一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于太陽能聚光集熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傾斜軸線性跟蹤太陽能 聚光集熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于太陽輻照不連續(xù)不穩(wěn)定，使太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常在偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，弓丨 起變輻照時(shí)太陽能凈發(fā)電效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離峰值效率，從而導(dǎo)致太陽能熱發(fā)電全年效率低。因 此，如何提高變輻照時(shí)的聚光集熱效率是太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究的核心。
[0003] 傳統(tǒng)的線性跟蹤太陽能聚光集熱系統(tǒng)采用單軸水平跟蹤，如槽式太陽能聚光集熱 器和線性菲涅爾式太陽能聚光集熱器，其跟蹤軸水平布置，對(duì)于中高煒度地區(qū)會(huì)造成變輻 照光學(xué)損失大的問題，因此全年聚光集熱效率低。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)槽式太陽能集熱系統(tǒng)雙軸跟蹤，美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室將一塊槽式太陽 能聚光鏡固定于一個(gè)可移動(dòng)的臺(tái)架上，臺(tái)架通過跟蹤裝置實(shí)時(shí)跟蹤太陽光。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 跟蹤精度存在較大誤差，而且臺(tái)架規(guī)模小，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種傾斜軸線性 跟蹤太陽能聚光集熱裝置，以實(shí)現(xiàn)線性跟蹤太陽能聚光集熱場(chǎng)變輻照高效聚光集熱。
[0006] 為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，包括高度可調(diào)底座2以及固定于高度 可調(diào)底座2上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 陣列1包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括多 個(gè)串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1在 高度可調(diào)底座2的帶動(dòng)下能夠改變?nèi)我庖欢说母叨取?br>[0008] 所述高度可調(diào)底座2包括油箱2-1，通過吸油管2-7與油箱2-1連接的大活塞2-2 和小活塞2-3,在小活塞2-3與油箱2-1連接的吸油管2-7上設(shè)置有第一單向閥2-4,在大活 塞2-2與油箱2-1連接的吸油管2-7上設(shè)置有截止閥2-5,在大活塞2-2與和小活塞2-3連 接的管路上設(shè)置有第二單向閥2-6 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元固定在大活塞2-2 上方。
[0009] 所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡1-1、集熱管1-2和支架 1-3,所述線性跟蹤聚光鏡1-1通過支架1-3固定于高度可調(diào)底座2上，所述集熱管1-2固 定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的集熱 管1-2被無縫串聯(lián)連接構(gòu)成集熱管回路。
[0010] 所述線性跟蹤聚光鏡1-1為拋物槽式線性跟蹤聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤 聚光鏡。
[0011] 本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] 1、本實(shí)用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，能在每天不 同時(shí)段實(shí)現(xiàn)南北向高度可調(diào)功能，改變聚光鏡采光口法平面方向，從而減小太陽光入射方 向與聚光鏡采光口法線方向不平行引起的余弦損失，使年均聚光集熱效率提高約7個(gè)百分 點(diǎn)。
[0013] 2、本實(shí)用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，適用于全球不 同煒度地區(qū)和不同氣象條件，根據(jù)不同煒度，改變高度可調(diào)底座的高度，從而改變聚光集熱 器傾斜角，具有普適性。
[0014] 3、本實(shí)用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，可改變線性跟 蹤太陽能聚光集熱單元陣列的長(zhǎng)度，避免其過長(zhǎng)造成的一端高度過高。
