一种太阳能电力系统的制作方法

1.本技术属于绿色能源利用技术领域，具体涉及一种太阳能电力系统。


背景技术：

2.随着人类社会的发展进步，对能源的需求越来越高，目前，随着化石能源的过度开采和使用，对环境造成较大破坏，使得人们逐渐意识到对绿色能源/清洁能源的开发和利用成为重要课题。太阳能作为重要的可再生能源，得到了广泛的重视。
3.目前，对太阳能的利用主要是利用光伏板或者太阳能电池板在太阳的照射下进行发电，然后将发电并入电网，以供消费者使用。
4.但是，相关技术中利用太阳能发电后，通常需要在日间对电能进行使用，而在夜间无法使用太阳能发电，导致太阳能发电应用范围较窄，不利于太阳能发电的推广和应用。


技术实现要素：

5.本技术提供太阳能电力系统，能够将太阳能发电产生的富余电能储存在储能装置中，在夜间可通过储能装置释放电能或者释放热量继续进行发电，从而能够使得夜间也能够发电，提升了太阳能发电的应用范围，有利于太阳能发电的推广和应用。
6.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种太阳能电力系统，包括：
7.热管，热管的一端为热传递介质入口，热管的另一端为热传递介质的出口；
8.线性菲涅尔透镜，位于热管的上方一侧，线性菲涅尔透镜的聚焦焦斑为一长条形，且位于热管的投影面上，线性菲涅尔透镜用于将太阳光聚焦并投射于热管的投影面上，以加热热管内的热传递介质；
9.热储存装置，与出口相连通，热传递介质产生的蒸汽可进入至热储存装置内并进行储存；
10.蒸汽轮机，与热储存装置相连通，热储存装置内储存的热蒸汽可进入蒸汽轮机内；
11.发电机，与蒸汽轮机的输出轴相连接，发电机在蒸汽轮机的带动下发电。
12.本技术实施例中，通过将热管的一端作为热传递介质的入口，将热传递介质输送至热管内，另一端作为热传递介质的出口；在热管的一侧设置线性菲涅尔透镜，并将线性菲涅尔透镜的聚焦焦斑投射在热管的投影面上，从而利用线性菲涅尔透镜将太阳光聚集，提升太阳光照射至热管上的能量密度，对从入口进入的热传递介质进行加热，加热后的热传递介质通过出口进入热储存装置中，热储存装置对热蒸汽进行储存，在热蒸汽存在富余时，可通过蒸汽轮机带动发电机发电；这样，无需使用太阳能电池板或者光伏板进行发电即可将太阳能转化为电能，能够避免大量的太阳能电池板和光伏板对环境造成的污染，提升了利用太阳能发电的环保性和清洁性。
13.另外，能够节省太阳能电池板或者光伏板的材料成本，节省了太阳能发电的成本，有利于清洁能源的推广利用。
14.此外，本技术实施例中，通过热储存装置将热管富余的热蒸汽储存，在夜间或者阴
天等情况下，热储存装置储存的富余热蒸汽可以释放，并驱动蒸汽轮机带动发电机发电，从而能够保证太阳能电力系统在夜间和阴天的正常发电，提升了太阳能发电新场景的应用范围，有利于太阳能光热发电的推广和应用。
15.在一种可选的设计方式中，太阳能电力系统，还包括逆变器和电网，逆变器连接于发电机与电网之间，逆变器用于将发电机运行产生的电能并入电网。
16.这样，可以将太阳能发电产生的电能并入至电网，从而使得太阳能发电产生的富余电能能够得到充分的利用，提升了太阳能发电电能的利用率，避免了资源浪费。
17.在一种可选的设计方式中，太阳能电力系统还包括配电柜，配电柜连接于发电机与逆变器之间。
18.本技术实施例中，发电机与逆变器之间设置配电柜，这样，能够对发电机向逆变器输送的线路和电力进行整理规划，另外，在线路出现故障的情况下，也能够通过配电柜方便的对线路进行检修，提升了检修故障排出的效率。
19.在一种可选的设计方式中，蒸汽轮机与发电机之间设有换热器，换热器的一端与蒸汽轮机相连接，换热器的另一端用于与供暖设备相连接。
20.通过在蒸汽轮机与发电机之间设置换热器，这样，换热器能够与蒸汽轮机排出的热蒸汽发生热交换，从而对余热进行利用，能够提高太阳能发电的热利用率，提升资源利用。
21.在一种可选的设计方式中，换热器上还连接有余热水管，余热水管用于与用热设备相连接。
22.这样，能够进一步对余热进行利用，能够提高太阳能发电的热利用率，提升资源利用。
23.在一种可选的设计方式中，热管的表面连接有超导连接体，超导连接体的另一端与用热设备相连接。
24.这样，在太阳光较强的情况下，可以通过超导连接体将热管表面富集的热量导向至用热设备，能够提高太阳能热量的利用率。
