專利名稱：太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種太陽能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
在過去的一個(gè)世紀(jì)中，煤炭、石油、天然氣等化石能源的開發(fā)與利用揭開了大工業(yè) 時(shí)代的序幕，百年前后人類總的年能源供應(yīng)量增長了近10倍。然而，無節(jié)制的資源開發(fā)和 低效的能源利用造成了大量的資源浪費(fèi)、日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染與能源資源的短缺，人 類的生存空間受到了極大威脅，在新的世紀(jì)里，能源科學(xué)不得不同時(shí)面對資源浪費(fèi)、資源短 缺與環(huán)境污染的三重壓力，因此，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向可再生資源的利用和電力調(diào)峰及電 熱余熱存儲(chǔ)上。我國的發(fā)電系統(tǒng)，其高峰與低谷的發(fā)電輸出功率相差懸殊，谷電利用率不 高。目前，蓄熱技術(shù)仍是回收未并網(wǎng)的小水電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電的一個(gè)重要手段。在電 廠中采用蓄熱裝置可以經(jīng)濟(jì)地解決高峰負(fù)荷，填平需求低谷，以緩沖蓄熱方式調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù) 荷更方便。采用蓄熱裝置可以節(jié)約燃料，降低電廠的初投資和燃料費(fèi)用，提高機(jī)組的運(yùn)行效 率和改善機(jī)組的運(yùn)行條件，從而提高電廠的運(yùn)行效益和改善電廠的利用率，降低排氣污染， 改善環(huán)境。 世界能源儲(chǔ)量最多的是太陽能，占再生能源的99%左右，因其取之不盡、用之不 竭、無污染、成本低的特征而受到廣泛關(guān)注，世界各國紛紛展開對太陽能利用的研究工作， 其中包括太陽能的收集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存及輸運(yùn)等。但是目前太陽能的開發(fā)利用還處于初級階 段，在地表每天只有一小部分太陽能被吸收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)移峰填谷功能的太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電 方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明的太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電方法為由太陽能塔式集熱模塊1、高溫相變 蓄熱模塊II、熱電轉(zhuǎn)換模塊III、光伏發(fā)電模塊IV組成太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置，其中
太陽能塔式集熱模塊1、高溫相變蓄熱模塊n、熱電轉(zhuǎn)換模塊in組成太陽熱發(fā)電系統(tǒng)，光
伏發(fā)電模塊IV單獨(dú)構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用 太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能；太陽熱發(fā)電系統(tǒng)在日照充足時(shí)通過太陽能塔式集 熱模塊I吸收太陽能，吸收的太陽能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)，一部分輸送到相變蓄熱 模塊II中，相變蓄熱模塊II中的蓄熱材料受熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量，另一部分通過熱電轉(zhuǎn)換 模塊III直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)日照不足時(shí)，蓄熱材料放熱，并作為熱電轉(zhuǎn)換模塊III 的供熱源。
本發(fā)明的太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置包括太陽能塔式集熱模塊1、高溫相變
蓄熱模塊n、熱電轉(zhuǎn)換模塊ni、光伏發(fā)電模塊iv ;太陽能光伏發(fā)電模塊iv利用太陽能電