[0015] 4、本實(shí)用新型提供的傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置及方法，適用于不同類 型的線性跟蹤太陽能聚光鏡，例如槽式太陽能聚光鏡和線性菲涅爾式太陽能聚光鏡。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為高度可調(diào)底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020] 如圖1所示，本實(shí)用新型一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，包括高度可 調(diào)底座2以及固定于高度可調(diào)底座2上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1 ;所述線性 跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太 陽能聚光集熱單元包括多個(gè)串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽 能聚光集熱單元陣列1在高度可調(diào)底座2的帶動(dòng)下能夠改變?nèi)我庖欢说母叨取?br>[0021] 如圖2所示，高度可調(diào)底座2包括油箱2-1，通過吸油管2-7與油箱2-1連接的大 活塞2-2和小活塞2-3,在小活塞2-3與油箱2-1連接的吸油管2-7上設(shè)置有第一單向閥 2-4,在大活塞2-2與油箱2-1連接的吸油管2-7上設(shè)置有截止閥2-5,在大活塞2-2與和小 活塞2-3連接的管路上設(shè)置有第二單向閥2-6 ;所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元固定在 大活塞2-2上方。
[0022] 如圖3所示，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡1-1、集熱管1-2 和支架1-3,所述線性跟蹤聚光鏡1-1通過支架1-3固定于高度可調(diào)底座2上，所述集熱管 1-2固定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 的集熱管1-2被無縫串聯(lián)連接構(gòu)成集熱管回路。
[0023] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述線性跟蹤聚光鏡1-1為拋物槽式線性跟蹤 聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤聚光鏡。
[0024] 如圖1所示，上述所述傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的聚光集熱方法，開 啟高度可調(diào)底座2,根據(jù)所在地理位置和太陽高度角的變化調(diào)節(jié)線性跟蹤太陽能聚光集熱 單元陣列1兩端高度，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1根據(jù)太陽入射角的變化圍繞傾 斜軸旋轉(zhuǎn)跟蹤；拋物槽式線性跟蹤聚光鏡1-1反射匯聚太陽光，將太陽光反射到位于拋物 槽式線性跟蹤聚光鏡1-1焦線處的集熱管1-2上，加熱集熱管1-2中的傳熱流體，從而將傳 熱流體的熱能進(jìn)行利用；
[0025] 如圖2所示，所述高度可調(diào)底座2調(diào)節(jié)線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1兩端 高度的方法為：采用電驅(qū)動(dòng)或者手動(dòng)提起小活塞2-3,小活塞2-3下端油腔容積增大，形成 局部真空，這時(shí)第一單向閥2-4打開，通過吸油管2-7從油箱2-1中吸油；用力壓下小活塞 2-3,小活塞2-3下腔壓力升高，第一單向閥2-4關(guān)閉，第二單向閥2-6打開，油液經(jīng)管道輸 入大活塞2-2的下腔，迫使大活塞2-2向上移動(dòng)，大活塞2-2與線性跟蹤太陽能聚光集熱 單元固連，從而頂起線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的支架1-3 ;再次提起小活塞2-3吸油 時(shí)，第二單向閥2-6自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了線性跟蹤太陽能聚光集熱單元 的支架1-3不會(huì)自行下落；不斷地往復(fù)提起壓下小活塞2-3,就能不斷地把油液壓入大活塞 2-2的下腔，使線性跟蹤太陽能聚光集熱單元逐漸地升起；如果打開截止閥2-5,大活塞2-2 下腔的油液通過管道、截止閥2-5流回油箱2-1，線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的支架1-3 就向下移動(dòng)；從而能夠改變線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列1兩端的高度。
[0026] 實(shí)施例
