一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台，该工作平台包括：双轴旋转跟踪太阳子系统和工作介质回路子系统，待检测槽式太阳能集热器，其安装在双轴旋转跟踪太阳子系统中，双轴旋转跟踪太阳子系统调整待检测槽式太阳能集热器的倾角和方位角，实现对太阳的二维跟踪，工作介质回路子系统通过管路与待检测槽式太阳能集热器的集热管接通，组成测试循环工质回路。本实用新型专利技术通过二维太阳能跟踪和温度调节，有效规避余弦损失和散热损失对太阳能集热过程的影响，提高槽式太阳能集热器光学效率的检测精度，同时采用通用化设计思想和机械结构，能够满足不同型号、尺寸的槽式太阳能集热器的检测需求，适应性较好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能聚光集热装置的性能检测
，尤其涉及一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台。
技术介绍
中国作为世界上最大的发展中国家，各个领域都处于快速发展阶段，随之带来的是现阶段惊人的能源消耗量。我国的一次能源生产总量从2000年的13.51亿吨标准煤增长至2013年的34亿吨标准煤，年一次能源消耗量也由2000年的14.55亿吨标准煤增长至2013年的37.5亿吨标准煤，其中水电、核电和风电等清洁能源的生产量和消耗量为3.71亿吨标准煤和3.68亿吨标准煤，仅占总量的10.91％和9.81％。同时我国的能源结构以煤炭等化石能源为主，石油和天然气等优质能源仍然严重依赖进口，截止至2014年，我国的石油和天然气的对外依存度已达到59.2％和32.2％，能源安全问题也尤为突出。面对当前能源短缺和环境污染等制约我国经济社会长期稳定的瓶颈问题，大力发展可再生能源以逐步替代煤炭等化石能源已经成为我国和世界其他各国促进节能减排和实现能源可持续发展的共同选择。另外，如何实现可再生能源的规模化开发利用和提高能源利用效率也已成为当前亟待解决的问题。大规模的太阳能热发电应用始于美国的加州,而新开发地区大部分在南欧、北非和中东地区，这些地区有着丰富的太阳能资源，便宜的土地和电量需求。从1985年开始，美国在加州沙漠地区相继建成了9座槽式太阳能热发电站，总容量354MW，年发电量近1.1GWh，电站的年效率达到11.5～13.6％。西班牙Andasol-1是典型的槽式太阳能热发电站，于2008年并网发电，装机容量为50MW，集热装置采用EuroTrough150集热器，反射镜由德国的Flabeg公司提供，真空集热器分别由以色列Solel公司提供50％和德国sehott公司提供50％，并以以导热油作为导热工质，汽轮机采用西门子50MW再热式汽轮机。我国的太阳能资源非常丰富，年太阳能辐射值约为1050～2450kW·h(m2·a)，大于1050kW·h(m2·a)的地区占国土面积的96％以上。我国的年平均日太阳辐射量为180W/m2，平均日太阳辐射量的分布趋势表现为西高东低。在我国的西藏、青海和新疆等西部地区，太阳能资源极为丰富，年日照时间更是在3000小时以上，属世界太阳能资源丰富地区之一，这些为大力开发利用太阳能等可再生能源奠定了资源基础。由于太阳能的能量密度较低，需对太阳能进行聚光后再利用，以获取较高温度的热能，该过程需要借助聚焦型集热器。太阳能聚光系统主要包括可移动的反射镜和太阳能追踪装置，根据聚光类型可分为抛物槽式、线性菲涅尔式、塔式和碟式，其中前两种采用线聚光方式，而后两者采用点聚光方式，其中槽式太阳能集热装置的应用范围最为广泛。目前太阳能热发电的主要问题是成本高和效率低，槽式和塔式太阳能热发电成本是是常规能源发电成本的3～5倍，其主要原因有以下三个方面：1、发电成本的80％来自于初投资，而其中超过一半的投资来自于大面积的光学反射装置和昂贵的接收装置，这些装置制造和安装成本较高；2、太阳能热发电系统的发电效率低，年太阳能净发电效率为10～16％，在相同的装机容量下，较低的发电效率需要更多的聚光集热装置，增加了投资成本，同时电站的运行和维护成本较高；3、由于太阳能供应不连续、不稳定，需要在系统中增加蓄热装置，大容量的电站需要庞大的蓄热装置，造成整个电站系统结构复杂，成本增加。