專利名稱：集群式太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種集群式太陽能發(fā)電裝置，尤其涉及一種具有智能控制裝置的
集群式太陽能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著石化燃料的使用，所產(chǎn)生的二氧化碳的排放引起全球變暖，或由核 電站事故引發(fā)的放射性廢棄物所產(chǎn)生的放射能污染等問題變得越來越嚴(yán)重。人們對地球環(huán) 境和能源的關(guān)心日益高漲。在這樣的情況下，作為取之不盡且清潔環(huán)保的能源太陽能在全 世界已得到廣泛應(yīng)用。 已有技術(shù)的太陽能發(fā)電的方式有多種，各有其特點(diǎn)，主要有兩大類光伏發(fā)電和光 熱發(fā)電，光伏發(fā)電是將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，光熱發(fā)電是太陽能加熱工作介質(zhì)，工作介質(zhì) 在發(fā)電機(jī)組中做功發(fā)電。光伏發(fā)電主要以太陽能電池及配套裝置組成，其結(jié)構(gòu)簡單，容易運(yùn) 輸和安裝，但其占地面積大，能量分散，功率小，效力低而且成本非常高。 光熱發(fā)電主要有太陽能塔式發(fā)電裝置、太陽能槽式聚焦發(fā)電裝置和斯特林盤式發(fā) 電裝置，斯特靈盤式發(fā)電裝置無法儲存能量，尤其在無太陽光或太陽光不充足的情況下，在 應(yīng)用上受到很大的限制，而槽式發(fā)電裝置的溫度不能達(dá)到很高的程度，塔式發(fā)電裝置的溫 度雖然比槽式發(fā)電裝置的溫度高，但在一定程度上也受到很大的限制，并使用熔鹽或油作 為工質(zhì)，有很大的局限性。塔式和槽式發(fā)電裝置都燃用化石燃料作為太陽能的補(bǔ)充，在效 率、成本和對環(huán)境的影響上受到很到的限制。 如圖1所示，已有技術(shù)的塔式發(fā)電裝置由太陽能收集裝置11、能量存儲裝置12、蒸 汽發(fā)生裝置13、蒸汽傳輸裝置14、發(fā)電裝置15和控制裝置16五部分組成，太陽能收集部分 包括太陽能聚光鏡21、太陽能集熱器22和能量傳輸管道23，太陽能收集部分收集并傳輸能 量，熱能存儲部分將收集的能量存儲起來，以便供給蒸汽發(fā)生和傳輸部分，蒸汽發(fā)生和傳輸 部分產(chǎn)生熱蒸汽，熱蒸汽驅(qū)動發(fā)電部分發(fā)電，而控制裝置對上述的每個過程進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn) 不間斷發(fā)電，關(guān)于對存儲在熱能存儲器24的結(jié)構(gòu)和控制為已知技術(shù)，其內(nèi)容參見專利號為 ZL200820074910. 4的專利。 由于大多數(shù)太陽能發(fā)電裝置有其不可避免的缺點(diǎn)，故開發(fā)一種新型的太陽能發(fā)電 裝置成為必要，本實(shí)用新型使用集合為簇的集群來滿足需求，能夠按需供電并且效率較高， 整個過程無需補(bǔ)充燃用化石燃料的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有裝置存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種改進(jìn)的集
群式太陽能發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)集群式大規(guī)模太陽能發(fā)電，并且存儲功能和控制功能可實(shí)現(xiàn)太
