一種具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置。該裝置的技術方案給出了基座與傾斜集熱柱與儲能箱與斯特林機之間最佳的位置連接關系，解決了現有技術中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負荷；同時，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，從而提高了整個系統的集熱效率；將斯特林機設置在儲能箱的一側可以很好地解決斯特林機的散熱問題；并且將石墨層作為集熱及導熱的材料，將擴容增量的硫酸鈉作為無機物相變蓄熱材料，可以使斯特林機始終處于一種穩定的工作狀態。
【專利說明】
一種具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種能延長太陽能蝶式發電設備發電時間的裝置，具體地說是一種具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置。
【背景技術】
[0002]低成本高性能的儲熱技術的應用是當前光熱發電可以與光伏發電相競爭的最大優勢。自光熱發電開始實現規模化開發以來，儲熱就開始在其中扮演重要角色。數十年來，儲熱技術也在經歷著演變，但至今，熔鹽儲熱依舊是最具性價比和最成熟的儲熱技術。但我們還需看到的是，新興的儲熱技術也在逐步獲得發展。
[0003]較為古老的如Ruths儲熱技術，也稱之為蒸汽儲熱，對高壓過熱水蒸汽進行存儲。這種技術已經在PSlO和PS20兩座塔式光熱電站中進行了應用，實踐證明其成本高昂，推廣價值較低。
[0004]熔鹽儲熱是唯一實現商業化大規模應用的儲熱技術。但熔鹽儲熱也擁有自身的缺點和局限性，如不能實現超過550攝氏度以上的運行溫度，高于此溫度將氣化;熔點較高，約在250攝氏度左右，容易出現凍堵事故等。
[0005]目前來看，比較有潛力的新興儲熱技術當推石墨儲熱，澳大利亞的Graphi te能源公司和西班牙Sener公司都在對這項技術進行研發。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，并已經建成了一個3MW的Lake Cargelligo示范性項目。其將吸熱系統與儲熱系統集成在了一起，在集熱塔上，熱量接收器的內部即為石墨材料，其承擔著吸收部分熱能后與水換熱產生蒸汽，另一部分熱能同時進行儲熱的雙向任務。整個熱量接收和儲熱系統內部充入氬氣以防止氧化。Graphite能源公司總經理Nick Bain表示，“我們的首要目標是設法增加儲熱溫度”。
[0006]SENER正在研究高效經濟的固態石墨儲熱解決方案。據Sunshot網站對該項目的介紹信息:這種儲熱技術理論上可在超過800攝氏度、甚至高達1650攝氏度的溫度下穩定應用，無寄生性能源消耗，預期壽命可達30年。
[0007]瑞士Air light能源公司利用空氣作為傳熱介質，利用娃石進行儲熱。其宣稱可實現的儲熱溫度約達650攝氏度。該公司的研發總監Gianluca Ambrosetti表示，“最大的優勢是這項技術相對簡單并可以實現較高的溫度。”
[0008]中國專利文獻CN103256737A公布了體重太陽能熱水器儲熱式水箱，其主要技術方案是，該水箱內部裝有發熱體和儲熱體，儲熱體內部密封有可選的硫酸鈉相變儲熱材料。
[0009]中國專利文獻CN013525373A公布了一種復合定形相變儲熱材料及制備方法，其主要技術方案是，該復合材料以多孔材料為支撐材料，無機水合鹽為相變材料，通過多孔材料的毛細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構中制備
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[0010]然而，如何使得太陽能熱發電盡快能夠達到:平價上網、變補充能源為替代能源。這是目前太陽能熱發電行業尤為關注的問題。經過鄂爾多斯2012年的十臺并網型的示范工程證明了斯特林熱機的穩定，同時也證明了采用斯特林熱機作為太陽能發電系統的配置是事宜的，從整體設備及它產生的技術效果看，太陽能碟架系統的制備工藝及設置在碟架上的儲熱裝置其位置的設定是關鍵的因素。
[0011 ]例如，在野外不受控環境下，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，仍然是個巨大的挑戰；
[0012]又例如，太陽的輻射本身就是一個不斷在變化的變量，加上大氣本身質量的變化和影響，這就使得系統能否得到穩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生的，如此，這就很難、或者說不可能給斯特林發動機提供穩定的工作環境。這樣也加大了對斯特林機調整的挑戰。
[0013]目前采用的碟架系統需要綜合考慮發動機的振動與碟架本身的諧振的問題;需要考慮風載荷;需要支撐斯特林機及發電機的負荷;需要足夠的穩定精度保證熱量的采集;還需要足夠的低成本保證項目的經濟性。
【發明內容】
[0014]本實用新型所要解決技術問題是提供一種具有儲熱裝置的太陽能碟式發電裝置，該方法是基于現有的太陽能蝶式發電裝置，重新設計系統的結構布局，最終以減少碟架承重、提高碟架雙軸追蹤效率、儲熱蓄能穩定、延長系統發電時間為目的，從而改變野外環境下的現有技術中太陽能蝶式發電裝置運行效率不高的問題。
[0015]為此，本實用新型解決所述問題的技術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、帶有無機物相變蓄熱材料的儲能箱、斯特林機、集熱柱、集熱器、碟架;其特征是，在所述基座上設置儲能箱，所述集熱柱設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，所述集熱器設置在集熱柱的頂端;所述斯特林機設置所述儲能箱的一側;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的黃道角。
[0017]優選的在所述集熱柱距儲能箱三分之一處的柱體位置上設有一個定位安裝標志。
[0018]優選的，所述帶有無機物相變蓄熱材料的儲能箱，由箱體、設置在箱體內的無機物相變蓄熱材料的盛裝殼體構成。
[0019]優選的，所述的無機物相變蓄熱材料是Na2SO4,。
[0020]優選的，所述的盛裝殼體是石墨層筒體。
