專(zhuān)利名稱(chēng)：一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前太陽(yáng)能光電系統(tǒng)近九成是結(jié)晶硅太陽(yáng)能光伏。但近年上游硅原料供不應(yīng)求，并且在單晶硅和多晶硅的提煉過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的電能，這樣就導(dǎo)致結(jié)晶硅太陽(yáng)能光伏的制造成本長(zhǎng)期居高不下，并且在硅的提煉過(guò)程中排放大量污染物。在光伏板的生產(chǎn)過(guò)程中大量消耗的電力和其使用的生命周期中發(fā)出的電力不相上下。太陽(yáng)能光熱發(fā)電是繼光伏發(fā)電后的一種新的太陽(yáng)能發(fā)電方式，是新能源利用的一個(gè)重要方向。利用高精度聚光器將低密度的太陽(yáng)能匯聚成高密度的熱能通過(guò)加工工質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，具有零排放、可持續(xù)利用的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用太陽(yáng)能光熱這種清潔能源技術(shù)，能夠利用太陽(yáng)能光熱高效發(fā)電，提高光電轉(zhuǎn)換的效率，即可以滿(mǎn)足分布式電站微電網(wǎng)的使用又可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸送。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，包含超級(jí)聚光鏡單元、斯特林發(fā)電機(jī)單元、V型支架單元及二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元，所述V型支架單元V的底部安裝二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元上，V型支架單元V頂部的一端安裝超級(jí)聚光鏡單元，V型支架單元V頂部的另一端安裝斯特林發(fā)電機(jī)單元，具體方法是由所述二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元控制所述超級(jí)聚光鏡單元跟隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)收集太陽(yáng)能聚焦到斯特林發(fā)電機(jī)單元，通過(guò)所述斯特林發(fā)電機(jī)單元吸收太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電能。所述的超級(jí)聚光鏡單元是在一個(gè)圓形拋物面的聚光器上按一定規(guī)則鑲嵌滿(mǎn)了成千上萬(wàn)個(gè)平面的、凹面的、凸面的微型反光鏡片。所述的斯特林發(fā)電機(jī)單元是由包含依次設(shè)置的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端與發(fā)電機(jī)通過(guò)同軸方式或者齒輪驅(qū)動(dòng)輸出方式相連接。所述的V型支架單元固定在二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)上，V型支架單元的一端與超級(jí)聚光鏡單元連接，另一端與斯特林發(fā)電機(jī)單元連接。所述的二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元由基座和二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成，基座固定設(shè)置在地面上，二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)由兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置在所述V型支架單元固定和基座的連接位置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與V型支架單元連接的超級(jí)聚光鏡單元在方位角和方向角的自由度上旋轉(zhuǎn)。
所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)封閉氣體熱脹冷縮的體積變化推動(dòng)活塞做功，將太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再通過(guò)所述發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸熱端通過(guò)V型支架單元設(shè)置在超級(jí)聚光鏡單元的統(tǒng)一聚焦點(diǎn)上，通過(guò)超級(jí)聚光鏡反射的太陽(yáng)光熱使氣缸熱端的封閉氣體受熱膨脹。本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于
I、本發(fā)明通過(guò)使用超級(jí)聚光鏡減小了聚光鏡的面積，并保證最大效率地收集和反射太
陽(yáng)光熱，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化。2、本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)伺服電機(jī)的聯(lián)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)超級(jí)聚光鏡單元的方位角和方向角，保證了超級(jí)聚光鏡單元的多個(gè)鏡面能在全年對(duì)陽(yáng)光的自動(dòng)隨轉(zhuǎn)追蹤，以實(shí)現(xiàn)最大效率地收集和反射太陽(yáng)光熱。3、本發(fā)明在斯特林發(fā)電機(jī)單元設(shè)置了啟動(dòng)發(fā)電一體的斯特林發(fā)電系統(tǒng)，減小了在V型支架單元上布置斯特林發(fā)電機(jī)單元所需的空間。4、本發(fā)明通過(guò)在超級(jí)聚光鏡單元的多個(gè)鏡面的統(tǒng)一聚焦點(diǎn)上設(shè)置斯特林熱機(jī)的熱端及在冷端使用風(fēng)冷冷卻，有效地將鏡面反射的太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；再由連接的發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。5、本發(fā)明涉及的發(fā)電系統(tǒng)的所有零部件在生產(chǎn)過(guò)程中均為機(jī)械加工，耗電量小，因而能做到在生產(chǎn)過(guò)程中碳?xì)怏w和液體污染物的低排放。6、本發(fā)明的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng),不但可以應(yīng)用于建設(shè)大面積的光熱發(fā)電站，也可米取風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電方式，應(yīng)用于現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)；同時(shí)還可以米用光熱、燃?xì)饩C合加熱的混合發(fā)電方式。同時(shí)，也特別適合在沙漠、山丘等缺水地區(qū)；適合于在缺水、缺電的偏遠(yuǎn)海島、農(nóng)村、牧區(qū)、海洋鉆井平臺(tái)等地區(qū)建立分布式電站，也適用于城市樓宇家用小型分布式電站離并網(wǎng)供電方式。


圖I是本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，包含V型支架單元30，和通過(guò)V型支架單元30連接并固定相對(duì)位置的超級(jí)聚光鏡單元10、二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元40和斯特林發(fā)電機(jī)單元20。由二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元40控制使超級(jí)聚光鏡單元20隨太陽(yáng)方向旋轉(zhuǎn)以收集太陽(yáng)能，并通過(guò)斯特林發(fā)電機(jī)單元20將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為電能。超級(jí)聚光鏡單元10是由成千上萬(wàn)個(gè)平面、凹面、凸面鏡片11按一定規(guī)則鑲嵌在拋物面反光鏡上。在超級(jí)聚光鏡單元10的拋物面反光鏡背面還設(shè)置有鏡面支架12，用于固定相對(duì)位置使所有鏡面11的聚焦點(diǎn)統(tǒng)一。上述二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元40用來(lái)支撐整個(gè)系統(tǒng)。二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41安裝在基座42上，V型支架單元30安裝在二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41上，V型支架單元30 —端與超級(jí)聚光鏡單元10連接，另一端與斯特林發(fā)電機(jī)單元20連接。