池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能通過電控系統(tǒng)輸出；太陽能塔式集熱模塊I通過聚光集熱裝置吸收太陽能，吸收的太陽能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)，一部分輸送到相變蓄熱模塊 II中，相變蓄熱模塊II中的蓄熱材料受熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量，另一部分通過熱電轉(zhuǎn)換模塊 III直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能通過電控系統(tǒng)輸出；相變蓄熱模塊II與熱電轉(zhuǎn)換模塊III連 接。 所述的傳熱工質(zhì)為熔鹽，熔鹽成分的摩爾比組成為42. 5%氯化鈉、20. 5%氯化 鉀、37%無水氯化鎂，熔鹽熔點(diǎn)為400°C。 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種新型的高溫蓄熱式發(fā)電系統(tǒng)。 作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可再生能源開發(fā)技術(shù)，采用蓄熱技術(shù)來保障有效使用和 提供時(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)移峰填谷。
下面介紹本系統(tǒng)的先進(jìn)性。 1、現(xiàn)有的太陽能利用系統(tǒng)主要是采用光伏發(fā)電系統(tǒng)對其他裝置提供電能，如太陽 能電池。而太陽能系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)就是受天氣的影響較大，并網(wǎng)時(shí)由于不穩(wěn)定性對電網(wǎng)有 較大的沖擊。本設(shè)計(jì)與上述太陽能系統(tǒng)相比其先進(jìn)性在于，本系統(tǒng)在太陽能光伏發(fā)電基礎(chǔ) 上，用太陽能塔式集熱模塊將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，通過高溫相變蓄熱模塊將熱能存儲(chǔ)，再利 用堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器將熱能轉(zhuǎn)化為電能，從而降低該系統(tǒng)對太陽光照條件的依賴，延 長對太陽能的利用時(shí)間。 2、以往的太陽能光熱利用方式主要是太陽能熱水器或者利用加熱的工質(zhì)推動(dòng)汽 輪機(jī)發(fā)電。本設(shè)計(jì)利用堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能。具有可靠性高，無 污染等特點(diǎn)，尤其適用于缺水的地區(qū)。 3、由于本系統(tǒng)綜合利用太陽能進(jìn)行供熱或供電，減少了對化石能源的依賴，從而 節(jié)約了不可再生能源，且此系統(tǒng)沒有污染物排放，屬于清潔能源利用系統(tǒng)，具有節(jié)能減排的 實(shí)質(zhì)。


圖1為本發(fā)明的蓄熱式太陽能發(fā)電裝置的流程圖。
圖2為相變蓄熱模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為相變蓄熱管一剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述 結(jié)合圖i，太陽能塔式集熱模塊1、高溫相變蓄熱模塊n、熱電轉(zhuǎn)換模塊ni、光伏
發(fā)電模塊IV構(gòu)成太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置，其中模塊I、II、III組成太陽熱發(fā)電系統(tǒng)，
模塊iv單獨(dú)構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接 轉(zhuǎn)化為電能。 太陽熱發(fā)電系統(tǒng)是指日照充足時(shí)系統(tǒng)通過聚光集熱裝置吸收太陽能，吸收的太陽
能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)，一部分輸送到相變蓄熱模塊II中，模塊II中的蓄熱材料受
熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量。另一部分則通過熱電轉(zhuǎn)換模塊III直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)日照
不足時(shí)，蓄熱材料放熱，并作為熱電轉(zhuǎn)換模塊III的供熱源。
太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電方法的工作過程為 白天(日照充足時(shí))，光伏發(fā)電系統(tǒng)正常工作，太陽熱發(fā)電系統(tǒng)中太陽能塔式集熱 模塊I吸收太陽能并傳給傳熱工質(zhì)1-熔鹽(熔鹽成分按摩爾比42. 5%氯化鈉、20. 5%氯 化鉀、37%無水氯化鎂，熔鹽熔點(diǎn)為400°C )，使之從45(TC加熱到100(TC，傳熱工質(zhì)1攜帶 熱能完成兩個(gè)回路，回路1流經(jīng)高溫相變蓄熱模塊II，將部分熱能存儲(chǔ)在此模塊后流回太 陽能塔式集熱模塊完成循環(huán)；回路2，流經(jīng)熱電轉(zhuǎn)換模塊III，堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器工作 輸出電能。 晚上(無日照時(shí))，光伏發(fā)電系統(tǒng)停止工作。太陽熱發(fā)電系統(tǒng)中蓄存熱量的高溫相 變蓄熱模塊II向熱電直接轉(zhuǎn)換模塊III供熱，產(chǎn)生電能，經(jīng)電控系統(tǒng)供入電網(wǎng)，工質(zhì)流經(jīng)熱 電直接轉(zhuǎn)換模塊III后在泵1的驅(qū)動(dòng)下流回高溫相變蓄熱模塊II完成循環(huán)。