陽能發(fā)電的不間斷性、智能性和環(huán)保性。 本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 本集群式太陽能發(fā)電裝置由發(fā)電機(jī)組和多個太陽能塔組成，在每個太陽能塔上有太陽能聚光鏡、太陽能集熱器、能量傳輸管道、熱能存儲器和蒸汽發(fā)生器，每個太陽能塔將 太陽能經(jīng)過上述一系列裝置的轉(zhuǎn)換和傳輸產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)過蒸汽傳輸管道匯集到太陽能 塔外的蒸汽傳輸匯集管道，而傳輸至發(fā)電機(jī)組中，整個裝置由智能的控制裝置控制。該蒸 汽傳輸匯集管道有多條，并放射狀設(shè)置。多個太陽能塔環(huán)繞在一個發(fā)電機(jī)組的周圍。多個 太陽能塔的蒸汽傳輸裝置將產(chǎn)生的蒸汽匯集到蒸汽傳輸匯集管道，蒸汽傳輸匯集管道通過 蒸汽管道接頭將蒸汽傳輸至發(fā)電機(jī)組中的汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)組中的汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)做功發(fā) 電。每個太陽能塔設(shè)有太陽能收集裝置、能量存儲裝置、蒸汽發(fā)生裝置和蒸汽傳輸裝置。太 陽能塔的能量存儲裝置具有能量存儲功能，其中裝有具有惰性的具有熱能存儲功能的介 質(zhì)。發(fā)電機(jī)組主要包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置，而發(fā)電機(jī)組位于很多太陽能塔的中心位置，這 樣可把蒸汽管線的熱損失降低到最小，控制裝置對太陽能聚光鏡、太陽能集熱器、能量傳輸 管道、熱能存儲器和蒸汽發(fā)生器及發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效地控制。所述蒸汽傳輸匯集管道經(jīng)過 多個太陽能塔附近設(shè)置。 其中太陽能收集裝置包括太陽能聚光鏡、太陽能集熱器和能量傳輸管道，對于太
陽能收集裝置可以為碟式太陽能聚光鏡、點(diǎn)聚焦聚光鏡或其他具有太陽能收集功能的收集
裝置等，太陽能集熱器為一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，即將太陽光轉(zhuǎn)換成熱能的裝置。熱能存儲裝
置主要為熱能存儲器，主要功能為將收集的能量通過具有熱能存儲功能的惰性介質(zhì)存儲起
來，為蒸汽發(fā)生器提供充足的熱量。控制裝置為DCS控制模式，分別對太陽能聚光鏡、太陽
能集熱器、熱能存儲器和蒸汽發(fā)生器和發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效控制?？刂蒲b置采用DCS控制器
加GPS時鐘的控制模式，由DCS控制器控制多個單元站點(diǎn)，每個單元站點(diǎn)控制多個站點(diǎn)，包
括方位角控制站，高度角控制站，太陽能聚光鏡控制站和太陽能集熱器控制站。 本實(shí)用新型涉及一種具有智能控制裝置的具有儲熱功能的集群式太陽能發(fā)電裝
置，其可用于大規(guī)模太陽能發(fā)電，尤其在沙漠、高原、荒漠和平原地區(qū)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)電，而
且有助于改善周邊環(huán)境，防止沙漠?dāng)U大化，有助于綠色植被的生長，并且本裝置成本低，壽
命長、溫度高、熱損失少，以空氣為傳熱介質(zhì)，其獨(dú)特的能量存儲功能使發(fā)電受天氣的影響
降低到最小，基本實(shí)現(xiàn)24小時發(fā)電。本集群式太陽能發(fā)電裝置對大規(guī)模發(fā)電，太陽能的廣
泛應(yīng)用提供了空間。

圖1為已有技術(shù)的太陽能發(fā)電裝置的原理圖； 圖2為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置的方塊示意圖； 圖3為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置中單個太陽能塔結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置的蒸汽管道連接示意圖； 圖5為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置發(fā)電示意圖； 圖6為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置的控制總圖； 圖7為本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置的輸電線連接示意圖； 圖中主要標(biāo)號說明 11為太陽能收集裝置，12能量存儲裝置，13為蒸汽發(fā)生裝置，14為蒸汽傳輸裝置， 15為發(fā)電裝置，16為控制裝置，21為太陽能聚光鏡，22太陽能集熱器，23為能量傳輸管道， 24為熱能存儲器，25為蒸汽發(fā)生器，26為蒸汽傳輸管道，27為熱量傳輸管道，31為桁架，32