25.在一种可选的设计方式中，用热设备包括：太阳灶、热水器和/或供暖设备。
26.在一种可选的设计方式中，太阳能电力系统，还包括第一支架，第一支架套设于热管上，并可绕热管的轴向转动；线性菲涅尔透镜设于第一支架上。
27.本技术实施例中，通过在热管上套设第一支架，并让第一支架可绕热管的轴向转动，这样，在地球自转，太阳光照射至线性菲涅尔透镜上的照射角度发生偏转时，可通过第一支架相对于热管进行转动，调整线性菲涅尔透镜相对于热管的角度，使得太阳光能够始终直射在线性菲涅尔透镜上，从而能够保持全时段对热管提供最大的聚集光斑和集热效率，能够有效提升太阳能发电的发电效率。
28.在一种可选的设计方式中，太阳能电力系统，还包括：
29.感光探头，设于第一支架上，感光探头用于感应太阳光的直射角度，并发出感光信号；
30.控制器，根据感光信号输出控制信号；
31.驱动机构，驱动机构与第一支架传动连接，驱动机构根据控制信号驱动第一支架绕热管的轴向转动。
32.本技术的构造以及它的其他目的及有益效果将会通过结合附图进行详细说明，以保证对优选实施例的描述更加明显易懂。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本技术实施例提供的太阳能电力系统的拓扑结构示意图；
35.图2是本技术实施例提供的太阳能电力系统中发电装置的整体结构示意图；
36.图3是本技术实施例提供的太阳能电力系统中线性菲涅尔透镜的聚焦模拟视图；
37.图4是图1中a处的局部放大视图；
38.图5是本技术实施例提供的太阳能电力系统中发电装置另一视角的结构示意图；
39.图6是本技术实施例提供的太阳能电力系统中热管的结构示意图。
40.附图标记说明：
41.101-热管；102-线性菲涅尔透镜；103-热储存装置；104-蒸汽轮机；105-发电机；106-逆变器；107-电网；108-配电柜；109-换热器；110-余热水管；111-超导连接体；112-第一支架；113-感光探头；114-控制器；115-驱动机构；116-第二支架；
42.1011-入口；1012-出口；1013-集热层；1014-超导介质层；1021-焦斑拦截面；1051-卡接件。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.在本技术实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
48.针对相关技术中存在的技术问题，本技术实施例提供了一种太阳能电力系统，主要发明构思是，通过在热管的一侧设置线性菲涅尔透镜，并将线性菲涅尔透镜的聚焦焦斑设置在热管上，这样，线性菲涅尔透镜聚焦照射在热管上的太阳光能够对从热管的入口进入的热传递介质进行加热，加热后的热传递介质从热管的出口进入蒸汽轮机，推动蒸汽轮机转动，从而带动与蒸汽轮机连接的发电机进行发电，并在发电机上电连接储能装置，通过储能装置将发电机发电产生的富余电能进行储存，在夜间或者阴天等天气情况下，通过储能装置释放能量，从而实现太阳能发电的连续运行和供能。这样，能够提升了太阳能发电的应用范围，有利于太阳能发电的推广和应用。
49.下面结合本技术说明书附图对本技术实施例提供的太阳能电力系统的具体实现方式做详细说明。
50.图1是本技术实施例提供的太阳能电力系统的拓扑结构示意图。
51.参照图1所示，本技术实施例提供了一种太阳能电力系统，包括：热管101、线性菲涅尔透镜102、热储存装置103、蒸汽轮机104和发电机105。
52.图2是本技术实施例提供的太阳能电力系统中发电装置的整体结构示意图。
53.具体的，参照图2所示，热管101的一端为热传递介质入口1011，热管101的另一端为热传递介质的出口1012。
54.需要说明的是，在具体设置时，热管101与热储存装置103相连接的一端即为热传递介质的出口1012(通常也可以称为出口端)，热管101的与出口1012端相对的另一端即为入口1011(通常也被称为入口端)。
55.在一些可选示例中或者在一些具体应用场景中，入口1011端可以与其他外部管道相连通，从而通过外部管道将热传递介质输送至热管101内。
56.在本技术实施例的一些可选示例中，热传递介质可以是电热油、盐离子水等。在一些示例中，热传递介质也可以是清水。
