一種并網式家用碟式斯特林太陽能熱發電系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碟式斯特林太陽能熱發電領域，尤其是一種并網式家用碟式斯特林太陽能熱發電系統。
【背景技術】
[0002]隨著煤炭、石油、天然氣等不可再生資源的逐漸枯竭與環保要求的不斷提高，國際社會開始強烈地關注能源危機和溫室氣體的排放帶來的全球氣候變暖問題。太陽能作為一種清潔無污染的可持續能源，與常規能源相比，它可以無限使用，不會枯竭，而且安全無害，只要加以收集、轉換即可直接使用，因而在開發利用過程中有著顯著優勢，可以預見在后化石燃料時代其必將成為人類社會主要的利用能源之一。
[0003]按集熱器類型的不同太陽能熱發電系統可分為槽式、塔式和碟式三種系統。在所有太陽能熱發電技術，碟式太陽能熱發電系統具有最高的光熱轉換效率(85%左右)和光電轉換效率(31%左右)。碟式太陽能熱發電系統具有高效、模塊化和具備組成混合發電系統的能力等特點，既可以作為分布式系統單獨供電，也可以并網發電。
[0004]利用碟式發電技術發電具有巨大的潛在市場。利用該技術可使1平方公里的沙漠具有每年發電300GWh (3億度電)的潛力，相當于一個每天的發電量為75MW的燃煤或燃氣電廠，由此每年能夠節省75萬桶原油，減少約25萬噸二氧化碳，2千多噸二氧化硫，近4千噸氮氧化合物的排放。由于碟式發電系統具有節能、環保的特點，該技術受到各國的重視，在提倡綠色能源的環境下具有廣闊的市場。
[0005]碟式斯特林太陽能熱發電系統還可以設計成光氣互補型，實現在沒有陽光的條件下通過燃燒可燃氣體發電的目標，達到系統24小時連續發電的目的，這是光伏發電所不具備的功能。此外，該系統對場地的平坦性要求低，因此應用范圍非常廣泛。
[0006]基于以上優點及現狀，這為碟式斯特林太陽能熱發電系統應用于家庭進行并網發電提供了可能。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是:提供一種并網式家用碟式斯特林太陽能熱發電系統及控制方法，適合廣大陽光充足地區家庭。
[0008]本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種碟式斯特林太陽能熱發電系統，其特征在于:它包括碟式聚光器、斯特林發電機、支撐骨架和太陽追蹤系統，其中:
所述的碟式聚光器由扇形聚光反射鏡片拼接接成一旋轉拋物面結構，蝶式聚光器通過支撐骨架支撐，斯特林發電機的吸熱器位于碟式聚光器的焦點；
所述的太陽追蹤系統包括太陽角度采集裝置、數據處理器和傳動機構，其中太陽角度采集裝置將采集到的太陽角度信息傳遞給數據處理器進行分析，從而控制傳動機構調整蝶式聚光器的方位角和高度角。
[0009]按上述系統，所述的太陽方位角采集裝置包括GPS接收器和光電傳感器，所述的光電傳感器設置在蝶式聚光器邊緣。
[0010]按上述系統，所述的吸熱器表面為黑鉻鍍層。
[0011]—種并網式碟式斯特林太陽能熱發電系統，其特征在于:它包括若干個設置在屋頂的上述碟式斯特林太陽能熱發電系統。
[0012]按上述方案，所述的碟式斯特林太陽能熱發電系統個數為4個，分別設置在屋頂的東南西北4個方位角。
[0013]按上述方案，所述的太陽方位角采集裝置包括GPS接收器和4個光電傳感器，所述的4個光電傳感器分別設置在4個碟式斯特林太陽能熱發電系統的蝶式聚光器邊緣。
[0014]上述一種并網式碟式斯特林太陽能熱發電系統的控制方法，其特征在于:它包括以下步驟:
根據GPS接收器計算出太陽高度角和方位角，確定太陽當前的位置；輸出PWM信號，驅動傳動機構，使碟式聚光器達到預期位置，并采用光電傳感器的數據進行精度補償，完成視日運動軌跡追蹤；
斯特林發電機的吸熱器從蝶式聚光器的焦點采集熱能，從而轉換為電能發電；
當光電傳感器采集的數據低于預設的光線閾值時，停止運行，切換為其它供電方式。
[0015]按上述方法，采用光電傳感器的數據進行精度補償的具體方法如下:
對東、西方位角的光電傳感器采集的數據進行比較，經比較器后輸出方位角偏差信號，根據方位角偏差信號對太陽的方位角進行補償，直至輸出的方位角偏差信號為0 ;
對南、北方位角的光電傳感器采集的數據進行比較，經比較器后輸出高度角偏差信號，根據高度角偏差信號對太陽的高度角進行補償，直至輸出的高度角偏差信號為0。
[0016]本發明的有益效果為:
1、通過采用本發明的系統及方法，提供一種小型的發電系統，適合廣大陽光充足地區家庭，同時能夠自動調整蝶式聚光器的角度，提高發電效率。
[0017]2、吸熱器表面材質為吸熱性良好的黑鉻鍍層，可最大化吸收和利用太陽光。
[0018]3、設定了最小經濟發電光照強度要求，當光照強度過低時，系統自動停止運行，可利用其它供電方式繼續運行。
【附圖說明】
[0019]圖1為發明一實施例單個碟式發電系統的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明一實施例的布置方式圖。
[0021]圖3為本發明在屋頂布置的俯視圖。
[0022]圖4為本發明光電二極管追蹤太陽的原理圖。
[0023]圖中:1-交流發電機，2-斯特林發動機，3-發電機支架，4-碟式聚光器，5-方位角控制機，6-底座，7-聚光器支架，8-光電傳感器，9-高度角控制機，10-傳動軸，11-底座固定支架12-碟式斯特林太陽能熱發電系統，13-屋頂。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實例和附圖對本發明做進一步說明。
[0025]一種碟式斯特林太陽能熱發電系統，如圖1所示，它包括碟式聚光器4、斯特林發電機(如圖交流發電機1和斯特林發動機2共同組成)、支撐骨架和太陽追蹤系統，其中:所述的碟式聚光器4由扇形聚光反射鏡片拼接接成一旋轉拋物面結構，蝶式聚光器4通過支撐骨架支撐，斯特林發電機的吸熱器位于碟式聚光器的焦點，通過發電機支架3與支撐骨架連接；本實施例中，支撐骨架包括聚光器支架7和底座固定支架11，碟式斯特林太陽能熱發電系統通過底座6固定在屋頂之類的高處。
[0026]所述的太陽追蹤系統包括太陽角度采集裝置、數據處理器和傳動機構，其中太陽角度采集裝置將采集到的太陽角度信息傳遞給數據處理器進行分析，從而控制傳動機構調整蝶式聚光器的方位角和高度角。本實施例中，所述的太陽方位角采集裝置包括GPS接收器和光電傳感器8，所述的光電傳感器8設置在蝶式聚光器4邊緣。其中傳動機構包括方位角傳動機構和高度角傳動機構，方位角傳動機構由方位角控制機5通過傳動軸10帶動聚光器支架7轉動，高度角傳動機構由高度角控制機9帶動伸縮桿運動，從而調整蝶式聚光器4的高度角。
[0027]為了提高發電效率，碟式聚光器4材質為表面平滑的高品質反光材料，且聚焦比大于1000:1，所述的吸熱器表面為黑鉻鍍層，保證了太陽光得以充分的利用。
[0028]一種并網式碟式斯特林太陽能熱發電系統，如圖2和圖3所示，它包括若干