一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，更具體地涉及一種分布式塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的大規(guī)模應(yīng)用，能源短缺以及環(huán)境污染帶來的問題對人類經(jīng)濟社會發(fā)展的影響日趨明顯。我國屬于全球太陽能資源最豐富的地區(qū)之一，充分合理地利用太陽能資源，對于減少并最終替代傳統(tǒng)能源的使用具有重要意義。
[0003]太陽能發(fā)電技術(shù)主要包括光伏發(fā)電與光熱發(fā)電兩大類。其中，光伏發(fā)電技術(shù)在21世紀獲得了較快的發(fā)展，但目前仍然存在一些尚未解決的問題，比如太陽能電池的效率與成本難以協(xié)調(diào)、大規(guī)模儲電技術(shù)仍有待探索等，這些因素都限制了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。
[0004]而太陽能光熱發(fā)電主要是指聚焦型太陽能熱發(fā)電，按照太陽能的聚集方式可分為槽式、線性菲涅爾式、塔式及碟式四種。與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，光熱發(fā)電系統(tǒng)的一個顯著特點是可以通過儲熱及補燃的方式解決太陽能不穩(wěn)定、不持續(xù)的問題，實現(xiàn)不間斷的電力輸出。但是，當前的槽式與塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)均采用朗肯循環(huán)，所用的蒸汽輪機通常功率較大，因此，只能采用大規(guī)模集熱的集中式發(fā)電方式，這便帶來了初期投資大，建設(shè)周期長，運營成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由集熱溫度較高的塔式太陽能集熱器與熱聲發(fā)電機結(jié)合構(gòu)成，解決了現(xiàn)有的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建造周期長、成本較高的問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，包括塔式太陽能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機，所述塔式太陽能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機通過熱流體輸送管道依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路;所述塔式太陽能集熱器通過反射太陽光對其內(nèi)部的傳熱流體加熱，所述循環(huán)栗驅(qū)動所述傳熱流體在所述發(fā)電回路中循環(huán)流動，所述熱聲發(fā)電機將被加熱的所述傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
[0009]進一步的，前述塔式太陽能集熱器將其內(nèi)部的所述傳熱流體加熱至500-600°C，所述傳熱流體包括恪融鹽或者超臨界水。
[0010]進一步的，前述熱聲發(fā)電機的流體入口上依次連通有補燃裝置、蓄熱裝置。
[0011]進一步的，前述蓄熱裝置內(nèi)部填充熔鹽材料，所述熱流體輸送管道穿過所述蓄熱裝置，并且被所述熔鹽材料包裹，使所述熱流體輸送管道內(nèi)的傳熱流體與所述熔鹽材料產(chǎn)生熱交換。
[0012]進一步的，前述熔鹽材料的蓄熱方式為相變蓄熱，所述熔鹽材料的相變溫度與所述傳熱流體在所述塔式太陽能集熱器中被加熱后達到的溫度相同。
[0013]進一步的，前述補燃裝置的流體入口與所述塔式太陽能集熱器的流體出口通過所述熱流體輸送管道連通。
[0014]進一步的，前述補燃裝置的流體入口分別與所述塔式太陽能集熱器、循環(huán)栗連通，并可根據(jù)光照情況控制所述補燃裝置與所述塔式太陽能集熱器、循環(huán)栗之間的連通狀態(tài)。
[0015]進一步的，前述補燃裝置的流體入口與所述塔式太陽能集熱器之間設(shè)有第一閥門，所述補燃裝置的流體入口與所述循環(huán)栗之間設(shè)有第二閥門。
[0016]進一步的，前述塔式太陽能集熱器與所述循環(huán)栗之間的所述熱流體輸送管道上設(shè)置膨脹槽。
[0017]進一步的，前述熱聲發(fā)電機為機械雙作用型行波熱聲發(fā)電機或者聲學(xué)雙作用型行波熱聲發(fā)電機。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，由塔式太陽能集熱器、循環(huán)栗和熱聲發(fā)電機通過熱流體輸送管道依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路;塔式太陽能集熱器通過反射太陽光對其內(nèi)部的傳熱流體加熱，循環(huán)栗驅(qū)動傳熱流體在所述發(fā)電回路中循環(huán)流動，熱聲發(fā)電機將被加熱的傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能。該塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)將塔式太陽能集熱器與熱聲發(fā)電機有效結(jié)合在一起。塔式太陽能集熱器由于具有較高的聚光比，可以獲得較高的集熱溫度，這有利于提高整個系統(tǒng)的熱電效率。因此，與熱聲發(fā)電機結(jié)合，可形成一套結(jié)構(gòu)簡單、安裝便利、建造靈活、建造周期短的塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，采用的熱聲發(fā)電機做為一種新型熱發(fā)電裝置，具有可靠性好、功率靈活、效率高、對環(huán)境友好等特點。行波熱聲發(fā)動機采用類似斯特林循環(huán)的熱力學(xué)循環(huán)，其理論效率等于卡諾效率。另一方面，行波熱聲發(fā)動機由于完全取消了高溫端運動部件，而具有可靠性高，維護成本低，使用壽命長等特點。這些特點使整個塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、降低運行成本、同時具有較高的熱電效率。
