一种塔式聚光太阳能热声发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能热发电技术领域，尤其涉及一种太阳能热声发电系统，更具体地涉及一种分布式塔式聚光太阳能热声发电系统。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的大规模应用，能源短缺以及环境污染带来的问题对人类经济社会发展的影响日趋明显。我国属于全球太阳能资源最丰富的地区之一，充分合理地利用太阳能资源，对于减少并最终替代传统能源的使用具有重要意义。
[0003]太阳能发电技术主要包括光伏发电与光热发电两大类。其中，光伏发电技术在21世纪获得了较快的发展，但目前仍然存在一些尚未解决的问题，比如太阳能电池的效率与成本难以协调、大规模储电技术仍有待探索等，这些因素都限制了光伏发电产业的进一步发展。
[0004]而太阳能光热发电主要是指聚焦型太阳能热发电，按照太阳能的聚集方式可分为槽式、线性菲涅尔式、塔式及碟式四种。与光伏发电系统相比，光热发电系统的一个显著特点是可以通过储热及补燃的方式解决太阳能不稳定、不持续的问题，实现不间断的电力输出。但是，当前的槽式与塔式太阳能热发电系统均采用朗肯循环，所用的蒸汽轮机通常功率较大，因此，只能采用大规模集热的集中式发电方式，这便带来了初期投资大，建设周期长，运营成本高等问题。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是提供了一种塔式聚光太阳能热声发电系统，该系统由集热温度较高的塔式太阳能集热器与热声发电机结合构成，解决了现有的太阳能热发电系统结构复杂、建造周期长、成本较高的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种塔式聚光太阳能热声发电系统，包括塔式太阳能集热器、循环栗和热声发电机，所述塔式太阳能集热器、循环栗和热声发电机通过热流体输送管道依次连通并构成发电回路;所述塔式太阳能集热器通过反射太阳光对其内部的传热流体加热，所述循环栗驱动所述传热流体在所述发电回路中循环流动，所述热声发电机将被加热的所述传热流体传递的热能转化为电能。
[0009]进一步的，前述塔式太阳能集热器将其内部的所述传热流体加热至500-600°C，所述传热流体包括恪融盐或者超临界水。
[0010]进一步的，前述热声发电机的流体入口上依次连通有补燃装置、蓄热装置。
[0011]进一步的，前述蓄热装置内部填充熔盐材料，所述热流体输送管道穿过所述蓄热装置，并且被所述熔盐材料包裹，使所述热流体输送管道内的传热流体与所述熔盐材料产生热交换。
[0012]进一步的，前述熔盐材料的蓄热方式为相变蓄热，所述熔盐材料的相变温度与所述传热流体在所述塔式太阳能集热器中被加热后达到的温度相同。
[0013]进一步的，前述补燃装置的流体入口与所述塔式太阳能集热器的流体出口通过所述热流体输送管道连通。
[0014]进一步的，前述补燃装置的流体入口分别与所述塔式太阳能集热器、循环栗连通，并可根据光照情况控制所述补燃装置与所述塔式太阳能集热器、循环栗之间的连通状态。
[0015]进一步的，前述补燃装置的流体入口与所述塔式太阳能集热器之间设有第一阀门，所述补燃装置的流体入口与所述循环栗之间设有第二阀门。
[0016]进一步的，前述塔式太阳能集热器与所述循环栗之间的所述热流体输送管道上设置膨胀槽。
[0017]进一步的，前述热声发电机为机械双作用型行波热声发电机或者声学双作用型行波热声发电机。
[0018](三)有益效果
[0019]本发明的上述技术方案具有以下有益效果:
[0020]本发明提供的一种塔式聚光太阳能热声发电系统，由塔式太阳能集热器、循环栗和热声发电机通过热流体输送管道依次连通并构成发电回路;塔式太阳能集热器通过反射太阳光对其内部的传热流体加热，循环栗驱动传热流体在所述发电回路中循环流动，热声发电机将被加热的传热流体传递的热能转化为电能。该塔式聚光太阳能热声发电系统将塔式太阳能集热器与热声发电机有效结合在一起。塔式太阳能集热器由于具有较高的聚光比，可以获得较高的集热温度，这有利于提高整个系统的热电效率。因此，与热声发电机结合，可形成一套结构简单、安装便利、建造灵活、建造周期短的塔式聚光太阳能热声发电系统。