57.其中，线性菲涅尔透镜102设置在热管101上方的一侧。具体的，参照图1、图2所示，线性菲涅尔透镜102可以位于热管101背向地面的一侧，换句话说，线性菲涅尔透镜102是位于热管101靠近太阳的一侧，从而将太阳光聚焦至热管101上。
58.具体的，参照图1所示，线性菲涅尔透镜102的聚焦焦斑为长条形，且位于热管101的投影面上，线性菲涅尔透镜102用于将太阳光聚焦并投射于热管101上，以加热热管101内的热传递介质。
59.图3是本技术实施例提供的太阳能电力系统中线性菲涅尔透镜的聚焦模拟视图。
60.在一些可选示例中，参照图3所示，太阳光经过线性菲涅尔透镜102聚焦后，焦斑的拦截面为一个长条形的矩形平面。因此，本技术实施例中，为增大热管101被投射到的焦斑的面积，可以将热管101设置为长条的柱体结构，例如图1或者图2中示出的圆柱体结构，换句话说，本技术实施例中，热管101是长条形的直管。这样，能够增大热管101能够被直射的
面积，提升热效率，从而提升发电效率。
61.本技术实施例中，通过线性菲涅尔透镜102对太阳光进行聚焦，能够提高聚焦于热管101上的太阳光的能量密度，提升对热传递介质的加热效率，例如，对前述的电热油、盐离子水或者清水等进行加热，使得热传递介质汽化形成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过出口1012进入热储存装置中。
62.其中，热储存装置103，可以是热化学储存装置，具体的，热储存装置103利用太阳加热后的热蒸汽的热量将碳酸锶分解为氧化锶和二氧化碳，从而将能量储存，在夜间需要发电的过程中，该过程被逆转，即氧化锶和二氧化碳发生反应，热量被释放以驱动蒸汽轮机104，从而带动发电机105发电。
63.本技术实施例中，蒸汽轮机104与热储存装置103相连通，在热管101中被加热汽化的热传递介质进入热储存装置103进行储存，在夜间或者阴天发电时，热储存装置103中储存的热量释放，驱动蒸汽轮机104和发电机105发电。
64.本技术实施例中，通过将热管101的一端作为热传递介质的入口1011，将热传递介质输送至热管101内，另一端作为热传递介质的出口1012；在热管101的一侧设置线性菲涅尔透镜102，并将线性菲涅尔透镜102的聚焦焦斑投射在热管101的投影面上，从而利用线性菲涅尔透镜102将太阳光聚集，提升太阳光照射至热管101上的能量密度，对从入口1011进入的热传递介质进行加热，加热后的热传递介质通过出口1012进入热储存装置103中，热储存装置103对热蒸汽进行储存，在热蒸汽存在富余时，可推动蒸汽轮机104转动，从而带动发电机105发电；这样，无需使用太阳能电池板或者光伏板进行发电即可将太阳能转化为电能，能够避免大量的太阳能电池板和光伏板对环境造成的污染，提升了利用太阳能发电的环保性和清洁性。
65.另外，能够节省太阳能电池板或者光伏板的材料成本，节省了太阳能发电的成本，有利于清洁能源的推广利用。
66.此外，本技术实施例中，通过热储存装置103将热管101富余的热蒸汽储存，在夜间或者阴天等情况下，热储存装置103储存的富余热蒸汽可以释放，并驱动蒸汽轮机104带动发电机105发电，从而能够保证太阳能电力系统在夜间和阴天的正常发电，提升了太阳能发电新场景的应用范围，有利于太阳能光热发电的推广和应用。
67.作为本技术实施例的一种可选示例，继续参照图1所示，太阳能电力系统，还包括逆变器106和电网107，逆变器106连接于发电机105与电网107之间，逆变器106用于将发电机105运行产生的电能并入电网107。
68.其中，电网107可以是市政电网107或者国家电网107等，当然，在一些示例中，电网107也可以是工业供电或者商业供电电网107。
69.这样，可以将太阳能发电产生的电能并入至电网107，从而使得太阳能发电产生的富余电能能够得到充分的利用，提升了太阳能发电电能的利用率，避免了资源浪费。
70.在一种可选的示例中，继续参照图1所示，太阳能电力系统还包括配电柜108，配电柜108连接于发电机105与逆变器106之间。
71.本技术实施例中，发电机105与逆变器106之间设置配电柜108，这样，能够对发电机105向逆变器106输送的线路和电力进行整理规划，另外，在线路出现故障的情况下，也能够通过配电柜108方便的对线路进行检修，提升了检修故障排出的效率。
