一種具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置。該裝置的技術(shù)方案給出了基座與傾斜集熱柱與儲能箱與斯特林機(jī)之間最佳的位置連接關(guān)系，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負(fù)荷；同時(shí)，相對基座的中心軸使集熱柱與此之間具有一定傾斜角，使集熱柱頂端的集熱器可以更好地集熱，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的集熱效率；將斯特林機(jī)設(shè)置在儲能箱的一側(cè)可以很好地解決斯特林機(jī)的散熱問題；并且將石墨層作為集熱及導(dǎo)熱的材料，將擴(kuò)容增量的硫酸鈉作為無機(jī)物相變蓄熱材料，可以使斯特林機(jī)始終處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
【專利說明】
一種具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能延長太陽能蝶式發(fā)電設(shè)備發(fā)電時(shí)間的裝置，具體地說是一種具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低成本高性能的儲熱技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前光熱發(fā)電可以與光伏發(fā)電相競爭的最大優(yōu)勢。自光熱發(fā)電開始實(shí)現(xiàn)規(guī)?；_發(fā)以來，儲熱就開始在其中扮演重要角色。數(shù)十年來，儲熱技術(shù)也在經(jīng)歷著演變，但至今，熔鹽儲熱依舊是最具性價(jià)比和最成熟的儲熱技術(shù)。但我們還需看到的是，新興的儲熱技術(shù)也在逐步獲得發(fā)展。
[0003]較為古老的如Ruths儲熱技術(shù)，也稱之為蒸汽儲熱，對高壓過熱水蒸汽進(jìn)行存儲。這種技術(shù)已經(jīng)在PSlO和PS20兩座塔式光熱電站中進(jìn)行了應(yīng)用，實(shí)踐證明其成本高昂，推廣價(jià)值較低。
[0004]熔鹽儲熱是唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的儲熱技術(shù)。但熔鹽儲熱也擁有自身的缺點(diǎn)和局限性，如不能實(shí)現(xiàn)超過550攝氏度以上的運(yùn)行溫度，高于此溫度將氣化;熔點(diǎn)較高，約在250攝氏度左右，容易出現(xiàn)凍堵事故等。
[0005]目前來看，比較有潛力的新興儲熱技術(shù)當(dāng)推石墨儲熱，澳大利亞的Graphi te能源公司和西班牙Sener公司都在對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。Graphite能源公司和澳大利亞的Solastor公司合作利用石墨作為塔式光熱電站的吸熱和儲熱介質(zhì)，并已經(jīng)建成了一個(gè)3MW的Lake Cargelligo示范性項(xiàng)目。其將吸熱系統(tǒng)與儲熱系統(tǒng)集成在了一起，在集熱塔上，熱量接收器的內(nèi)部即為石墨材料，其承擔(dān)著吸收部分熱能后與水換熱產(chǎn)生蒸汽，另一部分熱能同時(shí)進(jìn)行儲熱的雙向任務(wù)。整個(gè)熱量接收和儲熱系統(tǒng)內(nèi)部充入氬氣以防止氧化。Graphite能源公司總經(jīng)理Nick Bain表示，“我們的首要目標(biāo)是設(shè)法增加儲熱溫度”。
[0006]SENER正在研究高效經(jīng)濟(jì)的固態(tài)石墨儲熱解決方案。據(jù)Sunshot網(wǎng)站對該項(xiàng)目的介紹信息:這種儲熱技術(shù)理論上可在超過800攝氏度、甚至高達(dá)1650攝氏度的溫度下穩(wěn)定應(yīng)用，無寄生性能源消耗，預(yù)期壽命可達(dá)30年。
[0007]瑞士Air light能源公司利用空氣作為傳熱介質(zhì)，利用娃石進(jìn)行儲熱。其宣稱可實(shí)現(xiàn)的儲熱溫度約達(dá)650攝氏度。該公司的研發(fā)總監(jiān)Gianluca Ambrosetti表示，“最大的優(yōu)勢是這項(xiàng)技術(shù)相對簡單并可以實(shí)現(xiàn)較高的溫度。”
