光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光熱發(fā)電和儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種將發(fā)電能量儲存起來有方向性的流向工作實現(xiàn)發(fā)電的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對能源需求的逐漸增加，傳統(tǒng)能源在儲量、環(huán)境污染、能源效率以及成本等方面的約束日益突顯。尋求能源替代，對新能源進行研究和利用已經(jīng)成為全世界的共同主題，也是未來不可逆的能源發(fā)展趨勢。目前尋找新能源的主要路徑是將風(fēng)能、太陽能逐漸納入到電力系統(tǒng)中。太陽能發(fā)電在傳統(tǒng)方式上主要有兩種，一是利用光電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，俗稱光伏發(fā)電，光伏電池的成本高，鋪置面積大，電轉(zhuǎn)換率低；二是利用聚光集熱器將太陽能集聚起來，將來某種工質(zhì)加熱到幾百度，通過熱交換器產(chǎn)生高溫高壓的過熱蒸汽，驅(qū)動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，俗稱為光熱發(fā)電。傳統(tǒng)的光熱發(fā)電，按太陽能采集方式劃分，太陽能熱發(fā)電站主要有塔式、槽式和盤式三類。其中槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前世界最為成熟的，也是商業(yè)化運營規(guī)模最大，應(yīng)用最為廣泛的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。槽式太陽能熱發(fā)電是通過槽式拋物面聚光鏡將太陽光匯聚到焦線所在位置上，在焦線所在處安放管狀吸熱器，吸收聚焦后的太陽能。管狀吸熱器的內(nèi)部流動介質(zhì)(導(dǎo)熱油)被加熱后，流經(jīng)熱交換器加熱水，產(chǎn)生水蒸氣(蒸汽溫度:390°C以上)，借助蒸汽汽輪機產(chǎn)生動力，推動發(fā)電機發(fā)電。采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。因此光熱發(fā)電技術(shù)與太陽能光伏發(fā)電技術(shù)相比具有度電成本低，規(guī)模大，效率高。但是，這樣的的太陽光熱發(fā)電技術(shù)，仍然存在有占用地面面積龐大、高溫高壓工作，儲能保溫成本高，溫度自然下降失效以及受天氣限制的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比傳統(tǒng)的熱電技術(shù)更有優(yōu)勢，從根本上解決了傳統(tǒng)熱電系統(tǒng)的占地面積大、高溫高壓、儲熱難度高的高效利用多種熱源的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)。
[0004]本實用新型所述的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)的工作原理，主要是利用太陽集熱器將太陽的熱能量集中到負壓高效蒸發(fā)器中對高比重的工作介質(zhì)進行加熱蒸發(fā)，使其汽化蒸發(fā)經(jīng)管道上升至一定高度以上的高端冷凝器中冷凝成液態(tài)，并存儲在高端儲液器中，通過流量調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)，使高比重液態(tài)工作介質(zhì)通過高壓管道進入低端處的渦輪發(fā)電機中驅(qū)動渦輪工作從而推動發(fā)電機發(fā)出電力，接著介質(zhì)再回到太陽集熱中吸熱蒸發(fā)，這樣不斷的進行周而復(fù)始的蒸發(fā)向上冷凝儲能下降做工的循環(huán)發(fā)電工作。平時不發(fā)電時，關(guān)閉了流量調(diào)節(jié)閥，只要有陽光或熱量，就將工作介質(zhì)不斷的蒸發(fā)上升至冷凝器中冷凝成大量液態(tài)工作介質(zhì)儲存在高端儲液器中備用，當(dāng)需要發(fā)電時打開流量調(diào)壓閥即可開始穩(wěn)定均勻地發(fā)電工作。
[0005]本實用新型所述的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)，主要由蒸發(fā)換熱器、冷凝換熱器和回?zé)釗Q熱器通過管道將發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)、回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)和熱源系統(tǒng)并聯(lián)在一起組成的一個總的發(fā)電系統(tǒng)。所述的蒸發(fā)換熱器，熱介質(zhì)腔進出口與太陽能熱源的管道相連，冷介質(zhì)腔進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的管道相連；所述的冷凝換熱器的熱介質(zhì)腔進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的管道相連，冷介質(zhì)腔進出口與回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的管道相連；所述的回?zé)釗Q熱器的熱介質(zhì)腔進出口與回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的管道相連，冷介質(zhì)進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)相連。所述的發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)由蒸發(fā)換熱器、冷凝換熱器、自然冷凝器、高端儲液器、流量調(diào)壓閥、渦卷發(fā)電機、低端儲液器、回?zé)釗Q熱器通過管道串接組成一個獨立的負壓密閉循環(huán)系統(tǒng)，同時高端儲液器和低端儲液器之間有平衡管串接連通；所述的回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)由回?zé)釗Q熱器、平衡儲液罐、冷凝換熱器、循環(huán)栗通過管道連接組成一個獨立密閉循環(huán)系統(tǒng)；所述的熱源系統(tǒng)由太陽能熱源通過管道與蒸發(fā)換熱器連接組成。