[0027] 這里以槽式太陽能聚光集熱器為例進(jìn)行說明。圖2是傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光 集熱裝置示意圖。太陽能集熱場(chǎng)選用LS-3型槽式太陽能集熱器，包含拋物槽式太陽能聚光 鏡和集熱管，循環(huán)工質(zhì)為THERMIN0LVP-1型號(hào)導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油進(jìn)出口溫度分別為276°和 292°C。集熱場(chǎng)通過一臺(tái)油水換熱器與動(dòng)力島進(jìn)行熱量交換。在循環(huán)栗的作用下，導(dǎo)熱油被 輸送至各回路的槽式聚光集熱器，吸收來自太陽的輻射熱使溫度逐漸升高，在母管匯集后 進(jìn)入膨脹罐。若膨脹罐出口油溫低于換熱器的設(shè)計(jì)換熱溫度，此時(shí)不進(jìn)行換熱，導(dǎo)熱油重新 栗送至聚光集熱器繼續(xù)加熱，直到達(dá)到設(shè)計(jì)換熱溫度值；設(shè)計(jì)工況下，膨脹罐出口油溫達(dá)到 設(shè)計(jì)換熱溫度，啟動(dòng)太陽能給水加熱器與動(dòng)力島給水側(cè)進(jìn)行換熱，換熱器出口油溫降至循 環(huán)初溫，繼續(xù)參與下一次循環(huán)。
[0028] 氣象條件選用我國新疆地區(qū)（煒度44.1° N)的數(shù)據(jù)，全年日照時(shí)數(shù)為2719~ 3115小時(shí)，日照百分率為60%~80%，年輻射總量達(dá)5430~6670MJ *111-2。新疆地區(qū)在典 型氣象年（TMY)的全年氣象數(shù)據(jù)從美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL)開發(fā)的SAM軟件中 獲得。
[0029] 表1是傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置的年均性能。經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)跟蹤軸傾 斜角為15度時(shí)，年均余弦損失將從17%下降到10%，從而使年均集熱效率從52%提升到 59%〇
[0030] 表1傾斜跟蹤軸槽式太陽能聚光集熱裝置年均性能

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：包括高度可調(diào)底座（2)以 及固定于高度可調(diào)底座（2)上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列（1);所述線性跟蹤太 陽能聚光集熱單元陣列（1)包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能 聚光集熱單元包括多個(gè)串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚 光集熱單元陣列（1)在高度可調(diào)底座（2)的帶動(dòng)下能夠改變?nèi)我庖欢说母叨取?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述高度可調(diào)底座（2)包括油箱（2-1)，通過吸油管（2-7)與油箱（2-1)連接的大活塞（2-2) 和小活塞（2-3)，在小活塞（2-3)與油箱（2-1)連接的吸油管（2-7)上設(shè)置有第一單向閥 (2-4)，在大活塞（2-2)與油箱（2-1)連接的吸油管（2-7)上設(shè)置有截止閥（2-5)，在大活塞 (2-2)與和小活塞（2-3)連接的管路上設(shè)置有第二單向閥（2-6);所述線性跟蹤太陽能聚光 集熱單元固定在大活塞（2-2)上方。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括線性跟蹤聚光鏡（1-1)、集熱管（1-2)和支架（1-3)， 所述線性跟蹤聚光鏡（1-1)通過支架（1-3)固定于高度可調(diào)底座（2)上，所述集熱管（1-2) 固定于拋物槽式線性跟蹤聚光鏡（1-1)的聚光軸線上；各線性跟蹤太陽能聚光集熱單元的 集熱管（1-2)被無縫串聯(lián)連接構(gòu)成集熱管回路。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，其特征在于：所 述線性跟蹤聚光鏡（1-1)為拋物槽式線性跟蹤聚光鏡或線性菲涅爾式線性跟蹤聚光鏡。
【專利摘要】一種傾斜軸線性跟蹤太陽能聚光集熱裝置，該裝置包括高度可調(diào)底座以及固定于高度可調(diào)底座上的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列包括多組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元，每組線性跟蹤太陽能聚光集熱單元包括多個(gè)串聯(lián)連接的線性跟蹤太陽能聚光集熱單元；所述線性跟蹤太陽能聚光集熱單元陣列在高度可調(diào)底座的帶動(dòng)下能夠改變?nèi)我庖欢说母叨?；本?shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)線性跟蹤太陽能聚光集熱場(chǎng)變輻照高效聚光集熱。
【IPC分類】F24J2/38, F24J2/12
【公開號(hào)】CN204963241
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520602842
【發(fā)明人】彭爍, 周賢, 王保民
【申請(qǐng)人】中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年8月11日