[0022]本發(fā)明提供的一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，既可以單臺小功率工作，又可以多臺聯(lián)合實現(xiàn)大功率工作，具有靈活的輸出功率，可根據(jù)實際的需要而設(shè)定，并且靈活應(yīng)用于不同的場合。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例一塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例二塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實施例三塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，1:熱聲發(fā)電機;2:循環(huán)栗;3:膨脹槽;4:塔式太陽能集熱器;5:補燃裝置;6:蓄熱裝置;7:熱流體輸送管道;8:主水冷器;9:回熱器；10:加熱器；11:熱緩沖管；12:次水冷器;13:直線發(fā)電機;14:膨脹活塞；15:壓縮活塞；16:直流抑制器;17:諧振管；18:第一閥門；19:第二閥門。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“若干”的含義是一個或一個以上。
[0029]在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]實施例一
[0031]如圖1所示，本實施例提供的一種塔式聚光太陽能熱聲發(fā)電系統(tǒng)，包括塔式太陽能集熱器4、循環(huán)栗2和熱聲發(fā)電機1，熱流體輸送管道7用以將系統(tǒng)中所有部件連接起來，使塔式太陽能集熱器4、循環(huán)栗2和熱聲發(fā)電機I通過熱流體輸送管道7依次連通并構(gòu)成發(fā)電回路。
[0032]塔式太陽能集熱器4通過反射太陽光對回路中的傳熱流體加熱，塔式太陽能集熱器4具有較高的聚光比，使其集熱溫度較高，可以使傳熱流體的運行溫度在500-600°C之間，可有效提高整個系統(tǒng)的效率。其中，傳熱流體包括熔融鹽或超臨界水，選用熔融鹽時主要是由硝酸鹽組成的混合鹽。需要說的是，由硝酸鹽組成的混合鹽，具有熔點較低的優(yōu)點，并且運行時可以保持為液體狀態(tài);采用熔融鹽做為傳熱流體，可大大降低系統(tǒng)的操作壓力和安全要求，提高系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性，此時循環(huán)栗2可選擇高溫熔鹽栗。而采用超臨界水做為傳熱流體時，系統(tǒng)需要較高的運行壓力，此時循環(huán)栗2可選擇高溫高壓水栗。由于與熔融鹽相比，超臨界水的價格比較低廉，同時超臨界水還具有更高的比熱容和熱導(dǎo)率，本實施例中優(yōu)選的采用超臨界水作為傳熱流體。但是，實際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況選擇合適的傳熱流體。
[0033]循環(huán)栗2用以驅(qū)動傳熱流體在發(fā)電回路中循環(huán)流動，為熱聲發(fā)電機I提供熱能，其中，循環(huán)栗2的型號可根據(jù)管路中選取的傳熱流體加以選擇。
[0034]熱聲發(fā)電機I將被加熱的傳熱流體傳遞的熱能轉(zhuǎn)化為電能，熱聲發(fā)電機做為一種新型能源轉(zhuǎn)換機械，具有可靠性好，功率靈活，效率高，環(huán)境友好等特點。
[0035]塔式太陽能集熱器4的流體出口上連通有補燃裝置5，其作用是當遇到連續(xù)陰雨天氣等光照長時間不足的情況時，通過燃燒化石燃料為整個發(fā)電系統(tǒng)提供熱能，保證整個系統(tǒng)能夠連續(xù)、穩(wěn)定地運行。
[0036]補燃裝置5的流體出口上連通有蓄熱裝置6，其作用是保證整個系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定地運行。蓄熱裝置6內(nèi)部填充熔鹽材料，本實施例中，熔鹽材料主要采用以碳酸鹽為主的混合鹽，且熔鹽材料主要蓄熱方式為相變蓄熱，熔鹽材料的相變溫度與傳熱流體在塔式太陽能集熱器4中被加熱后達到的溫度相同，其相變蓄熱溫度在500-600°C之間。熱流體輸送管道7穿過蓄熱裝置6，并且被熔鹽材料包裹，使熱流體輸送管道7內(nèi)的傳熱流體與熔鹽材料產(chǎn)生熱交換。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)熱聲發(fā)電機I的設(shè)計工況選用合適的熔鹽做為蓄熱材料。其工作原理為，在陽光充足的時候?qū)⒍嘤嗟臒崃績Υ嫫饋恚诠庹諚l件不佳的時候釋放熱量。同時相變蓄熱的方式還能使傳熱流體保持相對穩(wěn)定的溫度，這有利于熱聲發(fā)電機I穩(wěn)定、高效地運行，并提