一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统，设置一吸热部，吸热部的向阳端用于吸收太阳能，颗粒换热器设置在吸热部的背阴端一侧；并设置热管，蒸发端与吸热部传热接触，冷凝端与颗粒换热器内的颗粒传热接触。由蒸发端内液相的相变工质吸收吸热部的热量并蒸发为气相的相变工质后，进入冷凝端与颗粒换热器内的冷颗粒进行换热并冷凝为液相的相变工质流回蒸发端，而被加热的热颗粒则可通过颗粒换热器的输出端输出至下一外部设备。采用吸热部对太阳能进行吸收，并由热管内的相变工质作为中间换热介质，蒸发后将热量传递给颗粒并使得颗粒升至所需的温度，具备较高的效率，解决了现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。解决了现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。解决了现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统


[0001]本技术属于太阳能热发电
，尤其涉及一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统。

技术介绍

[0002]太阳能是一种绿色可持续的清洁能源，因而可能成为一种未来理想的主力能源。太阳能热发电由于配套大规模廉价储能技术，因此电力输出平滑稳定可调度，具有广泛的应用前景。
[0003]固体颗粒吸储热技术是一种新型太阳能吸储热技术，是第三代塔式光热发电研究的主流技术之一，其主要优势体现在：固体颗粒可以同时满足吸热、传热和储热的需求；颗粒的成本较低；颗粒吸热温度高，可达1000℃；颗粒的存储和输送不需要采用价格高昂的金属材料，降低了设备成本。
[0004]根据太阳能加热颗粒的方式，颗粒吸热器可以分为直接加热式和间接加热式。颗粒换热依赖于导热，因此换热效率偏低，导致常规间接加热式吸热器的热效率较低。因此，现有的主流技术是利用太阳能直接加热颗粒。直接加热式吸热器最理想的结构为腔式吸热器，但颗粒流量难以控制，导致吸热后的颗粒温度不均匀，影响储换热系统使用。另外，腔式吸热器在吸热效率方面具有一定的优势，但镜场规模扩大后截断效率大幅降低，导致综合热效率反而不存在优势。因此，腔式吸热器适用的电站规模通常较小。
[0005]目前熔盐吸热器普遍采用外接式吸热器。相比于腔式吸热器，外接式吸热器综合热效率受镜场规模的影响较小，适用于更大装机规模光热电站，单位规模的投资成本也较低。另外外接式吸热器也更有利于圆镜场布置，有利于提高土地利用率。
[0006]现有的腔式吸热器吸热效率在50％～85％之间，截断效率只有80％左右，综合热效率约为40％～68％。
[0007]综上所述，颗粒吸储热技术虽然具有巨大的应用前景，但需要解决颗粒综合热效率偏低，颗粒吸热温度的稳定控制及大规模电站应用等问题。

