太阳能接收器、发电系统和流体流动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及太阳能接收器、发电系统和流体流动控制装置。一般地描述了使用太阳能接收器的发明专利技术的聚光太阳能发电系统、以及相关装置和方法。一种太阳能接收器，包括：低压流体室，其被配置成在高达2个大气压的压力下操作并且包括流体入口、流体出口、以及用于接收聚光太阳辐射的开口；太阳能吸收器，其被容纳在低压流体室内；以及多个透明物体，其限定了低压流体室的分段壁，其中，通过开口接收的聚光太阳辐射穿过分段壁以及透明物体之间，以传递到低压流体室中并且射到太阳能吸收器上。流体室中并且射到太阳能吸收器上。流体室中并且射到太阳能吸收器上。

【技术实现步骤摘要】
太阳能接收器、发电系统和流体流动控制装置
[0001]本申请是国家申请号为201910414476.2、分案提交日为2019年5月17日、专利技术名称为“太阳能接收器、发电系统和流体流动控制装置”的申请的分案申请。国家申请号为201910414476.2的申请是国家申请号为201710257929.6、分案提交日为2017年4月19日、专利技术名称为“太阳能接收器、发电系统和流体流动控制装置”的申请的分案申请。国家申请号为201710257929.6的申请是国家申请号为201380026864.4、进入中国国家阶段的日期为2014年11月21日、专利技术名称为“用于太阳能发电系统的多储热单元系统、流体流动控制装置和低压太阳能接收器、以及其相关部件和用途”的PCT申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请依据35U.S.C.
§
119(e)要求于2012年3月21日提交的题为“Multi
‑
Thermal Storage Unit Systems and Related Components”的美国临时专利申请系列第61/613,948号的优先权；于2012年3月21日提交的题为“Fluid Flow Control Devices for Solar Power Systems”的美国临时专利申请系列第61/613,947号的优先权；于2012年3月21日提交的题为“Low Pressure Solar Receivers with Double
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Walled Windows and Uses Thereof”的美国临时专利申请系列第61/613,950号的优先权；以及于2012年3月21日提交的题为“Low Pressure Solar Receivers with Segmented Windows and Uses Thereof”的美国临时专利申请系列第61/613,954号的优先权。这些申请中的每个申请通过引起其全部内容出于所有目的被合并到本文中。


[0004]一般地描述了与使用太阳能接收器的聚光太阳能发电相关的系统、装置和方法。

技术介绍

[0005]关于温室气体对全球气候变化的影响的日益关注促进了专注于限制温室气体排放的研究。太阳能发电因在发电源处基本上不产生温室气体而特别吸引人。
[0006]使用太阳能接收器的聚光太阳能发电(CSP)是本领域已知的。简言之，聚光太阳能发电系统使用透镜、反射镜或其他元件以将入射到相对大区域上的阳光集中到称为太阳能接收器的小区域上。集中的阳光可以被用于加热太阳能接收器内的流体。太阳能接收器内的经加热流体可以用于驱动涡轮机发电。