槽式系太阳能集热装置线聚焦方式利用槽式抛物面聚光镜将太阳光聚焦到管状集热器上，用以加热集热管内的工质，工质可以用水、导热油或者熔融盐，采用单轴跟踪方式。由于结构原因，槽式系统聚光比一般为40～100，其集热温度一般300～450℃，槽式系统可采用并联方式将加热的介质予以汇集，因此单机容量可以较大，其不足之处是聚光比较低，集热管散热面积大。因而系统总效率较低。如何提高槽式太阳能系统的集热性能也已成为太阳能研究领域的重要课题。光学效率作为太阳能集热器的重要性能参数，表征镜场设计和制造过程的完善程度。光学损失是槽式太阳能集热过程的主要热损失项之一，精确检测光学效率，对后续改进槽式太阳能集热器的结构和性能有着非常重要的意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术存在的问题，本技术提供了一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台，用以准确且快速检测槽式太阳能集热器的光学效率。(二)技术方案根据本技术的一个方面，提供了一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台，该工作平台包括：双轴旋转跟踪太阳子系统90，其中，待检测槽式太阳能集热器10安装在双轴旋转跟踪太阳子系统90中，包括：抛物聚光反射镜11和集热管12，该双轴旋转跟踪太阳子系统90调整待检测槽式太阳能集热器10的倾角和方位角，实现其对太阳的二维跟踪；工作介质回路子系统，其通过管路与待检测槽式太阳能集热器10的集热管12接通，组成测试循环工质回路。优选地，本技术工作平台中，双轴旋转跟踪太阳子系统90包括：底部平台96和平面旋转滑轨97，平面旋转滑轨97位于双轴旋转跟踪太阳子系统90的底部，具有环形凹槽，在其上部为底部平台96，底部平台96的下方装有滑动装置，滑动装置被卡嵌至平面旋转滑轨97的环形凹槽内，并前后滑动实现底部平台96的平面旋转，进而实现对待检测槽式太阳能集热器10方位角的调节。优选地，本技术工作平台中，双轴旋转跟踪太阳子系统90还包括：转轴支撑杆91、第一支撑架92、第二支撑架92’、集热管支架93和镜面支撑架94，第一支撑架92和第二支撑架92’分别位于底部平台96的两侧边中点；转轴支撑杆91的两端位于第一支撑架92和第二支撑架92’上，转轴支撑杆91均匀设置多具竖直的集热管支架93，其中的两具集热管支架93位于转轴支撑杆91的两端，集热管12安装在集热管支架93上，转轴支撑杆91的两侧为镜面支撑架94，镜面支撑架94用以支撑和固定抛物聚光反射镜11；其中，转轴支撑杆91为可旋转结构，通过旋转转轴支撑杆91，实现对待检测槽式太阳能集热器10倾角的调节。优选地，本技术工作平台中，第一支撑架92和第二支撑架92’的高度根据待检测槽式太阳能集热器10的几何尺寸进行调整；镜面支撑架94采用可调节的机械结构，其形状根据抛物聚光反射镜11的几何尺寸进行调节；集热管支架93采用可伸缩的机械结构，其高度根据不同抛物聚光反射镜11的焦距进行调节。优选地，本技术工作平台还包括：数据采集分析及控制系统，该数据采集分析及控制系统包括：传感器组80，其包括：多个温度信号采集元件，其采集测试循环工质回路中工作介质的温度信息；以及流量信号采集元件84，其采集测试循环工质回路中工作介质的流量信息；数据采集分析及控制终端70，其根据所采集的工作介质温度信息和流量信息，对工作介质温度进行调节。优选地，本技术工作平台中，传感器组80包括：第一温度信号采集元件81、第二温度信号采集元件82、第三温度信号采集元件83、流量信号采集元件84；第一温度信号采集元件81安装在待检测槽式太阳能集热器10的集热管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台，其特征在于，该工作平台包括：双轴旋转跟踪太阳子系统(90)，其中，待检测槽式太阳能集热器(10)安装在双轴旋转跟踪太阳子系统(90)中，包括：抛物聚光反射镜(11)和集热管(12)，该双轴旋转跟踪太阳子系统(90)调整待检测槽式太阳能集热器(10)的倾角和方位角，实现其对太阳的二维跟踪；工作介质回路子系统，其通过管路与待检测槽式太阳能集热器(10)的集热管(12)接通，组成测试循环工质回路。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试槽式太阳能集热器光学效率的工作平台，其特征在于，该工作平台包括：