在二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元40設(shè)置有二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41，在設(shè)定的程序下通過(guò)控制V型支架單元30的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)超級(jí)聚光鏡單元10的鏡面11轉(zhuǎn)動(dòng)以追尋陽(yáng)光直射的方向。該二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)41包含兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)超級(jí)聚光鏡單元10在兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)針對(duì)超級(jí)聚光鏡單元10的方向角驅(qū)動(dòng)，改變整個(gè)系統(tǒng)的方向以實(shí)現(xiàn)在同一天內(nèi)對(duì)陽(yáng)光直射角度的追蹤，另一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行超級(jí)聚光鏡單元10的方位角驅(qū)動(dòng)，針對(duì)不同的時(shí)間調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的傾斜角度，通過(guò)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)保證了超級(jí)聚光鏡單元10對(duì)陽(yáng)光的隨轉(zhuǎn)追蹤，用以實(shí)現(xiàn)最大效率地收集和反射光熱。斯特林發(fā)電機(jī)單元20包含斯特林熱機(jī)21和發(fā)電機(jī)22，上述發(fā)動(dòng)機(jī)21的輸出端與發(fā)電機(jī)22通過(guò)同軸輸出方式或是齒輪驅(qū)動(dòng)輸出方式連接。將斯特林熱機(jī)21的氣缸熱端放置在超級(jí)聚光鏡單元10的多個(gè)鏡面11統(tǒng)一的聚 焦點(diǎn)上，通過(guò)鏡面11反射的聚焦太陽(yáng)光熱使氣缸熱端的封閉氣體受熱膨脹，而在氣缸冷端直接使用風(fēng)冷方式冷卻，使得斯特林發(fā)電機(jī)單元20的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。本發(fā)明可以廣泛的應(yīng)用到碟式太陽(yáng)能光熱發(fā)電中，也可采取風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電方式，應(yīng)用于現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)，同時(shí)還可以采用光熱、燃?xì)饩C合加熱的混合發(fā)電方式。也可以在本發(fā)明V型支架單元30安裝斯特林發(fā)電機(jī)20的一端安裝集熱器，以產(chǎn)生熱能，用產(chǎn)生的熱能進(jìn)行熱能發(fā)電及熱電聯(lián)產(chǎn)，還可以進(jìn)行溴化鋰制冷等。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括超級(jí)聚光鏡單元、斯特林發(fā)電機(jī)單元、V型支架單元及二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元，所述V支架單元安裝二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元上，超級(jí)聚光鏡單元安裝在V型支架單元的一端，斯特林發(fā)電機(jī)單元安裝在V型支架單元的另一端，具體方法是由所述二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元控制所述超級(jí)聚光鏡單元跟隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)收集太陽(yáng)能聚焦到斯特林發(fā)電機(jī)單元，通過(guò)所述斯特林發(fā)電機(jī)單元吸收聚焦的太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電能。
2.如權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述超級(jí)聚光鏡單元是在一個(gè)圓形拋物面的聚光器上按一定規(guī)則鑲嵌滿(mǎn)了成千上萬(wàn)個(gè)平面的、凹面的、凸面的微型反光鏡片。
3.如權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述斯特林發(fā)電機(jī)單元是由包含依次設(shè)置的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端與所述的發(fā)電機(jī)通過(guò)同軸方式或者齒輪驅(qū)動(dòng)輸出方式相連接。
4.如權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述V型支架單元V底端固定在二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)上，所述的V型支架單元V頂端的一端與所述的超級(jí)聚光鏡單元連接，另一端與所述的斯特林發(fā)電機(jī)單元連接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述的二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元由基座和二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成，所述基座固定設(shè)置在地面上，所述二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)由兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置在所述V型支架單元固定和基座的連接位置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述二維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與所述V型支架單元連接的超級(jí)聚光鏡單元在方位角和方向角的自由度上旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)封閉氣體熱脹冷縮的體積變化推動(dòng)活塞做功，將太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再通過(guò)所述發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
7.如權(quán)利要求6所述的一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸熱端通過(guò)所述V型支架單元設(shè)置在所述超級(jí)聚光鏡單元的統(tǒng)一聚焦點(diǎn)上，通過(guò)所述超級(jí)聚光鏡反射的聚焦太陽(yáng)光熱使氣缸熱端的封閉氣體受熱膨脹做功。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能光熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其特征在于，包含超級(jí)聚光鏡單元、斯特林發(fā)電機(jī)單元、V型支架單元及二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元，所述V型支架單元V的底部安裝二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元上，V型支架單元V頂部的一端安裝超級(jí)聚光鏡單元，V型支架單元V頂部的另一端安裝斯特林發(fā)電機(jī)單元，具體方法是由所述二維旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)單元控制所述超級(jí)聚光鏡單元跟隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)收集太陽(yáng)能聚焦到斯特林發(fā)電機(jī)單元，通過(guò)所述斯特林發(fā)電機(jī)單元吸收太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電能。
文檔編號(hào)F03G6/06GK102628432SQ20121009018
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者王德恒 申請(qǐng)人:王德恒