[0008]中國專利文獻(xiàn)CN103256737A公布了體重太陽能熱水器儲熱式水箱，其主要技術(shù)方案是，該水箱內(nèi)部裝有發(fā)熱體和儲熱體，儲熱體內(nèi)部密封有可選的硫酸鈉相變儲熱材料。
[0009]中國專利文獻(xiàn)CN013525373A公布了一種復(fù)合定形相變儲熱材料及制備方法，其主要技術(shù)方案是，該復(fù)合材料以多孔材料為支撐材料，無機(jī)水合鹽為相變材料，通過多孔材料的毛細(xì)吸附作用及表面活性劑的自組裝將無積水合鹽吸附入支撐材料的多孔結(jié)構(gòu)中制備
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[0010]然而，如何使得太陽能熱發(fā)電盡快能夠達(dá)到:平價(jià)上網(wǎng)、變補(bǔ)充能源為替代能源。這是目前太陽能熱發(fā)電行業(yè)尤為關(guān)注的問題。經(jīng)過鄂爾多斯2012年的十臺并網(wǎng)型的示范工程證明了斯特林熱機(jī)的穩(wěn)定，同時(shí)也證明了采用斯特林熱機(jī)作為太陽能發(fā)電系統(tǒng)的配置是事宜的，從整體設(shè)備及它產(chǎn)生的技術(shù)效果看，太陽能碟架系統(tǒng)的制備工藝及設(shè)置在碟架上的儲熱裝置其位置的設(shè)定是關(guān)鍵的因素。
[0011 ]例如，在野外不受控環(huán)境下，在僅有5米左右聚焦的條件下，保證碟架及反射鏡的不變形，仍然是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)；
[0012]又例如，太陽的輻射本身就是一個(gè)不斷在變化的變量，加上大氣本身質(zhì)量的變化和影響，這就使得系統(tǒng)能否得到穩(wěn)定的熱量來源是較為困難的并隨之帶來的溫度波動也一定會產(chǎn)生的，如此，這就很難、或者說不可能給斯特林發(fā)動機(jī)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境。這樣也加大了對斯特林機(jī)調(diào)整的挑戰(zhàn)。
[0013]目前采用的碟架系統(tǒng)需要綜合考慮發(fā)動機(jī)的振動與碟架本身的諧振的問題;需要考慮風(fēng)載荷;需要支撐斯特林機(jī)及發(fā)電機(jī)的負(fù)荷;需要足夠的穩(wěn)定精度保證熱量的采集;還需要足夠的低成本保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本實(shí)用新型所要解決技術(shù)問題是提供一種具有儲熱裝置的太陽能碟式發(fā)電裝置，該方法是基于現(xiàn)有的太陽能蝶式發(fā)電裝置，重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，最終以減少碟架承重、提高碟架雙軸追蹤效率、儲熱蓄能穩(wěn)定、延長系統(tǒng)發(fā)電時(shí)間為目的，從而改變野外環(huán)境下的現(xiàn)有技術(shù)中太陽能蝶式發(fā)電裝置運(yùn)行效率不高的問題。
[0015]為此，本實(shí)用新型解決所述問題的技術(shù)方案是一種具有儲能箱的太陽能碟式裝置，其特征是，所述裝置具有:基座、帶有無機(jī)物相變蓄熱材料的儲能箱、斯特林機(jī)、集熱柱、集熱器、碟架;其特征是，在所述基座上設(shè)置儲能箱，所述集熱柱設(shè)置在儲能箱的頂部且通過旋軸支架與儲能箱相連接;所述碟架設(shè)置在所述集熱柱距所述儲能箱頂部的三分之一處，所述集熱器設(shè)置在集熱柱的頂端;所述斯特林機(jī)設(shè)置所述儲能箱的一側(cè);所述集熱柱與所述基座的中心線之間具有一固定的夾角。
[0016]優(yōu)選的，所述集熱柱與所述基座中心線之間的固定夾角是所述基座的中心線相對基座所在地的春分時(shí)的黃道角。
[0017]優(yōu)選的在所述集熱柱距儲能箱三分之一處的柱體位置上設(shè)有一個(gè)定位安裝標(biāo)志。
[0018]優(yōu)選的，所述帶有無機(jī)物相變蓄熱材料的儲能箱，由箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的無機(jī)物相變蓄熱材料的盛裝殼體構(gòu)成。
[0019]優(yōu)選的，所述的無機(jī)物相變蓄熱材料是Na2SO4,。
[0020]優(yōu)選的，所述的盛裝殼體是石墨層筒體。
