專利名稱：集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能領(lǐng)域的集熱系統(tǒng)，且特別涉及一種集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及
直O(jiān)
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能利用技術(shù)的研究和發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史，已成為眾多發(fā)達(dá)國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。太陽(yáng)能熱電的關(guān)鍵在于用聚焦型集熱器代替?zhèn)鹘y(tǒng)鍋爐，用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能帶動(dòng)熱力發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前已有幾種相對(duì)成熟的聚焦技術(shù)可以將太陽(yáng)的輻射光能轉(zhuǎn)換成熱能，如碟式、槽式和塔式，光熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)50 80%。太陽(yáng)能熱電只利用太陽(yáng)的直接輻射能量，天空的漫散射輻射則無(wú)法聚焦。對(duì)于任何一個(gè)給定的地域，由于晝夜的變化和云層的遮擋，太陽(yáng)能的供給是間歇式的。如果能將收集到的太陽(yáng)熱能存儲(chǔ)起來(lái)，就可以延長(zhǎng)太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)的有效營(yíng)運(yùn)時(shí)間，并提供可調(diào)度的電力。太陽(yáng)能熱電相對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)在于熱能比較容易存儲(chǔ)。這會(huì)使除太陽(yáng)能聚焦集熱器以外的發(fā)電設(shè)備的使用率得到提高，應(yīng)用較長(zhǎng)的熱存儲(chǔ)時(shí)間(如每天16小時(shí))，就可以使太陽(yáng)能熱電特性的運(yùn)營(yíng)系數(shù)達(dá)到 60%以上，與火電廠相當(dāng)，從而有效地降低每度電的發(fā)電成本。與此相比，由于存儲(chǔ)電能的方法(如使用電池)都很昂貴，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用，從而導(dǎo)致太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器和控制器的使用率很低，即光伏系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)系數(shù)只能等同于日照時(shí)間。平均來(lái)說(shuō)，即使是在陽(yáng)光充裕的地區(qū)，每年的日照時(shí)間只占全年的五分之一左右。也就是說(shuō)，光伏系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)系數(shù)只能達(dá)到20%。這樣，即使每瓦的光伏系統(tǒng)裝機(jī)成本等同于光熱發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)成本，由于營(yíng)運(yùn)系數(shù)的差別，也會(huì)造成光伏發(fā)電成本顯著高于太陽(yáng)能熱電的成本。太陽(yáng)能熱電的熱能雖然比較容易存儲(chǔ)，但是，由于太陽(yáng)能的輻射強(qiáng)度會(huì)隨著季節(jié)以及每天的時(shí)間的變化而變化，因此，管道中吸收太陽(yáng)能輻射的流體的溫度也容易隨之而發(fā)生變化，如果不加任何措施，最高溫度和最低溫度之間相差會(huì)達(dá)到幾十甚至上百攝氏度， 這樣巨大的溫差顯然對(duì)于發(fā)電設(shè)備是不利的，會(huì)直接降低發(fā)電設(shè)備的效率，從而導(dǎo)致發(fā)電成本的增加。

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)集熱系統(tǒng)的管道內(nèi)流體溫度保持不變的溫度控制方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的因集熱系統(tǒng)的溫度變化大而影響發(fā)電設(shè)備的效率的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種集熱系統(tǒng)的溫度控制方法，包括以下步驟 測(cè)量太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值；將所述太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值傳輸至邏輯控制器內(nèi)；所述邏輯控制器根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)的流體單位時(shí)間的流量值，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變；所述邏輯控制器根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)所述管道內(nèi)的流體的流速?？蛇x的，所述管道內(nèi)的流體為水?？蛇x的，根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)液體單位時(shí)間的流量值的公式為Esim^ Ar-Pl =p*C~P*(dVldtYM，其中為太陽(yáng)輻射值，Ar為有效反射器的面積，Pl 為熱損耗，P為管道內(nèi)液體的密度，G為管道內(nèi)流體所在溫度區(qū)間的平均比熱，dV/dt為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，ΔT為流體在管道出口和管道入口的溫度差。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種集熱系統(tǒng)的溫度控制裝置，包括邏輯控制器，為所述集熱系統(tǒng)的控制中心；太陽(yáng)輻射計(jì)，和所述邏輯控制器相連；流量計(jì)，和所述邏輯控制器相連，所述流量計(jì)和管道相連，控制所述管道內(nèi)的流體單位時(shí)間內(nèi)的流量值?？蛇x的，所述管道內(nèi)的流體為水?？蛇x的，所述溫度控制裝置還包括多個(gè)閥門，所述閥門設(shè)置于所述管道的入口和出口，用于控制流體的流量，且每個(gè)所述閥門均和所述邏輯控制器相連。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度控制管道內(nèi)流體的流速，從而達(dá)到保持管道內(nèi)流體溫度不變的目的，提高了集熱系統(tǒng)的發(fā)電效率，從而降低了發(fā)電成本。