72.在本技术实施例的另一种可选示例中，继续参照图1所示，蒸汽轮机103与发电机105之间设有换热器109，换热器109的一端与蒸汽轮机103相连接，换热器109的另一端用于与供暖设备相连接。
73.具体的，本技术实施例中，换热器109可以是板式换热器109或者列管式换热器109中的一种。本技术实施例中，对换热器109的具体类型不做限定。
74.通过在蒸汽轮机103与发电机105之间设置换热器109，这样，换热器109能够与蒸汽轮机103排出的热蒸汽发生热交换，从而对余热进行利用，能够提高太阳能发电的热利用率，提升资源利用。
75.在另一些可选的示例中，参照图1所示，换热器109上还连接有余热水管110，余热水管110用于与用热设备相连接。
76.这样，能够进一步对余热进行利用，能够提高太阳能发电的热利用率，提升资源利用。
77.作为本技术实施例的一种可选示例，继续参照图1所示，热管101的表面连接有超导连接体111，超导连接体111的另一端与用热设备相连接。
78.这样，在太阳光较强的情况下，可以通过超导连接体111将热管101表面富集的热量导向至用热设备，能够提高太阳能热量的利用率。
79.需要说明的是，在本技术实施例中，用热设备包括：太阳灶、热水器和/或供暖设备。
80.在本技术实施例的一种可选示例中，参照图1所示，线性菲涅尔透镜102沿热管101的长度方向覆盖热管101。
81.具体的，热管101的长度方向可以是指热管101沿轴向的延伸方向，具体参照图1所示，热管101的长度方向可以是指图1中y轴所示出的方向。在一些具体示例中，线性菲涅尔透镜102的长度至少与热管101的长度相同；也就是说，沿图1中y轴所示出的方向，线性菲涅尔透镜102至少能够覆盖整个热管101的长度。
82.可以理解的是，线性菲涅尔透镜102的长度也可以大于热管101的长度。在一些具体示例中，可以将线性菲涅尔透镜102的长度设置为与热管101的长度相同、相近或近似；这样，能够节省线性菲涅尔透镜102需要的材料，从而节省加工成本。
83.通过将线性菲涅尔透镜102设置成沿热管101的长度方向覆盖热管101，这样，在太阳光照射至线性菲涅尔透镜102上后，线性菲涅尔透镜102对太阳光进行聚焦后的光斑沿热管101的长度方向覆盖热管101的整个有效面积，也就是说，能够有效增加热管101被聚焦后的光斑所照射的面积，从而能够提高对热管101的集热效率，提升对热管101内传热介质的加热效率，进而能够有效提升太阳能发电的效率。
84.在本技术实施例的另一些示例中，线性菲涅尔透镜102的焦斑拦截面1021至少覆盖热管101外周壁的一半。这样，能够提升热管101到更大面积的聚光直射，从而能够提升对热管101内热传递介质的加热效率。
85.继续参照图2所示，本技术实施例提供的太阳能电力系统，还包括第一支架112，第一支架112套设于热管101上，并可绕热管101的轴向转动；线性菲涅尔透镜102设于第一支架112上。
86.在具体设置时，可以先在热管101上套设轴承，然后将第一支架112卡接或者焊接
在轴承外套上，从而实现第一支架112与热管101的可转动连接。这样，通过轴承可转动连接第一支架112和热管101，能够减小第一支架112和热管101之间的摩擦力，便于第一支架112的转动，从而便于对设置在第一支架112上的线性菲涅尔透镜102的倾斜角度进行调节。
87.本技术实施例中，通过在热管101上套设第一支架112，并让第一支架112可绕热管101的轴向转动，这样，在地球自转，太阳光照射至线性菲涅尔透镜102上的照射角度发生偏转时，可通过第一支架112相对于热管101进行转动，调整线性菲涅尔透镜102相对于热管101的角度，使得太阳光能够始终直射在线性菲涅尔透镜102上，从而能够保持全时段对热管101提供最大的聚集光斑和集热效率，能够有效提升太阳能发电的发电效率。
88.图4是图1中a处的局部放大视图，图5是本技术实施例提供的太阳能电力系统中发电装置另一视角的结构示意图。
89.作为本技术实施例的一种可选设计方式，太阳能电力系统，还包括：感光探头113、控制器114和驱动机构115。
90.其中，感光探头113设于第一支架112上，感光探头113用于感应太阳光的直射角度，并发出感光信号。
91.其中，感光探头113可以采用相关技术中已有的探头，对于感光探头113的具体类型，本技术实施例不做具体限定。