4為方位角控制裝置，33為太陽能塔，34為高度角控制裝置，41為蒸汽傳輸匯集管道，42為 發(fā)電機(jī)組，43為蒸汽管道接頭，44為輸出電網(wǎng)，45為增壓站，46為負(fù)載，47為汽輪機(jī)，48為 發(fā)電機(jī)，51為操作員站，52為工程師站，53為輸出設(shè)備，54為GPS時鐘，55為服務(wù)器和交換 機(jī)，56為DCS控制器，57為控制一個太陽能塔的單元站點(diǎn)，58為方位角控制站，59高度角控 制站，60為太陽能聚光鏡的控制站，61為太陽能集熱器的控制站，62為輸電線，63為輸電線 桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 如圖2所示，本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置中太陽能發(fā)電裝置由一個發(fā)電機(jī) 組42和多個太陽能塔33組成，每個太陽能塔33單獨(dú)收集太陽能并存儲能量，產(chǎn)生蒸汽，多 個太陽能塔33產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽傳輸管道26匯集至太陽能塔33外的蒸汽傳輸匯集管 道41，并傳輸給發(fā)電機(jī)組42，整個裝置由智能的控制裝置控制。每個太陽能塔33都包括太 陽能收集裝置11、能量存儲裝置12、蒸汽發(fā)生裝置13，太陽能收集裝置11包括太陽能聚光 鏡21、太陽能集熱器22及能量傳輸管道23，能量存儲裝置12包括熱能存儲器24和一些附 屬管道，蒸汽發(fā)生裝置13包括蒸汽發(fā)生器25、蒸汽傳輸管道26和熱量傳輸管道27，該熱能 存儲器24和蒸汽發(fā)生器25安裝在太陽能塔33的內(nèi)部，太陽能聚光鏡21和太陽能集熱器 22及能量傳輸管道23放置在太陽能塔33的的桁架31上，方位角控制裝置32為可以整體 調(diào)節(jié)桁架31和所有太陽能聚光鏡和太陽能集熱器以及部分傳輸管道的方位角范圍。高度 角控制裝置34可以調(diào)節(jié)所有太陽能聚光鏡和太陽能集熱器的高度角范圍，方位角控制裝 置32和高度角控制裝置34由整個控制裝置控制，兩者的有效結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)最佳的太陽能 收集角度，實(shí)現(xiàn)太陽能收集的能量最大化，其中，方位角控制裝置32和高度角控制裝置34 為已知技術(shù)。 太陽能聚光鏡21在最大限度范圍內(nèi)將收集到的太陽光反射至太陽能集熱器22， 收集的能量經(jīng)過太陽能集熱器22將能量通過能量傳輸管道23傳輸給蒸汽發(fā)生器25，驅(qū)動 蒸汽發(fā)生器25產(chǎn)生蒸汽。同時，蒸汽發(fā)生器25停止工作或者不需要大量的能量時，太陽能 集熱器22收集的能量將通過能量傳輸管道23存儲在熱能存儲器24中，當(dāng)蒸汽發(fā)生器25 需要大量的熱量時，熱能存儲器24將存儲的熱能釋放，并傳輸給蒸汽發(fā)生器25，另一種方 式為太陽能集熱器22收集的能量部分供給蒸汽發(fā)生器25發(fā)生蒸汽，另一部分能量將通過 能量傳輸管道23存儲在熱能存儲器24中，當(dāng)蒸汽發(fā)生器25需要能量時，熱能存儲器24將 存儲的熱能釋放，并傳輸給蒸汽發(fā)生器25發(fā)生蒸汽，這樣就可以實(shí)現(xiàn)24小時不間斷地向蒸 汽發(fā)生器25提供熱量，驅(qū)動蒸汽發(fā)生器25產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)47，汽輪機(jī)47驅(qū)動發(fā)電機(jī) 48做功發(fā)電。