双轴旋转跟踪太阳子系统(90)，其中，待检测槽式太阳能集热器(10)安装在双轴旋转跟踪太阳子系统(90)中，包括：抛物聚光反射镜(11)和集热管(12)，该双轴旋转跟踪太阳子系统(90)调整待检测槽式太阳能集热器(10)的倾角和方位角，实现其对太阳的二维跟踪；
工作介质回路子系统，其通过管路与待检测槽式太阳能集热器(10)的集热管(12)接通，组成测试循环工质回路。
2.根据权利要求1所述的工作平台，其特征在于，双轴旋转跟踪太阳子系统(90)包括：底部平台(96)和平面旋转滑轨(97)，
平面旋转滑轨(97)位于双轴旋转跟踪太阳子系统(90)的底部，具有环形凹槽，在其上部为底部平台(96)，底部平台(96)的下方装有滑动装置，滑动装置被卡嵌至平面旋转滑轨(97)的环形凹槽内，并前后滑动实现底部平台(96)的平面旋转，进而实现对待检测槽式太阳能集热器(10)方位角的调节。
3.根据权利要求2所述的工作平台，其特征在于，双轴旋转跟踪太阳子系统(90)还包括：转轴支撑杆(91)、第一支撑架(92)、第二支撑架(92’)、集热管支架(93)和镜面支撑架(94)，
第一支撑架(92)和第二支撑架(92’)分别位于底部平台(96)的两侧边中点；
转轴支撑杆(91)的两端位于第一支撑架(92)和第二支撑架(92’)上，转轴支撑杆(91)均匀设置多具竖直的集热管支架(93)，其中的两具集热管支架(93)位于转轴支撑杆(91)的两端，集热管(12)安装在集热管支架(93)上，转轴支撑杆(91)的两侧为镜面支撑架(94)，镜面支撑架(94)用以支撑和固定抛物聚光反射镜(11)；
其中，转轴支撑杆(91)为可旋转结构，通过旋转转轴支撑杆(91)，实现对待检测槽式太阳能集热器(10)倾角的调节。
4.根据权利要求3所述的工作平台，其特征在于，第一支撑架(92)和第二支撑架(92’)的高度根据待检测槽式太阳能集热器(10)的几何尺寸进行调整；
镜面支撑架(94)采用可调节的机械结构，其形状根据抛物聚光反射镜(11)的几何尺寸进行调节；
集热管支架(93)采用可伸缩的机械结构，其高度根据不同抛物聚光反射镜(11)的焦距进行调节。
5.根据权利要求4所述的工作平台，其特征在于，还包括：数据采集分析及控制系统，该数据采集分析及控制系统包括：
传感器组(80)，其包括：多个温度信号采集元件，其采集测试循环工质回路中工作介质的温度信息；以及流量信号采集元件(84)，其采集测试循环工质回路中工作介质的流量信息；
数据采集分析及控制终端(70)，其根据所采集的工作介质温度信息和流量信息，对工作介质温度进行调节。
6.根据权利要求5所述的工作平台，其特征在于：
传感器组(80)包括：第一温度信号采集元件(81)、第二温度信号采集元件(82)、第三温度信号采集元件(83)、流量信号采集元件(84)；
第一温度信号采集元件(81)安装在待检测槽式太阳能集热器(10)的集热管(12)的进口端，第二温度信号采集元件(82)安装在待检测槽式太阳能集热器(10)的集热管(12)的出口端，第三温度信号采集元件(83)安装在工作介质冷却器(20)的出口端，流量信号采集元件(84)安装在待检测槽式太阳能集热器(10)的集热管(12)的进口端；
数据采集分析及控制终端(70)，其传感信号输入端连接第一温度信号采集元件(81)、第二温度信号采集元件(82)、第三温度信号采集元件(83)、流量信号采集元件(84)，其控制信号输出端连接制冷机(40)和工质泵(30)，该数据采集分析及控制终端(70)接收第一温度信号采集元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启斌，白章，金红光，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11