[0021]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型產(chǎn)生的積極效果是:由于本實(shí)用新型的技術(shù)方案給出了基座與傾斜集熱柱與儲能箱與斯特林機(jī)之間最佳的的位置連接關(guān)系，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負(fù)荷；同時(shí)，相對基座的中心軸使集熱柱與此之間具有一定傾斜角，使集熱柱頂端的集熱器可以更好地集熱從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的集熱效率;將斯特林機(jī)設(shè)置在儲熱箱的一側(cè)可以很好地解決斯特林機(jī)的散熱問題;并且將石墨層作為集熱及導(dǎo)熱的材料，將擴(kuò)容增量的硫酸鈉作為無機(jī)物相變蓄熱材料，可以使斯特林機(jī)始終處于一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型涉及裝置的整體結(jié)構(gòu)；
[0023]圖2是關(guān)于圖1中的儲能箱與石墨筒體的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖；
[0024]圖3是現(xiàn)場裝配本裝置的作業(yè)流程示意圖。
[0025]圖中:1-基座，2-儲能箱，21-箱頂，22-旋軸支架，23-支腳，24-石墨筒體，3-斯特林機(jī)，4-集熱柱，41-定位安裝標(biāo)志，5-集熱器，6-碟架，7-鏡片。
【具體實(shí)施方式】
[0026]正是由于現(xiàn)有運(yùn)行的太陽能蝶式發(fā)電設(shè)備在動態(tài)工作時(shí)常常出現(xiàn)集熱效率不高、斯特林機(jī)熱機(jī)后散熱率低下、碟架易變形的問題。如若能解決，則打開了太陽能發(fā)電行業(yè)正式邁進(jìn)并網(wǎng)的大門?；诖?、究其因，實(shí)際上在蝶式太陽能發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)有的技術(shù)態(tài)勢已趨于成熟。但為何設(shè)備運(yùn)行時(shí)尤其是運(yùn)行一段時(shí)間后總是出現(xiàn)發(fā)電效率不高的問題呢。細(xì)分析并經(jīng)過反復(fù)的驗(yàn)證，原來問題的結(jié)癥出在設(shè)備安裝的程序不合理、設(shè)備中各部件的相互位置及連接關(guān)系穩(wěn)定性差、儲熱方式不佳。
[0027]針對現(xiàn)況，以下實(shí)施例提供的技術(shù)方案將予以逐一解決。參見圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型主要的技術(shù)貢獻(xiàn)在于將具有儲熱裝置的太陽能碟式裝置如何恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置:首先勘探、確定地形，建立2m2至36 m2范圍內(nèi)的鋼筋水泥基礎(chǔ)，在該基礎(chǔ)上設(shè)立一個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基座I，從俯視角度看，基座I的頂部相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺，在這個(gè)平臺上再通過吊裝機(jī)械將儲能箱2定位安裝;之后，在儲能箱2的頂部21安裝旋軸支架22，再將集熱柱4軸套連接在旋軸支架22上，接著，調(diào)整支腳23使集熱柱4相對基座I的中心軸具有一定傾斜角，這個(gè)傾斜角就是相對基座所在地的春分時(shí)的黃道角，或者說是集熱柱4的中心線指向的角度。接著，繼續(xù)通過吊裝機(jī)械將集熱器5安裝在集熱柱的頂端，之后把碟架6安裝在具有定位安裝標(biāo)志41的集熱柱4上，該定位標(biāo)記應(yīng)清楚的顯示碟架是裝在了集熱柱的距儲能箱三分之一處的位置;另外，在太陽能發(fā)電裝置運(yùn)行一段時(shí)間后可以觀察定位標(biāo)志41是否被碟架遮擋，若是則可立即進(jìn)行碟架的位置調(diào)整；同時(shí)，為了便于記憶，更為了太陽能碟式發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)碟架不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象，現(xiàn)場作業(yè)時(shí)可以以定位標(biāo)志41作為標(biāo)準(zhǔn)將集熱柱的長度按三個(gè)等分確距，確保碟架在集熱柱上的位置不會出現(xiàn)偏差。