這樣，多個太陽能聚光鏡21和太陽能集熱器22收集的熱量借助氣流通過能 量傳輸管道23傳遞到熱能存儲器24進(jìn)行存儲，然后再通過熱量傳輸管道27傳遞到蒸汽發(fā) 生器25，在蒸汽發(fā)生器25中水被轉(zhuǎn)化成為水蒸汽，水蒸汽最后經(jīng)過蒸汽傳輸管道26流出太 陽能塔33而匯集到蒸汽傳輸匯集管道41 ，蒸汽傳輸匯集管道41外層為保溫層，防止熱量流 失。 如圖3、4和圖6、7所示，本實(shí)用新型中蒸汽傳輸匯集管道41有多條，并放射狀設(shè) 置，多個太陽能塔33環(huán)繞在一個發(fā)電機(jī)組42的周圍，多個太陽能塔33的蒸汽傳輸裝置將產(chǎn)生的蒸汽匯集到蒸汽傳輸管道26，并傳輸至發(fā)電機(jī)組42。發(fā)電機(jī)組42連通多條蒸汽傳 輸匯集管道41 ，每條蒸汽傳輸匯集管道41連通多個蒸汽傳輸管道26，每條蒸汽傳輸管道26 連著一個太陽能塔33。因而，多個太陽能塔33的高溫蒸汽通過蒸汽傳輸管道26匯集到一 條蒸汽傳輸匯集管道41，多條蒸汽傳輸匯集管道41的高溫蒸汽經(jīng)過蒸汽管道接頭43匯集 到一個總的發(fā)電機(jī)組42用來進(jìn)行發(fā)電。 每個太陽能塔33設(shè)有太陽能收集裝置、能量存儲裝置、蒸汽發(fā)生裝置和傳輸裝 置。太陽能塔33的能量存儲裝置具有能量存儲功能，其中裝有具有惰性的具有熱能存儲功 能的介質(zhì)，避免了不必要的熱量的損耗。 所述蒸汽傳輸匯集管道41經(jīng)過多個太陽能塔33附近設(shè)置，這樣，蒸汽傳輸匯集管 道41的另一側(cè)便于人、車輛和設(shè)備通過。 蒸汽發(fā)生器25產(chǎn)生大量的熱蒸汽，通過蒸汽傳輸管道26傳輸給蒸汽傳輸匯集管 道41，蒸汽傳輸管道26和蒸汽傳輸匯集管道41之間采用不銹鋼管道焊接或旋接而成，防 止蒸汽的熱量損失，在蒸汽傳輸管道26和蒸汽傳輸匯集管道41外表面有保溫層，蒸汽傳輸 匯集管道41將匯集的蒸汽傳輸給發(fā)電機(jī)組42中的汽輪機(jī)47，蒸汽傳輸匯集管道41與汽 輪機(jī)47為普通的管道連接方式，保證熱量不損失，密封，以上管道的鏈接為已知技術(shù)。汽輪 機(jī)47推動發(fā)電機(jī)48做功發(fā)電，并通過輸電線62傳輸，輸電線62架設(shè)在輸電線桿63之上， 輸電線桿63架設(shè)在太陽能塔33的附近，便于太陽能塔33之間有一定的空間，方便車輛可 以進(jìn)入，也方便維修或進(jìn)行其他的活動等。輸電線62連接到增壓站45上，電源通過增壓站 45并入輸出電網(wǎng)44，也可以根據(jù)需要供當(dāng)?shù)氐呢?fù)載46使用。 如圖5所示，本實(shí)用新型集群式太陽能發(fā)電裝置的控制裝置包括51為操作員站， 52為工程師站，53為輸出設(shè)備，54為GPS時鐘，55為服務(wù)器和交換機(jī)，56為DCS控制器，57 為一個太陽能塔的控制總站，58為方位角控制站，59為高度角控制站，60為太陽能聚光鏡 控制站，62為太陽能集熱器控制站，其中每個單元站點(diǎn)57控制多個站點(diǎn)，包括方位角控制 站58、高度角控制站59、太陽能聚光鏡的控制站60和太陽能集熱器的控制站61。 GPS時鐘 54從地球同步衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號信息，將這些信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，以保證網(wǎng)絡(luò)中控 制器等設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號同步，裝置并按此時間計算太陽實(shí)時運(yùn)行軌跡。DCS控制器56 控制汽輪機(jī)、給水等常規(guī)電廠裝置，并傳輸信號到不同的太陽能塔的單元站點(diǎn)57，方位角控 制站58，高度角控制站59，太陽能聚光鏡的控制站60和太陽能集熱器的控制站61，這些控 制站點(diǎn)根據(jù)信號有效準(zhǔn)確地收集、存儲、輸送熱量，同時通過單元站點(diǎn)57向DCS控制器56 傳輸信號。同時操作員站和工程師站可根據(jù)實(shí)際需要對整個裝置進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。