技术实现思路

[0007]一般地描述了使用太阳能接收器的专利技术的聚光太阳能发电系统、以及相关装置和方法。在一些实施方式中，聚光太阳能发电系统包括一个或更多个低压太阳能接收器。在一些实施方式中，聚光太阳能发电系统包括在大气压力或低于大气压力下操作的一个或更多个低压太阳能接收器。另外，提供了利用多个储热单元的专利技术的太阳能发电系统和方法，其可以用于例如提供基本上连续的操作。还描述了其中太阳能接收器和涡轮机保持彼此流体地隔离的系统和方法。在一些实施方式中，提供了流体流动控制装置，其有助于在一个或更
多个储热系统与用于将热从低压流体(例如，约2个大气压或低于约2个大气压)传递至高压布雷顿循环流体(例如，大于约2个大气压)的一个或更多个热交换系统之间的气流的切换。
[0008]在一个方面中，提供了一种发电系统。在一些实施方式中，该发电系统包括：太阳能接收器、压缩机、涡轮机、第一储热系统、第二储热系统、和阀子系统。在某些实施方式中，该阀子系统被配置成使得在第一阀位置，在太阳能接收器与第一储热系统之间存在第一流体通路，并且在压缩机、涡轮机和第二储热系统之间存在第二流体通路；以及在第二阀位置，在太阳能接收器与第二储热系统之间存在第三流体通路，并且在压缩机、涡轮机和第一储热系统之间存在第四流体通路。
[0009]在一些实施方式中，发电系统包括将太阳能接收器与第一储热系统流体地互相连接的第一流体通路；以及将压缩机、涡轮机和第二储热系统流体地互相连接的第二流体通路。在某些实施方式中，第一储热系统与第二储热系统流体地隔离。在一些实施方式中，该系统被配置成使得太阳能接收器在以下时间的至少一部分期间对第一流体通路内的流体进行加热：在涡轮机被用于使用第二流体通路内的流体产生电力期间。
[0010]在某些实施方式中，提供了流体流量控制装置。在某些实施方式中，该流体流量控制装置包括：壳体，其由熔模铸造金属合金构成并且限定流体室，流体室具有第一开口、第二开口和第三开口，每个开口均被配置成允许流体流到流体室中或者从流体室中流出；具有环向表面的盘状构件，在环向表面周围设置有一个或更多个能够拆装的环向密封元件，盘状构件能够旋转地设置在流体室内，以使得一个或更多个环向密封元件中的每一个与流体室的内表面面接，并且使得在第一操作位置盘状构件在流体室内限定了在第一开口与第二开口之间的、与第三开口流体地隔离的流体流动路径，并且在第二操作位置盘状构件在流体室内限定了在第二开口与第三开口之间的、与第一开口流体地隔离的流体流动路径；以及杆部件，其具有：设置在流体室外部的第一端；延伸穿过通过壳体的通道进入流体室内的细长轴；以及连接到流体室内部的盘状构件的第二端，杆部件被配置成使得杆部件的旋转引起盘状构件在流体室内在至少第一操作位置与第二操作位置之间旋转，其中，流体流动控制装置被配置成在1000
°
F至2500
°
F的范围内的温度下操作。
[0011]在一些实施方式中，流体流动控制装置包括：限定流体室的壳体，流体室具有第一开口、第二开口和第三开口，每个开口均被配置成允许流体流到流体室中或者从流体室中流出；具有环向表面的盘状构件，在环向表面周围设置有至少两个环向密封元件，盘状构件能够旋转地设置在流体室内，以使得至少两个环向密封元件中的每一个与流体室的内表面面接，并且使得在第一操作位置盘状构件在流体室内限定了在第一开口与第二开口之间的、与第三开口流体地隔离的流体流动路径，并且在第二操作位置盘状构件在流体室内限定了在第二开口与第三开口之间的与第一开口流体地隔离的流体流动路径；以及杆部件，其具有：设置在流体室外部的第一端；延伸穿过通过壳体的通道进入流体室内的细长轴；以及连接到流体室内部的盘状构件的第二端，杆部件被配置成使得杆部件的旋转引起盘状构件在流体室内在至少第一操作位置与第二操作位置之间旋转。在一些这样的实施方式中，流体流动控制装置被配置成在1000
°
F至2500
°
F的范围内的温度下操作，并且其中，至少两个环向密封元件设置在杆部件连接到盘状构件的位置的相对侧上，任选地其中，两个环向密封元件由钴基材料构成。
[0012]在一些实施方式中，流体流动控制装置包括：壳体，其由熔模精密铸造金属合金构
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电系统，包括：太阳能接收器；压缩机；涡轮机；第一储热系统；第二储热系统；和阀子系统，所述阀子系统被配置成使得：在第一阀位置，在所述太阳能接收器与所述第一储热系统之间存在第一流体通路，并且在所述压缩机、所述涡轮机和所述第二储热系统之间存在第二流体通路；以及在第二阀位置，在所述太阳能接收器与所述第二储热系统之间存在第三流体通路，并且在所述压缩机、所述涡轮机和所述第一储热系统之间存在第四流体通路。2.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述阀子系统包括多个三通阀。3.一种发电系统，包括：第一流体通路，其将太阳能接收器与第一储热系统流体地互相连接；以及第二流体通路，其将压缩机、涡轮机和第二储热系统流体地互相连接，其中，所述第一储热系统与所述第二储热系统流体地隔离，并且所述系统被配置成使得所述太阳能接收器在以下时间的至少一部分期间对所述第一流体通路内的流体进行加热：在所述涡轮机被用于使用所述第二流体通路内的流体产生电力期间。4.一种方法，包括：在太阳能接收器内对压力高达2个大气压的气体进行加热；将所述气体从所述太阳能接收器传输至与所述太阳能接收器流体地连接的储热系统；切换来自所述太阳能接收器的所述气体的流动目的地，使得来自所述太阳能接收器的所述气体被传输至与所述太阳能接收器流体地连接的热交换系统，其中，所述热交换系统被构造和布置成将热能从经所述太阳能接收器加热的所述气体传递至第二流体；以及通过流体地连接在所述热交换系统下游的压力控制鼓风机从所述热交换系统传输所述第二流体。5.一种方法，包括：在太阳能接收器内对压力高达2个大气压的气体进行加热；将所述气体从所述太阳能接收器传输至与所述太阳能接收器流体地连接的热交换系统，其中，所述热交换系统被构造和布置成将热能从经所述太阳能接收器加热的所述气体传递至第二流体；通过流体地连接在所述热交换系统下游的压力控制鼓风机从所述热交换系统传输所述第二流体；以及切换来自所述太阳能接收器的所述气体的流动目的地，使得来自所述太阳能接收器的所述气体被传输至与所述太阳能接收器流体地连接的储热系统。6.一种太阳能接收器，包括：低压流体室，其被配置成在高达2个大气压的压力下操作并且包括流体入口、流体出口以及用于接收聚光太阳辐射的开口；
太阳能吸收器，其被容纳在所述低压流体室内；以及多个透明物体，其限定了所述低压流体室的分段壁，其中，所述分段壁配置有允许流体在所述透明物体之间流动的间隙；其中，通过所述开口接收的聚光太阳辐射穿过所述分段壁并且进入所述低压流体室并射到所述太阳能吸收器上。7.一种流体流动控制装置，包括：壳体，其由熔模铸造金属合金构成并且限定流体室，所述流体室具有第一开口、第二开口和第三开口，每个开口均被配置成允许流体流到所述流体室中或者从所述流体室中流出；具有环向表面的盘状构件，在所述环向表面周围设置有一个或更多个能够拆装的环向密封元件，所述盘状构件能够旋转地设置在所述流体室内，以使得所述一个或更多个环向密封元件中的每一个与所述流体室的内表面面接，并且使得在第一操作位置所述盘状构件在所述流体室内限定在所述第一开口与所述第二开口之间的、与所述第三开口流体地隔离的流体流动路径，并且在第二操作位置所述盘状构件在所述流体室内限定在所述第二开口与所述第三开口之间的、与所述第一开口流体地隔离的流体流动路径；以及杆部件，其具有：设置在所述流体室外部的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯，
申请(专利权)人：威尔逊太阳能公司，
类型：发明
国别省市：