92.在具体设置时，参照图2和图4所示，第一支架112上设有卡接件1051，感光探头113通过卡接件1051与第一支架112相连接。
93.这样，能够便于感光探头113的安装和拆卸，便于对感光探头113的检修。
94.本技术实施例中，控制器114与感光探头113电信号连接，具体的，控制器114用于接收感光探头113发出的感光信号，并根据该感光信号输出控制信号。
95.具体的，本技术实施例中，控制器114可以是中央处理器(central processing unit，简称cpu)、微控制单元(microcontroller unit，简称mcu)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)或者可编程逻辑控制器114(programmable logic controller，简称plc)等控制器中的任意一种。当然，本技术实施例中，控制器114也可以是其他未列举出的控制器，本技术实施例对此不再一一列举。
96.具体的，控制器114将输出的控制信号传递至驱动机构115，也就是说，本技术实施例中，控制器114还与驱动机构115电信号连接。
97.其中，驱动机构115与第一支架112传动连接。例如，驱动机构115可以通过传动齿轮与第一支架112通过齿轮啮合。在一些示例中，驱动机构115的输出端或者输出轴也可以通过传动皮带、传动链条等与第一支架112挠性连接。
98.驱动机构115根据控制信号驱动第一支架112转动。例如，在一些示例中，控制信号可以是转动角度5
°
、10
°
或者15
°
等，则驱动机构115驱动第一支架112转过相应的角度。
99.在一些具体示例中，驱动机构115可以是普通电机、伺服电机、同步电机、异步电机或者步进电机等。
100.本技术实施例中，通过在第一支架112上设置感光探头113，感光探头113可以感应太阳光的直射角度，从而产生感光信号，并将感光信号传递至控制器114，控制器114根据接收到的感光信号控制驱动机构115动作，驱动第一支架112相对于热管101的轴向转动，从而能够使得线性菲涅尔透镜102能够始终接收到直射的太阳光，提高了太阳能发电的发电效
率。
101.在本技术实施例的一些可选示例中，参照图2、图5所示，感光探头113位于第一支架112沿宽度方向的中部。
102.将感光探头113设置在第一支架112沿宽度方向的中部，这样，能够提升感光探头113感应太阳光直射的准确性，提升了对线性菲涅尔透镜102角度调整的准确性，从而提高了太阳能发电的发电效率。
103.作为本技术实施例的一种具体示例，感光探头113的轴线位于热管101直径的延长线上。
104.这样，能够提升感光探头113感应太阳光直射的准确性，提升了对线性菲涅尔透镜102角度调整的准确性，从而提高了太阳能发电的发电效率。
105.在本技术实施例的一些可选示例中，参照图2所示，线性菲涅尔透镜102包括多个，多个线性菲涅尔透镜102在第一支架112上呈阵列排布，多个线性菲涅尔透镜102与第一支架112可拆卸连接。
106.本技术实施例中，通过设置多个线性菲涅尔透镜102，这样，提升了线性菲涅尔透镜102的安装灵活性，在其中任意一个线性菲涅尔透镜102发生损坏时，可以仅更换其中一个线性菲涅尔透镜102，能够降低更换线性菲涅尔透镜102的成本。
107.图6是本技术实施例提供的太阳电力系统中热管的结构示意图。
108.在本技术实施例的一种可选示例中，热管101包括集热层1013和超导介质层1014，集热层1013包覆于超导介质层1014的外周。
109.在超导介质层1014外设置集热层1013，这样，集热层1013能够将线性菲涅尔透镜102聚焦的太阳光照射的热量迅速集中到超导介质层1014，超导介质层1014将热量传递给传热介质，从而能够提升集热效率和导热效率，也即提高了太阳能发电的发电效率。
110.在一些具体示例中，参照图2和图5所示，太阳能电力系统，还包括第二支架116，热管101设于第二支架116上。
111.本技术实施例将热管101设置在第二支架116上，这样，热管101距离地面具有一定的间距，可以利用热管101与地面之间的间隙中的空气作为天然保温层，能够减少热管101的热量损失，提升了发电效率。
112.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。