化塔式系统单塔的装机规模较小，最远的定日镜距离集热塔的距离很近，因而对定日镜的控制要求较低，可以避免塔式太阳能定日镜场的光斑发散问题，使工质温度的提升更有保障。

但是，本发明的系统结构过于复杂，造价太高，而且只能实时工作发电，无法进行储能发电，无法在晚上或阴天时工作，因此，该系统的可靠性以及工作效率方面都存在很大问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题克服了现有技术的不足，提供一种太阳能热发电装置，具体地说，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：本发明包括槽式集热器、进水管道、进水阀门、升压箱、蒸汽管道、蒸汽阀门、活塞箱、单向阀、水轮发电机、发电控制阀门、水管、高处蓄水池、蓄水管道、蓄水阀门、活塞；

所述槽式集热器作用于升压箱；

所述进水管道连接升压箱，进水阀门设置在水管道上；

所述蒸汽管道连接升压箱和活塞箱，中间设有蒸汽阀门；

所述活塞水平设置在活塞箱内，可上下移动；

所述水管连接活塞箱和高处蓄水池，中间设有单向阀、水轮发电机发电控制阀门；

所述单向阀单向导通，只能从高处蓄水池到活塞箱；

所述蓄水管道与活塞箱底部相连接，另一端连接高处蓄水池，中间设有蓄水阀门；

其特征在于：所述水管穿过活塞到达活塞箱底部，水管与活塞上部不联通，所述活塞箱上设有泄压阀。

进一步的，所述槽式集热器为太阳能凹面聚光镜。

进一步的，所述升压箱为耐高温的高强度合金材质。

进一步的，所述升压箱内壁涂有黑体吸热材料。

本发明的有益效果如下：

1.利用太阳能进行热发电，对环境零污染；

2.装置利用蓄水池中水的下流进行发电，在没有用电需求但太阳能充足时段可将水压至蓄水池进行储存，在有用电需求的时候打开闸门放水发电，可以实现即发即用，无需电能存储设备，降低系统成本；

3.设备部件简单灵活，可根据用户需求个性化定制规模，水箱等所需材料成本低廉，系统运动部件只有发电机，利于维护；

4.活塞箱与高处蓄水池之间工质为闭式循环，适应于干燥缺水地区。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

图中标号：1—槽式集热器；2—进水管道；3—进水阀门；4—升压箱；5—蒸汽管道；6—蒸汽阀门；7—活塞箱；8—单向阀；9—水轮发电机；10—发电控制阀门；11—水管；12—高处蓄水池；13—蓄水管道；14—蓄水阀门；15—泄压阀；16—活塞。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，一种太阳能热发电装置，包括槽式集热器1、进水管道2、进水阀门3、升压箱4、蒸汽管道5、蒸汽阀门6、活塞箱7、单向阀8、水轮发电机9、发电控制阀门10、水管11、高处蓄水池12、蓄水管道13、蓄水阀门14、泄压阀15、活塞16，这些部件通过管道与相应控制部件进行相互连接。

太阳照射在槽式集热器1上，经其聚焦反射到带有高效吸收涂层的升压箱4，涂层吸收太阳能热量加热升压箱3内的液态水至高压蒸汽状态；高压蒸汽经蒸汽管道5进入活塞箱7的蒸汽侧，由于蒸汽侧压力升高，压迫活塞16向下运动，活塞箱7中液态水侧由于受到来自蒸汽侧的压力，将水压迫溢出，由于管道11下端出口装有单向阀8，活塞箱液态水水侧的水只能从管道13流出进入蓄水池12；如果用户此时无用电需求，可将发电控制阀门10关闭，将水储存在蓄水池中，此时能量以重力势能的形式储存，在用户产生用电需求时将控制阀门10打开并同时打开泄压阀15，活塞箱蒸汽侧与大气连通，其压力为大气压力，高处蓄水池12里的水便在重力作用下，顺水管11留下来，即可推动水轮发电机9发电。水流经发电机发电以后经管道11直接进入活塞箱内水侧进行发电。发电完成时，活塞也恢复原位，完成一个发电循环。

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，在不脱离本发明构思的前提下，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保护范围内。