一种太阳能斯特林发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能斯特林发电系统，包括碟式聚光器、太阳集热器、储能装置以及斯特林发电机；所述碟式聚光器用于反射汇聚太阳光；所述太阳集热器用于吸收太阳辐射并将太阳能转变为热能；所述太阳集热器与所述储能装置采用柔性高温热管连接；所述储能装置与斯特林发电机采用接触连接。本发明专利技术提供的太阳能斯特林发电系统通过在整体结构上将太阳集热器与储热装置、斯特林发电机分开布置，采用柔性热管将热将太阳集热器与储能装置连接，实现了太阳集热器与储能装置、斯特林发电机的分离，使得储能装置的质量和尺寸不受限制，可实现大容量热量的储存，更适宜用于储能式大功率斯特林发电系统。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能斯特林发电系统
本专利技术涉及太阳能发电
，特别是一种太阳能斯特林发电系统。
技术介绍
随着全球能源消耗的不断增加以及石油等不可再生能源的日益减少，能源短缺已经成为影响人们生活和制约社会发展的重大问题，世界各国都在设法增加对可再生能源的开发和利用。在种类众多的可再生能源中，太阳能资源非常丰富，对太阳能的开发和利用非常重要，尤其是对太阳能发电技术的开发和利用。在太阳能发电技术中，聚光式太阳能斯特林发电因其具有较高的发电效率而得到了大量的研究，应用前景较好。与传统发电站不一样的是，聚光式太阳能斯特林发电是通过聚集太阳辐射获得热能，直接利用热能驱动斯特林机进行发电。当前，聚光式太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：塔式太阳能斯特林发电、槽式太阳能斯特林发电、碟式太阳能斯特林发电。碟式储能式太阳能斯特林发电系统是目前利用率最高的太阳能利用装置，具有环保、清洁无污染、运行成本低的特点；与太阳能光伏发电相比，其太阳能转换效率高、无需逆变装置、系统寿命长的特点，而且通过设计合理的储热装置就可实现二十四小时不间断发电，可在缺水、日照时间长的地区广泛应用使用。相比于槽式系统和塔式系统，带储能的碟式系统能提高土地资源的综合利用率，例如坡地、公路隔离带、楼宇顶层、海岛等。随着斯特林发电机技术的进步，大功率斯特林发电机在太阳能发电系统中得到广泛应用。然而，目前广泛采用的一体式太阳能储热式斯特林发电系统将集热、储热、发电系统集成起来分布于碟式聚光板的聚光点处，这样的发电系统已经难以满足未来的大容量储热及持续不间断发电的需求。虽然，通过增加一体式储热发电装置的尺寸和质量能够实现大功率长时间的储能，但是会对整个系统产生很多不利影响：储热发电装置尺寸增加会减少碟式聚光器的受光面积，降低系统聚光效率，储热发电装置的质量增加提高了太阳光照追踪系统的负荷，并使得整个系统重心提升，不利于整个装置的安装、维修以及力学稳定性。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种太阳能斯特林发电系统。本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统，包括碟式聚光器、太阳集热器、储能装置以及斯特林发电机；所述碟式聚光器用于反射汇聚太阳光；所述太阳集热器用于吸收太阳辐射并将太阳能转变为热能；所述太阳集热器与所述储能装置采用柔性高温热管连接；所述储能装置与斯特林电机采用接触连接。进一步地，所述储能装置包括箱体、相变储能材料、隔热层以及粗热管；所述箱体的两个端面分别为热量入口端面和热量出口端面，所述热量入口端面设有热量入口，所述热量出口端面采用导热性能良好的金属板材制成；所述相变储能材料设于所述箱体的内部；所述粗热管设于所述箱体中轴线位置并贯穿所述箱体；所述粗热管中设有液体工质；所述隔热层设于所述箱体的热量入口端面与所述相变储能材料之间，以及所述粗热管与所述相变储能材料之间。进一步地，所述储能装置中设有细热管，所述细热管的第一端与所述箱体的热量出口端面连接，所述细热管的第二端设于所述相变储能材料内，所述细热管中设有液体工质。进一步地，所述储能装置以及所述斯特林发电机均设于所述碟式聚光器的背面。进一步地，所述相变储能材料包括熔融盐类。进一步地，所述粗热管中的液体工质的蒸发温度高于所述相变储能材料的熔点。进一步地，所述细热管中的液体工质的蒸发温度低于相变储能材料的熔点。本专利技术提供的太阳能斯特林发电系统通过在整体结构上将太阳集热器与储热装置、斯特林发电机分开布置，采用柔性热管将热将太阳集热器与储能装置连接，实现了太阳集热器与储能装置、斯特林发电机的分离，使得储能装置的质量和尺寸不受限制，可实现大容量热量的储存，适宜用于储能式大功率斯特林发电系统。