[0028]考慮到施工方便，反射鏡片7可事先裝配在碟架6上;鏡片類型的選擇，在本實(shí)施例中選的是六棱微弧鏡片。
[0029]雖然在太陽能蝶式發(fā)電領(lǐng)域大都采用斯特林機(jī)，但是該設(shè)備是很“嬌氣”的，它對工況環(huán)境要求是很高的，否則隨著碟架的轉(zhuǎn)動，它的散熱效果會出現(xiàn)很大的偏差。故此，本例中刻意將集熱柱4設(shè)置在基座1(旋轉(zhuǎn)平臺)上，而斯特林機(jī)3則設(shè)置在基座1(旋轉(zhuǎn)平臺)的一側(cè)，或者相對直接懸空地把斯特林機(jī)3安裝在儲熱箱2的一側(cè)邊。
[0030]為斯特林機(jī)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境是儲能箱的職責(zé)。因此，在安裝儲熱箱之前，有必要先將無機(jī)物相變蓄熱材料經(jīng)箱體入口裝入箱內(nèi)。然而，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定問題是本例對選擇什么樣的相變儲熱材料要優(yōu)先考慮的問題，尤其在熔融溫度與分解溫度相差較大，熔融時(shí)蒸汽壓又很小時(shí)，無機(jī)物相變蓄熱材料的熱分解就少，化學(xué)腐蝕性也少且使用壽命就長；故，當(dāng)相變潛熱能力較大時(shí)就容易滿足儲熱時(shí)間長的要求。以上要求皆與斯特林機(jī)穩(wěn)定工作相關(guān)聯(lián);另外，考慮到無機(jī)物相變材料的相變溫度應(yīng)適合于斯特林熱機(jī)的工作溫度，還要考慮到若大面積建設(shè)太陽能發(fā)電基地對相變儲熱材料有大批量需求時(shí)，材料的成本也可以接受。故，本例采用的無機(jī)物相變儲熱材料是硫酸鈉Na2SO4,它的工作參數(shù)是:954° C/小時(shí)、失重0.056 mg/hr、蒸氣壓4.74*10—4 torr。
[0031]在實(shí)施本例之前，本實(shí)用新型選擇加工成圓柱形的石墨層作為集熱及導(dǎo)熱的材料;施工時(shí)把它放入在儲能箱內(nèi)的呈圓筒形狀的石墨罐體24內(nèi)。當(dāng)本例中的反射鏡的聚熱溫度在1000° 01300° C的范圍時(shí)，石墨層的工作性質(zhì)依然穩(wěn)定，而儲熱材料本身的融化溫度也是穩(wěn)定的。所以只要在儲能箱的石墨罐體內(nèi)多放置些硫酸鈉，就可以保證儲熱箱溫度的恒定;即直接為斯特林熱機(jī)的穩(wěn)定工作提供了一個(gè)良好的工況環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置，其特征是，所述裝置具有:基座、帶有無機(jī)物相變蓄熱材料的儲能箱、斯特林機(jī)、集熱柱、集熱器、碟架;其特征是，在所述基座上設(shè)置儲能箱，所述集熱柱設(shè)置在儲能箱的頂部且通過旋軸支架與儲能箱相連接;所述碟架設(shè)置在所述集熱柱距所述儲能箱頂部的三分之一處，所述集熱器設(shè)置在集熱柱的頂端;所述斯特林機(jī)設(shè)置所述儲能箱的一側(cè);所述集熱柱與所述基座的中心線之間具有一固定的夾角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置，其特征是，在所述集熱柱距儲能箱三分之一處的柱體位置上設(shè)有一個(gè)定位安裝標(biāo)志。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置，其特征是，所述帶有無機(jī)物相變蓄熱材料的儲能箱，由箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的無機(jī)物相變蓄熱材料的盛裝殼體構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置，其特征是，所述的無機(jī)物相變蓄熱材料是Na2SO4,。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有儲能箱的太陽能碟式發(fā)電裝置，其特征是，所述的盛裝殼體是石墨層筒體。
【文檔編號】F24J2/34GK205445917SQ201620003310
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月5日
【發(fā)明人】王旭, 宋家正
【申請人】王旭, 宋家正