本發(fā)明涉及光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器、包括該集熱器的碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)，以及提高該碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)熱吸收率的方法。

背景技術(shù)：

太陽能發(fā)電主要有光伏和光熱兩種方式，光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光伏特性直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，而光熱發(fā)電是利用光熱轉(zhuǎn)換材料將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能加熱工質(zhì)，通過工質(zhì)做功獲得機械能進而轉(zhuǎn)化為電能。

目前光熱發(fā)電技術(shù)按照采集方式可分為槽式、菲涅爾式、塔式和碟式四種光熱發(fā)電系統(tǒng)。其中碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)是目前光熱轉(zhuǎn)換效率最高的技術(shù)，主要由碟式聚光器、斯特林發(fā)動機、發(fā)電機和發(fā)電控制系統(tǒng)組成。

碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是斯特林系統(tǒng)，斯特林系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換效率又取決于機頭前端的集熱器效率及斯特林發(fā)動機工作效率。在斯特林發(fā)動機工作效率一定的情況下，集熱器的效率尤為重要。

傳統(tǒng)集熱器主要有兩種形式：(1)包覆型集熱器，采用石墨類、金屬類材料包覆式緊貼或貼近斯特林發(fā)動機的機頭，通過石墨、金屬材料的高導(dǎo)熱率實現(xiàn)集熱功能。其中石墨類材料吸收率高、導(dǎo)熱性能好，但是與機頭金屬材料的熱膨脹系數(shù)差距較大，若是緊貼合方式則在劇烈溫度變化時會產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，導(dǎo)致石墨類材料碎裂，因此該形式實用性較差；若是有一定間隙的緊貼式，則由直接導(dǎo)熱變?yōu)閷α鲗?dǎo)熱，并且向外散熱很大，影響集熱能力。而金屬類材料的反射率較高，對提高斯特林發(fā)動機頭熱吸收率的效果有限。(2)盤管式集熱器，采用高溫合金盤管，以花瓣形式包覆在斯特林發(fā)動機頭處，該方式受熱均勻，導(dǎo)熱好，但是成本高、吸收率低，且由于盤管壁很薄極易發(fā)生燒蝕損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、導(dǎo)熱均勻，且能夠有效減少散熱率的碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，提高太陽能的轉(zhuǎn)換利用率。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，包括空腔體，所述空腔體的一端套設(shè)于發(fā)動機機頭，另一端設(shè)有光線入射口；所述空腔體的空腔壁至少包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的內(nèi)金屬層、隔熱層和外金屬層；

所述空腔體的空腔為球形空腔或者橢圓空腔。

優(yōu)選地，所述光線入射口的表面積小于所述空腔的內(nèi)表面積的20％。

優(yōu)選地，所述內(nèi)金屬層和外金屬層的材料為鎳基合金、銅基合金或鐵基合金。

優(yōu)選地，所述隔熱層的材料為石棉、氣凝膠、泡沫、陶瓷的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述內(nèi)金屬層的內(nèi)表面作黑化處理。

本發(fā)明還提供了一種碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)，包括上述任一種碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器。

本發(fā)明還提供了一種提高上述碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的熱吸收率的方法，調(diào)整碟式聚光器的曲率，使所述碟式聚光器邊緣反射的光線形成的焦點位于發(fā)電機的機頭前側(cè)。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提供的碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，包括空腔體，所述空腔體的一端套設(shè)于發(fā)動機機頭，另一端設(shè)有光線入射口；所述空腔體的空腔壁至少包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的內(nèi)金屬層、隔熱層和外金屬層，且所述空腔體的空腔為球形空腔或者橢圓空腔。使光線能夠在空腔內(nèi)多次反射，有效減少熱量損失，使發(fā)動機機頭受熱均勻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器的剖視示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例二碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器的剖視示意圖。