技术实现思路

[0008]本技术要解决的技术问题是提供一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统，以解决现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。
[0009]为解决上述问题，本技术的技术方案为：
[0010]本技术的一种外接式颗粒吸热器，包括吸热部、热管和颗粒换热器；
[0011]所述吸热部包括向阳端和背阴端，所述颗粒换热器设置在背阴端一侧；
[0012]所述热管的蒸发端与所述吸热部传热接触；所述热管的冷凝端与所述颗粒换热器内的颗粒传热接触；
[0013]其中，所述蒸发端内填充有相变工质，所述相变工质的蒸发温度高于所述颗粒换热器内流通的颗粒的温度。
[0014]所述向阳端为吸热部接收太阳光的一端，所述背阴端为吸热部上与向阳端相对的另一端。
[0015]本技术的外接式颗粒吸热器，所述吸热部的向阳端设置为固体吸热层，背阴端设置为导热层；
[0016]所述蒸发端与所述导热层传热接触。
[0017]本技术的外接式颗粒吸热器，单个或数个所述吸热部围设于所述颗粒换热器四周。
[0018]本技术的外接式颗粒吸热器，所述蒸发端设有若干第一翅片。
[0019]本技术的外接式颗粒吸热器，所述冷凝端设有若干第二翅片。
[0020]本技术的外接式颗粒吸热器，所述热管为闭式脉动热管。
[0021]本技术的外接式颗粒吸热器，所述热管上设有单向阀。
[0022]本技术的外接式颗粒吸热器，所述颗粒换热器的数量至少为两个，所述背阴端包括横向排列的至少两个换热区域，不同所述颗粒换热器与不同的换热区域对应；
[0023]各所述颗粒换热器的颗粒输出端均设有颗粒流量调节阀。
[0024]本技术的外接式颗粒吸热器，所述颗粒换热器的数量至少为两个，不同所述颗粒换热器与不同吸热部对应；
[0025]各所述颗粒换热器的颗粒输出端均设有颗粒流量调节阀。
[0026]本技术的外接式颗粒吸热器，所述相变工质为汞及其合金或钠及其合金或钾及其合金或铯及其合金或硫及其化合物。
[0027]本技术的一种太阳能发电系统，包括上述任意一项所述的外接式颗粒吸热器。
[0028]本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0029]1、本技术一实施例通过设置一吸热部，吸热部的向阳端用于吸收太阳能，颗粒换热器设置在吸热部的背阴端一侧；并设置热管，蒸发端与吸热部传热接触，冷凝端与颗粒换热器内的颗粒传热接触。由蒸发端内液相的相变工质吸收吸热部的热量并蒸发为气相的相变工质后，进入冷凝端与颗粒换热器内的冷颗粒进行换热并冷凝为液相的相变工质流回蒸发端，而被加热的热颗粒则可通过颗粒换热器的输出端输出至下一外部设备。采用吸热部对太阳能进行吸收，并由热管内的相变工质作为中间换热介质，蒸发后将热量传递给颗粒并使得颗粒升至所需的温度，具备较高的效率。而腔式吸热器吸热效率在50％～85％之间，截断效率只有80％左右，综合热效率约为40％～68％。本实施例的吸热部整体均可接受太阳辐射照射，截断效率高达95％以上，而热管内的相变工质传热能力极强，颗粒换热效率达99％，因此综合热效率比腔式吸热器高，解决了现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。
[0030]2、本技术一实施例为外接式吸热器，相比腔式吸热器，可采用圆镜场布置，大幅提高土地利用率，且更有利于更大装机规模的电站建设。
[0031]3、本技术一实施例个颗粒换热器相互独立，可根据不同角度的太阳辐射进行差别控制，有利于实现颗粒温度均匀。
[0032]4、熔盐吸热器在冷启动时需要进行电伴热以防止熔盐冻堵，另外熔盐吸热器在DNI值较低时也存在冻堵的风险，导致光资源利用率大大降低(85％左右)，而电伴热也导致
厂用电增加，降低了上网电量。而本实施例中相变工质在启动前为液相，相变工质和颗粒均无需提前预热，可实现冷启动，在DNI 较低时也可通过降低颗粒流量利用，大大增加了光资源利用率。
[0033]5、本技术一实施例中，相变工质采用相变驱动循环，无需额外动力来源，也无需增加厂用电。
[0034]6、本技术一实施例中，闭式脉动热管传热可仅利用工质潜热，放热段和吸热段温度几乎无变化，大大减小了热冲击，增加了闭式脉动热管的使用寿命。
[0035]7、本技术一实施例中，蒸发管和冷凝管上均设置翅片，可实现小面积高热流密度的换热，能迅速将固体吸热层的热能转移至颗粒，减小吸热器尺寸，降低设备重量和成本。
[0036]8、本技术一实施例中，固体吸热层采用耐高温非金属吸热材料，如氧化镁、刚玉等，价格低廉且耐热震性能强。无需高强度合金材料，大大降低了吸热器的造价。另外，吸热材料本身具有一定的蓄热能力，在天气波动时为颗粒流量控制提供移动的缓冲时间，保证了颗粒温度的均匀性。
附图说明
[0037]图1为本技术的外接式颗粒吸热器的横向剖视图；
[0038]图2为本技术的外接式颗粒吸热器的示意图；
[0039]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外接式颗粒吸热器，其特征在于，包括吸热部(1)、热管和颗粒换热器(7)；所述吸热部(1)包括向阳端和背阴端，所述颗粒换热器(7)设置在背阴端一侧；所述热管的蒸发端(2)与所述吸热部(1)传热接触；所述热管的冷凝端(5)与所述颗粒换热器(7)内的颗粒传热接触；其中，所述蒸发端(2)内填充有相变工质，所述相变工质的蒸发温度高于所述颗粒换热器(7)内流通的颗粒的温度。2.如权利要求1所述的外接式颗粒吸热器，其特征在于，所述吸热部(1)的向阳端设置为固体吸热层(101)，背阴端设置为导热层(102)；所述蒸发端(2)与所述导热层(102)传热接触。3.如权利要求1所述的外接式颗粒吸热器，其特征在于，单个或数个所述吸热部(1)围设于所述颗粒换热器(7)四周。4.如权利要求1所述的外接式颗粒吸热器，其特征在于，所述蒸发端设有若干第一翅片(3)。5.如权利要求1所述的外接式颗粒吸热器，其特征在于，所述冷凝端设有若干第二翅片(6)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞明锋，章晓敏，宓霄凌，
申请(专利权)人：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：