[0006]工作時，所述的太陽能熱源通入蒸發(fā)換熱器的熱介質(zhì)腔中放熱供應(yīng)熱量；所述的液態(tài)的工作介質(zhì)從低端儲液器中進入回?zé)釗Q熱器的冷介質(zhì)腔中吸收熱量進行預(yù)熱，再進入到蒸發(fā)換熱器的冷介質(zhì)腔中進行大量吸熱蒸發(fā)成汽態(tài)工作介質(zhì)，沿著管道上升進入到高處的冷凝器換熱的熱介質(zhì)腔放熱冷凝成半液態(tài)，然后再經(jīng)過自然冷凝器中進一步冷凝成飽和的液態(tài)工作介質(zhì)，液態(tài)工作介質(zhì)進入高端儲液器中儲積聚，再根據(jù)發(fā)電需要，從打開的流量調(diào)節(jié)閥進入到處于低端處的渦卷發(fā)電機，推動渦卷發(fā)電機旋轉(zhuǎn)工作實現(xiàn)發(fā)電目的；完成發(fā)電做功后的液態(tài)工作介質(zhì)進入到低端儲液器中，又再重復(fù)進入回?zé)釗Q熱器的冷介質(zhì)腔中準備開始下一周的發(fā)電循環(huán)，就這樣不斷的進行周而復(fù)始的蒸發(fā)向上冷凝儲能下降做工的循環(huán)發(fā)電工作；所述的回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)，在所述的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)開始工作時，回?zé)峤橘|(zhì)在冷凝換熱器的冷介質(zhì)腔中吸收了汽態(tài)發(fā)電介質(zhì)的熱量進入到回?zé)釗Q熱器的熱介質(zhì)腔中，將熱量放出置換給從低端儲液器中進入回?zé)釗Q熱器的冷介質(zhì)腔中的液態(tài)工作介質(zhì)，然后再被循環(huán)栗栗入冷凝換熱器中再次吸熱再行周而復(fù)始的回?zé)嵫h(huán)。
[0007]由工作原理可看出，本光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的光熱發(fā)電系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢:
[0008](1)能量儲存穩(wěn)定無流失。因為本工作系統(tǒng)本身是一個密閉的循環(huán)系統(tǒng)，在管路中儲存的是工作介質(zhì)的勢能，只要流量控制閥不開啟，勢能一直保持不變；而傳統(tǒng)的太陽能熱電技術(shù)是儲存熱量，存在著能量自然散失問題；光伏發(fā)電直接儲存的是電能，不是隨電網(wǎng)流失，就是隨著電池逆變而損耗；傳統(tǒng)的抽水儲能則會受日曬消耗抽蓄的影響而導(dǎo)致流失問題。
[0009](2)儲能系統(tǒng)靈活，不受地域限制。從本質(zhì)來說，本實用新型所述的系統(tǒng)儲能類似于抽水儲能，但抽水儲能一直受地理環(huán)境影響，一般只能臨近有上下落差的水源附近。而本系統(tǒng)的儲能則只對高度有要求，所以既能靈活布置于有高度落差的山巒之中，也可以布置于林立的高樓、工業(yè)高塔及電力高塔之側(cè)。
[0010](3)占地面積相對較少，熱源利用多樣化。傳統(tǒng)的太陽能熱電和光電系統(tǒng)都需要很大量的太陽能收集器，占地面積相當(dāng)大；而本實用新型所述的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)的熱源熱品位要求不高只要有60°C就可以工作，則不需要在地面布置大量的收集器，不需要占用太多的地面面積，熱源來源還可以利用各種余熱回收，所以熱源的來源靈活多樣。
[0011](4)制作成本更低。與傳統(tǒng)的太陽能熱電系統(tǒng)相比較，光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)不需要增加追光系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)相對簡潔，成本相對減少。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實新型的系統(tǒng)圖，包括有太陽能熱源01、蒸發(fā)換熱器02、冷凝換熱器03、自然冷凝器04、高端儲液器05、流量調(diào)壓閥06、渦卷發(fā)電機07、低端儲液器08、回?zé)釗Q熱器09、循環(huán)栗10、平衡儲液罐11、平衡管12、加油口 13。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0014]如圖1所示，本實用新型所述的光熱矢量發(fā)電系統(tǒng)，主要由蒸發(fā)換熱器02、冷凝換熱器03和回?zé)釗Q熱器09通過管道將發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)、回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)和熱源系統(tǒng)并聯(lián)在一起組成的一個總系統(tǒng)。
[0015]所述的蒸發(fā)換熱器02，其熱介質(zhì)腔和冷介質(zhì)腔是相對獨立不連通的，熱介質(zhì)腔進出口與太陽能熱源01的管道相連，冷介質(zhì)腔進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的管道相連；
[0016]所述的冷凝換熱器03，其熱介質(zhì)腔和冷介質(zhì)腔是相對獨立不連通的，熱介質(zhì)腔進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的管道相連，冷介質(zhì)腔進出口與回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的管道相連；
[0017]所述的回?zé)釗Q熱器09，其熱介質(zhì)腔和冷介質(zhì)腔是相對獨立不連通的，熱介質(zhì)腔進出口與回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的管道相連，冷介質(zhì)腔進出口與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)相連。
[0018]所述的發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)由蒸發(fā)換熱器02、冷凝換熱器03、自然冷凝器04、高端儲液器05、流量調(diào)壓閥06、渦卷發(fā)電機07、低端儲液器08、回?zé)釗Q熱器09以及連接管道組成，其中用連接管道將設(shè)置在低處的低端儲液器08、回?zé)釗Q熱器09的冷介質(zhì)腔、蒸發(fā)換熱器02的冷介質(zhì)腔、冷凝換熱器03的熱介質(zhì)腔、自然冷凝器04、高端儲液器05、流量調(diào)壓閥06、渦卷發(fā)電機07、低端儲液器08串接成一個密閉式的循環(huán)系統(tǒng)，從設(shè)置在高端儲液器05的加注口 13將系統(tǒng)抽成負壓狀態(tài)，然后從該加注口 13注入工作介質(zhì)，高端儲液器05和低端儲液器08之間設(shè)置有平衡管12連通；
[0019]所述的回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)由回?zé)釗Q熱器09、平衡儲液罐11、冷凝換熱器03、循環(huán)栗10及連接管道組成，其中用連接管道將回