[0021]相比現有技術，本實用新型產生的積極效果是:由于本實用新型的技術方案給出了基座與傾斜集熱柱與儲能箱與斯特林機之間最佳的的位置連接關系，解決了現有技術中的碟架頭重腳輕的問題，亦即大大減輕了碟架的負荷；同時，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系統的集熱效率;將斯特林機設置在儲熱箱的一側可以很好地解決斯特林機的散熱問題;并且將石墨層作為集熱及導熱的材料，將擴容增量的硫酸鈉作為無機物相變蓄熱材料，可以使斯特林機始終處于一種穩定的工作狀態。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型涉及裝置的整體結構；
[0023]圖2是關于圖1中的儲能箱與石墨筒體的結構關系示意圖；
[0024]圖3是現場裝配本裝置的作業流程示意圖。
[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，4-集熱柱，41-定位安裝標志，5-集熱器，6-碟架，7-鏡片。
【具體實施方式】
[0026]正是由于現有運行的太陽能蝶式發電設備在動態工作時常常出現集熱效率不高、斯特林機熱機后散熱率低下、碟架易變形的問題。如若能解決，則打開了太陽能發電行業正式邁進并網的大門。基于此、究其因，實際上在蝶式太陽能發電設備的設計、制造、生產領域，現有的技術態勢已趨于成熟。但為何設備運行時尤其是運行一段時間后總是出現發電效率不高的問題呢。細分析并經過反復的驗證，原來問題的結癥出在設備安裝的程序不合理、設備中各部件的相互位置及連接關系穩定性差、儲熱方式不佳。
[0027]針對現況，以下實施例提供的技術方案將予以逐一解決。參見圖1、圖2和圖3，本實用新型主要的技術貢獻在于將具有儲熱裝置的太陽能碟式裝置如何恰當的設置:首先勘探、確定地形，建立2m2至36 m2范圍內的鋼筋水泥基礎，在該基礎上設立一個帶有旋轉機構的基座I，從俯視角度看，基座I的頂部相當于一個旋轉平臺，在這個平臺上再通過吊裝機械將儲能箱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，這個傾斜角就是相對基座所在地的春分時的黃道角，或者說是集熱柱4的中心線指向的角度。接著，繼續通過吊裝機械將集熱器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志41的集熱柱4上，該定位標記應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，在太陽能發電裝置運行一段時間后可以觀察定位標志41是否被碟架遮擋，若是則可立即進行碟架的位置調整；同時，為了便于記憶，更為了太陽能碟式發電系統工作時碟架不會出現共振現象，現場作業時可以以定位標志41作為標準將集熱柱的長度按三個等分確距，確保碟架在集熱柱上的位置不會出現偏差。
[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，在本實施例中選的是六棱微弧鏡片。
[0029]雖然在太陽能蝶式發電領域大都采用斯特林機，但是該設備是很“嬌氣”的，它對工況環境要求是很高的，否則隨著碟架的轉動，它的散熱效果會出現很大的偏差。故此，本例中刻意將集熱柱4設置在基座1(旋轉平臺)上，而斯特林機3則設置在基座1(旋轉平臺)的一側，或者相對直接懸空地把斯特林機3安裝在儲熱箱2的一側邊。
[0030]為斯特林機提供穩定的工作環境是儲能箱的職責。因此，在安裝儲熱箱之前，有必要先將無機物相變蓄熱材料經箱體入口裝入箱內。然而，化學性質穩定問題是本例對選擇什么樣的相變儲熱材料要優先考慮的問題，尤其在熔融溫度與分解溫度相差較大，熔融時蒸汽壓又很小時，無機物相變蓄熱材料的熱分解就少，化學腐蝕性也少且使用壽命就長；故，當相變潛熱能力較大時就容易滿足儲熱時間長的要求。以上要求皆與斯特林機穩定工作相關聯;另外，考慮到無機物相變材料的相變溫度應適合于斯特林熱機的工作溫度，還要考慮到若大面積建設太陽能發電基地對相變儲熱材料有大批量需求時，材料的成本也可以接受。故，本例采用的無機物相變儲熱材料是硫酸鈉Na2SO4,它的工作參數是:954° C/小時、失重0.056 mg/hr、蒸氣壓4.74*10—4 torr。
[0031]在實施本例之前，本實用新型選擇加工成圓柱形的石墨層作為集熱及導熱的材料;施工時把它放入在儲能箱內的呈圓筒形狀的石墨罐體24內。當本例中的反射鏡的聚熱溫度在1000° 01300° C的范圍時，石墨層的工作性質依然穩定，而儲熱材料本身的融化溫度也是穩定的。所以只要在儲能箱的石墨罐體內多放置些硫酸鈉，就可以保證儲熱箱溫度的恒定;即直接為斯特林熱機的穩定工作提供了一個良好的工況環境。
【主權項】
1.一種具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置，其特征是，所述裝置具有:基座、帶有無機物相變蓄熱材料的儲能箱、斯特林機、集熱柱、集熱器、碟架;其特征是，在所述基座上設置儲能箱，所述集熱柱設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，所述集熱器設置在集熱柱的頂端;所述斯特林機設置所述儲能箱的一側;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.根據權利要求1所述的具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置，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有一個定位安裝標志。3.根據權利要求1所述的具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置，其特征是，所述帶有無機物相變蓄熱材料的儲能箱，由箱體、設置在箱體內的無機物相變蓄熱材料的盛裝殼體構成。4.根據權利要求3所述的具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置，其特征是，所述的無機物相變蓄熱材料是Na2SO4,。5.根據權利要求3所述的具有儲能箱的太陽能碟式發電裝置，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
【發明人】王旭, 宋家正
【申請人】王旭, 宋家正