圖1為本發(fā)明集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。首先，請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置的方法流程示意圖，從圖1中可以看到，本發(fā)明集熱系統(tǒng)的溫度控制方法包括以下步驟步驟10 測(cè)量太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值；步驟11 將所述太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值傳輸至邏輯控制器內(nèi)；步驟12 所述邏輯控制器根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)的流體單位時(shí)間的流量值，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變，所述管道內(nèi)的流體為水，使用水作為流體，一是因?yàn)樗谋葻岽螅?二是因?yàn)樗杀镜?，根?jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)液體單位時(shí)間的流量值的公式為 Esun* Ar-Pl =p"C~^{dV/dt)*AT，其中為太陽(yáng)輻射值，Ar為有效反射器的面積，Pl 為熱損耗，熱損耗至少包括對(duì)流、輻射以及導(dǎo)熱三種方式，熱損耗的大小和導(dǎo)管的材料、導(dǎo)管內(nèi)外的溫差以及導(dǎo)管和外界相接觸的面積相關(guān)，P為管道內(nèi)液體的密度，ζ為管道內(nèi)流體所在溫度區(qū)間的平均比熱，dv/dt為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，△ T為流體在管道出口和管道入口的溫度差；步驟13 所述邏輯控制器根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)所述管道內(nèi)的流體的流速。等式￡_ =Mr-Pi論)*ΔΓ的主導(dǎo)思想即在一定的面積內(nèi)，太陽(yáng)輻射的能量是一定的，去除掉熱損耗，剩下的極為流體所吸收的熱量。本發(fā)明還提供一種集熱系統(tǒng)的溫度控制裝置，包括邏輯控制器，為所述集熱系統(tǒng)的控制中心；太陽(yáng)輻射計(jì)，和所述邏輯控制器相連；流量計(jì)，和所述邏輯控制器相連，所述流量計(jì)和管道相連，控制所述管道內(nèi)的流體單位時(shí)間內(nèi)的流量值。所述管道內(nèi)的流體為水。 所述溫度控制裝置還包括多個(gè)閥門，所述閥門設(shè)置于所述管道的入口和出口，用于控制流體的流量，且每個(gè)所述閥門均和所述邏輯控制器相連。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種集熱系統(tǒng)的溫度控制方法，其特征在于，包括以下步驟 測(cè)量太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值；將所述太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值傳輸至邏輯控制器內(nèi)；所述邏輯控制器根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)的流體單位時(shí)間的流量值，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變；所述邏輯控制器根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)所述管道內(nèi)的流體的流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱系統(tǒng)的溫度控制方法，其特征在于所述管道內(nèi)的流體為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱系統(tǒng)的溫度控制方法，其特征在于根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)液體單位時(shí)間的流量值的公式為^Esun務(wù)Ar —Pl = ρ* C^ ^ (dV/dtY AT , 中太陽(yáng)輻射值，Ar為有效反射器的面積，&為熱損耗，P為管道內(nèi)液體的密度，G為管道內(nèi)流體所在溫度區(qū)間的平均比熱，dV/dt為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，ΔΤ為流體在管道出口和管道入口的溫度差。
4.一種集熱系統(tǒng)的溫度控制裝置，其特征在于，包括 邏輯控制器，為所述集熱系統(tǒng)的控制中心；太陽(yáng)輻射計(jì)，和所述邏輯控制器相連；流量計(jì)，和所述邏輯控制器相連，所述流量計(jì)和管道相連，控制所述管道內(nèi)的流體單位時(shí)間內(nèi)的流量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集熱系統(tǒng)溫度控制裝置，其特征在于所述管道內(nèi)的流體為水。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集熱系統(tǒng)溫度控制裝置，其特征在于所述溫度控制裝置還包括多個(gè)閥門，所述閥門設(shè)置于所述管道的入口和出口，用于控制流體的流量，且每個(gè)所述閥門均和所述邏輯控制器相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置，所述方法包括以下步驟測(cè)量太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值；將所述太陽(yáng)輻射強(qiáng)度值傳輸至邏輯控制器內(nèi)；所述邏輯控制器根據(jù)所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)的流體單位時(shí)間的流量值，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變；所述邏輯控制器根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)所述管道內(nèi)的流體的流速。本發(fā)明集熱系統(tǒng)的溫度控制方法及裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度控制管道內(nèi)流體的流速，從而達(dá)到保持管道內(nèi)流體溫度不變的目的，提高了集熱系統(tǒng)的發(fā)電效率。
文檔編號(hào)F24J2/40GK102445010SQ201010500558
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者任松林, 項(xiàng)曉東 申請(qǐng)人:益科博能源科技(上海)有限公司