这种结构上的分离，使得影响碟式聚光器受光面积明显减少，提高了碟式聚光器的受光面积和聚光率，并且易于整个系统的扩展和维修。系统的力学稳定性好，重心低，减少了光照追踪系统的负荷；不会产生因聚光系统的运动而对储能装置和斯特林发电机产生影响，最大限度的保护了核心部件。此外，通过合理设计储能装置，通过细热管强化相变材料储热释热速率，粗热管实现热开关效应，提高了整个系统的热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统中的储能装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的又一种太阳能斯特林发电系统中的储能装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统中的储能装置在相变储能过程中的热量传递示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统中的储能装置在相变释放能量过程中的热量传递示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统的热量传递示意图；附图标记说明:100—碟式聚光器；200—太阳集热器；300—储能装置；301—箱体；302—热量入口端面；303—热量出口端面；304—相变储能材料；305—粗热管；306—隔热层；307—细热管；400—斯特林发电机；500—柔性高温热管。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种太阳能斯特林发电系统结构示意图，如图1所示，包括碟式聚光器100、太阳集热器200、储能装置300、斯特林发电机400；所述碟式聚光器100用于反射汇聚太阳光；所述太阳集热器200用于吸收太阳辐射并将太阳能转变为热能；所述太阳集热器200与所述储能装置300采用柔性高温热管500连接；所述储能装置300与斯特林发电机400采用接触连接。为了清楚地解释本专利技术实施例，下面列举一个具体事例。碟式聚光器100由许多抛物面镜片组成，当太阳光照射到碟式聚光器100上，太阳光经碟式聚光器100反射聚集到焦点处，安装在焦点处的太阳集热器200吸收聚集的太阳能并将其转换为热能。由于太阳集热器200与储能装置300通过柔性高温热管500连接，太阳集热器200中的热量会加热高温柔性热管500的蒸发段，柔性高温热管500管芯内的液体工质受热蒸发带着热量沿着中心通道流向与相变储能装置200相接的冷凝段，在冷凝段，蒸汽凝结成液体，同时释放潜热并将热量传输给相变储能装置200，在毛细力的作用下，柔性高温热管500冷凝段中的液体工质回流到蒸发段，形成一个回路，实现了将大量热量从太阳集热器200快速传到相变储能装置300。由于储能装置300与斯特林发电机400直接接触连接，热量经过储能装置300直接传输给斯特林发电机400，供斯特林电动机400直接发电使用，多余的热量则储存在储能装置300中，在没有日光照射的情况下为斯特林电机300提供热能从而发电。以大功率25KW的斯特林本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能斯特林发电系统，其特征在于，包括碟式聚光器、太阳集热器、储能装置以及斯特林发电机；所述碟式聚光器用于反射汇聚太阳光；所述太阳集热器用于吸收太阳辐射并将太阳能转变为热能；所述太阳集热器与所述储能装置采用柔性高温热管连接；所述储能装置与斯特林发电机采用接触连接。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能斯特林发电系统，其特征在于，包括碟式聚光器、太阳集热器、储能装置以及斯特林发电机；所述碟式聚光器用于反射汇聚太阳光；所述太阳集热器用于吸收太阳辐射并将太阳能转变为热能；所述太阳集热器与所述储能装置采用柔性高温热管连接；所述储能装置与斯特林发电机采用接触连接。2.根据权利要求1所述的太阳能斯特林发电系统，其特征在于，所述储能装置包括箱体、相变储能材料、隔热层以及粗热管；所述箱体的两个端面分别为热量入口端面和热量出口端面，所述热量入口端面设有热量入口，所述热量出口端面采用导热性能良好的金属板材制成；所述相变储能材料设于所述箱体的内部；所述粗热管设于所述箱体中轴线位置并贯穿所述箱体；所述粗热管中设有液体工质；所述隔热层设于所述箱体的热量入口端面与所述相变储能材料之...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢玉明，赵亮，王泽，刘鑫，陈晟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11