裝置中控 制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且配置了冗余環(huán)網(wǎng)。其中，控制裝置中的部分控制模塊為現(xiàn)有 技術(shù)。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上 的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與 修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述集群式太陽能發(fā)電裝置由發(fā)電機(jī)組(42)和多個太陽能塔(33)組成，每個太陽能塔(33)單獨(dú)收集太陽能并存儲能量，產(chǎn)生蒸汽，多個太陽能塔(33)產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽傳輸管道(26)匯集至太陽能塔(33)外的蒸汽傳輸匯集管道(41)，并傳輸給發(fā)電機(jī)組(42)，整個裝置由智能的控制裝置控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述蒸汽傳輸匯集管 道(41)有多條，并放射狀設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于多個太陽能塔(33)環(huán) 繞在一個發(fā)電機(jī)組(42)的周圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于多個太陽能塔(33)的 蒸汽傳輸裝置將產(chǎn)生的蒸汽匯集到蒸汽傳輸匯集管道(41)，并傳輸至發(fā)電機(jī)組(42)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于每個太陽能塔(33)設(shè) 有太陽能收集裝置(11)、能量存儲裝置(12)、蒸汽發(fā)生裝置(13)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于太陽能塔(33)的能量 存儲裝置(12)具有能量存儲功能，其中裝有具有惰性的具有熱能存儲功能的介質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述蒸汽傳輸匯集管 道(41)經(jīng)過多個太陽能塔(33)附近設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于控制部分采用DCS控 制器(56)加GPS時鐘(54)的控制模式，由DCS控制器(56)控制多個單元站點(diǎn)(57)，每個 單元站點(diǎn)(57)控制多個站點(diǎn)，包括方位角控制站(58)、高度角控制站(59)、太陽能聚光鏡 的控制站(60)和太陽能集熱器的控制站(61)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種集群式太陽能發(fā)電裝置，該集群式太陽能發(fā)電裝置由發(fā)電機(jī)組和多個太陽能塔組成，每個太陽能塔單獨(dú)收集太陽能并存儲能量，產(chǎn)生蒸汽，多個太陽能塔產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽傳輸管道匯集至太陽能塔外的蒸汽傳輸匯集管道，并傳輸給發(fā)電機(jī)組，整個裝置由智能的控制裝置控制，該蒸汽傳輸匯集管道有多條，并放射狀設(shè)置，多個太陽能塔環(huán)繞在一個發(fā)電機(jī)組的周圍，蒸汽傳輸匯集管道經(jīng)過多個太陽能塔附近設(shè)置，本實(shí)用新型太陽能發(fā)電裝置制造成本低，壽命長，太陽能利用效率高，節(jié)約土地資源，利于環(huán)保，為太陽能光熱發(fā)電的應(yīng)用提供了廣闊空間。
文檔編號F03G6/06GK201513305SQ20092009867
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者羅納德·德比 申請人:彩熙太陽能環(huán)保技術(shù)(天津)有限公司