[0021]本发明提供的一种塔式聚光太阳能热声发电系统，采用的热声发电机做为一种新型热发电装置，具有可靠性好、功率灵活、效率高、对环境友好等特点。行波热声发动机采用类似斯特林循环的热力学循环，其理论效率等于卡诺效率。另一方面，行波热声发动机由于完全取消了高温端运动部件，而具有可靠性高，维护成本低，使用寿命长等特点。这些特点使整个塔式聚光太阳能热声发电系统运行稳定可靠、降低运行成本、同时具有较高的热电效率。
[0022]本发明提供的一种塔式聚光太阳能热声发电系统，既可以单台小功率工作，又可以多台联合实现大功率工作，具有灵活的输出功率，可根据实际的需要而设定，并且灵活应用于不同的场合。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例一塔式聚光太阳能热声发电系统的结构示意图；
[0024]图2为本发明实施例二塔式聚光太阳能热声发电系统的结构示意图；
[0025]图3为本发明实施例三塔式聚光太阳能热声发电系统的结构示意图。
[0026]其中，1:热声发电机;2:循环栗;3:膨胀槽;4:塔式太阳能集热器;5:补燃装置;6:蓄热装置;7:热流体输送管道;8:主水冷器;9:回热器；10:加热器；11:热缓冲管；12:次水冷器;13:直线发电机;14:膨胀活塞；15:压缩活塞；16:直流抑制器;17:谐振管；18:第一阀门；19:第二阀门。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或一个以上。
[0029]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]实施例一
[0031]如图1所示，本实施例提供的一种塔式聚光太阳能热声发电系统，包括塔式太阳能集热器4、循环栗2和热声发电机1，热流体输送管道7用以将系统中所有部件连接起来，使塔式太阳能集热器4、循环栗2和热声发电机I通过热流体输送管道7依次连通并构成发电回路。
[0032]塔式太阳能集热器4通过反射太阳光对回路中的传热流体加热，塔式太阳能集热器4具有较高的聚光比，使其集热温度较高，可以使传热流体的运行温度在500-600°C之间，可有效提高整个系统的效率。其中，传热流体包括熔融盐或超临界水，选用熔融盐时主要是由硝酸盐组成的混合盐。需要说的是，由硝酸盐组成的混合盐，具有熔点较低的优点，并且运行时可以保持为液体状态;采用熔融盐做为传热流体，可大大降低系统的操作压力和安全要求，提高系统和设备的可靠性，此时循环栗2可选择高温熔盐栗。而采用超临界水做为传热流体时，系统需要较高的运行压力，此时循环栗2可选择高温高压水栗。由于与熔融盐相比，超临界水的价格比较低廉，同时超临界水还具有更高的比热容和热导率，本实施例中优选的采用超临界水作为传热流体。但是，实际应用中可根据具体情况选择合适的传热流体。
[0033]循环栗2用以驱动传热流体在发电回路中循环流动，为热声发电机I提供热能，其中，循环栗2的型号可根据管路中选取的传热流体加以选择。
[0034]热声发电机I将被加热的传热流体传递的热能转化为电能，热声发电机做为一种新型能源转换机械，具有可靠性好，功率灵活，效率高，环境友好等特点。
[0035]塔式太阳能集热器4的流体出口上连通有补燃装置5，其作用是当遇到连续阴雨天气等光照长时间不足的情况时，通过燃烧化石燃料为整个发电系统提供热能，保证整个系统能够连续、稳定地运行。
[0036]补燃装置5的流体出口上连通有蓄热装置6，其作用是保证整个系统连续、稳定地运行。蓄热装置6内部填充熔盐材料，本实施例中，熔盐材料主要采用以碳酸盐为主的混合盐，且熔盐材料主要蓄热方式为相变蓄热，熔盐材料的相变温度与传热流体在塔式太阳能集热器4中被加热后达到的温度相同，其相变蓄热温度在500-600°C之间。热流体输送管道7穿过蓄热装置6，并且被熔盐材料包裹，使热流体输送管道7内的传热流体与熔盐材料产生热交换。在实际应用中，可以根据热声发电机I的设计工况选用合适的熔盐做为蓄热材料。其工作原理为，在阳光充足的时候将多余的热量储存起来，在光照条件不佳的时候释放热量。同时相变蓄热的方式还能使传热流体保持相对稳定的温度，这有利于热声发电机I稳定、高效地运行，并提