圖中：1：空腔體；11：內(nèi)金屬層；12：隔熱層；13：外金屬層；14：空腔；2：發(fā)動機機頭；3：光線；4：碟式聚光器。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，包括空腔體1，該空腔體1的一端套設(shè)于發(fā)電機的機頭2，即發(fā)動機機頭2伸入空腔體1的空腔14內(nèi)，空腔體1的另一端設(shè)有光線入射口15，該光線入射口15與空腔14連通，使光線3能夠進入空腔14內(nèi)，并在空腔14內(nèi)經(jīng)過多次反射，提高空腔14內(nèi)的溫度。

為了進一步提高熱輻射率，減少熱量損失，優(yōu)選地，空腔體1的空腔14為球形空腔。更優(yōu)選地，光線入射口15的表面積小空腔14內(nèi)表面積的20％，內(nèi)金屬層11的內(nèi)表面作黑化處理，具體地，可以采用碳化法或高輻射率涂層涂敷法進行轉(zhuǎn)化處理。

進一步地，空腔體1的空腔壁為夾層結(jié)構(gòu)，該夾層結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為內(nèi)金屬層11、隔熱層12和外金屬層13，提高集空腔體1的結(jié)構(gòu)強度，同時提高該空腔體1的保溫性能。

具體地，內(nèi)金屬層11和外金屬層13由鎳基合金、銅基合金或鐵基合金材料制成；隔熱層12的材料為石棉、氣凝膠、泡沫、陶瓷的一種或幾種。

本實施例的碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，采用近似理想黑體的空腔體結(jié)構(gòu)，光線3能夠在空腔14內(nèi)多次反射，有效減少熱量損失，使發(fā)動機機頭2受熱均勻，將發(fā)動機機頭2的吸熱率由20-30％提高到60-75％，能夠滿足800度以上的工作溫度。

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種包括上述傾任一種碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器的碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，集熱器套設(shè)于所述發(fā)動機機頭2，使發(fā)動機機頭2的吸熱率由20-30％提高到60-75％，能夠滿足800度以上的工作溫度，提高太陽能的轉(zhuǎn)換利用率。

優(yōu)選地，集熱器的空腔體1的固定端(光線入射口相對的另一端)緊箍在發(fā)動機機頭2，并且固定端與發(fā)動機機頭2之間設(shè)有隔熱材料，進一步減少熱損失，具體的隔熱材料可以石棉、氣凝膠、泡沫等隔熱材料。

需要說明的是，該碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的其它部分為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。

為了進一步的提高發(fā)動機機頭2的吸熱效率，使發(fā)動機機頭2受熱更均勻，本發(fā)明還提供了一種提高碟式斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)熱吸收率的方法，具體地如圖1和圖2所示，采用偏心式聚光線路，即調(diào)整碟式聚光器4的曲率，將碟式聚光器反射并進入空腔14的最邊緣的光線3的焦點位于發(fā)動機機頭2的前側(cè)(以動機機頭2與光線入射口15)。

實施例二

如圖3所示，本實施例二與實施例一基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在于：空腔14為橢圓空腔。

綜上所述，本發(fā)明提供的碟式斯特林光熱發(fā)電集熱器，采用近似理想黑體的空腔體結(jié)構(gòu)，光線在空腔內(nèi)多次反射，有效減少熱量損失，發(fā)動機機頭受熱均勻，將發(fā)動機機2的吸熱率由20-30％提高到60-75％，能夠滿足800度以上的工作溫度。

需要說明的是，本發(fā)明中采用球形或橢圓形空腔僅是優(yōu)選的實施例，采用不同曲率的弧面拼合，甚至其它形狀的空腔，其與本發(fā)明的區(qū)別僅是反射效率不同，也并未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的本質(zhì)。

還需要說明的是，本發(fā)明中空腔壁的結(jié)構(gòu)也可以采用兩層結(jié)構(gòu)，例如，從內(nèi)向外依次是內(nèi)金屬層和隔熱層。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。