結(jié)合附圖2、3對相變蓄熱模塊II做進(jìn)一步說明 當(dāng)攜帶熱量的熔鹽(傳熱工質(zhì)1)流經(jīng)相變蓄熱模塊II，經(jīng)熔鹽入口 3進(jìn)入相變蓄 熱管2，相變蓄熱管包括蛇形翅片管4、相變蓄熱材料5、隔熱層6，進(jìn)入蛇形翅片管4的熔鹽 通過管壁和翅片把熱量傳遞給蓄熱材料5，蓄熱材料5吸熱發(fā)生相變儲(chǔ)存能量。蓄熱材料5 為80. 5% LiF-19. 5% CaF2(摩爾百分比)。
權(quán)利要求
一種本發(fā)明的太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電方法，其特征為由太陽能塔式集熱模塊(I)、高溫相變蓄熱模塊(II)、熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)、光伏發(fā)電模塊(IV)組成太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置，其中太陽能塔式集熱模塊(I)、高溫相變蓄熱模塊(II)、熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)組成太陽熱發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電模塊(IV)單獨(dú)構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能；太陽熱發(fā)電系統(tǒng)在日照充足時(shí)通過太陽能塔式集熱模塊(I)吸收太陽能，吸收的太陽能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)，一部分輸送到相變蓄熱模塊(II)中，相變蓄熱模塊(II)中的蓄熱材料受熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量，另一部分通過熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)日照不足時(shí)，蓄熱材料放熱，并作為熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)的供熱源。
2. —種太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置，其特征為包括太陽能塔式集熱模塊a)、高溫 相變蓄熱模塊(n)、熱電轉(zhuǎn)換模塊an)、光伏發(fā)電模塊av);太陽能光伏發(fā)電模塊av)利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能通過電控系統(tǒng)輸出；太陽能塔式集熱模塊(I)通過聚光集熱裝置吸收太陽能，吸收的太陽能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)， 一部分輸送到 相變蓄熱模塊(II)中，相變蓄熱模塊(II)中的蓄熱材料受熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量，另一部分通過熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能通過電控系統(tǒng)輸出；相變蓄熱模塊(II)與 熱電轉(zhuǎn)換模塊(III)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置，其特征為所述的傳熱工質(zhì) 為熔鹽，熔鹽成分的摩爾比組成為42. 5%氯化鈉、20. 5%氯化鉀、37%無水氯化鎂，熔鹽熔 點(diǎn)為4Q0。C。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電方法及裝置。由太陽能塔式集熱模塊I、高溫相變蓄熱模塊II、熱電轉(zhuǎn)換模塊III、光伏發(fā)電模塊IV組成太陽能高溫蓄熱式熱發(fā)電裝置；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能；太陽熱發(fā)電系統(tǒng)在日照充足時(shí)通過太陽能塔式集熱模塊I吸收太陽能，吸收的太陽能以熱量的形式通過傳熱工質(zhì)，一部分輸送到相變蓄熱模塊II中，相變蓄熱模塊II中的蓄熱材料受熱發(fā)生相變存儲(chǔ)熱量，另一部分通過熱電轉(zhuǎn)換模塊III直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能；當(dāng)日照不足時(shí)，蓄熱材料放熱，并作為熱電轉(zhuǎn)換模塊III的供熱源。本發(fā)明作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可再生能源開發(fā)技術(shù)，采用蓄熱技術(shù)來保障有效使用和提供時(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)移峰填谷。
文檔編號F24J2/34GK101702597SQ20091007314
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者周春良, 徐鑫, 鄭洪濤 申請人:哈爾濱工程大學(xué)