会聚的太阳能电力系统技术方案

会聚的太阳能电力系统。用于会聚和储存太阳能的系统和方法被提供。供该系统和方法使用的太阳能接收器，可以包含用于保持诸如相变材料的太阳能吸收材料的容器，以及被放置在该容器之上的冷却的盖，用于使沿该盖的下侧被收集的汽化的相变材料凝结和收集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能电力系统和方法，用于以高温把太阳能会聚并储存在充满流体的接收器中。该储存的能量可以用于发电。
技术介绍
当前流行使用的大规模太阳能会聚器和储存系统，通常包含太阳能反射器场地， 使光聚焦到塔式安装的接收器结构上。该接收器结构可以是直接吸收型(如，向下流过竖直表面的熔化盐)或管型(如，用流过管的水)。该热储存媒体吸收热能，并在水的情形下转变成蒸气，或者可以用于产生蒸气，供常用的蒸气涡轮机系统用于发电。被加热的媒体可以被转移到保温的储存箱，以便当太阳不再照射时，来自储存箱的热的媒体，可用于为动力循环(power cycle)提供热量。太阳能电力塔有诸多不足之处，从负面影响它们的经济性。例如，由于接收器中锅炉管是不保温的并暴露于周围环境，这样的系统因空气对流和从热的表面的辐射，招致高的热损耗。此外，储存媒体必须被向上抽运到锅炉的标高，这要求相当大的抽运电力。结果是，太阳能塔式系统的整个效率，是相对低的-约20%。再有，建造支承该笨重接收器的太阳能电力塔的投资费用是高的。塔式安装的接收器的一些缺点，在另外的系统中已被克服，这些系统的塔支承二次反射镜，把太阳能再引进地面上的接收器，或者最好是部分地被埋入地面的接收器。在消极方面，二次反射镜的使用还降低太阳能转换为热能的效率。为了使二次反射镜不致因过热而损坏，该系统的效率进一步受二次反射镜能够承受的最大太阳能密度的约束。对太阳能电力系统储存高能量密度能力的附加的约束，是由储存媒体处于化学稳定的温度范围造成的。目前使用的熔化盐合成物，诸如硝酸盐混合物，当温度接近600° C时分解，因此限制最大温度，从而限制该系统的能量储存密度和接收器下游的动力循环的效率。因此，需要的太阳能电力系统是有利于高效太阳能转换、高密度能量储存和耐用又连续的电力供应，最好是低投资费用的。
技术实现思路
本专利技术提供会聚的太阳能电力系统和方法，这些系统和方法同时解决上述太阳能电力系统的许多问题和限制。在不同的实施例中，这些系统和方法，利用含有(通常是高温的)太阳能吸收材料，诸如相变材料的太阳能接收器，与太阳能会聚器系统结合起来，该太阳能吸收材料起热储存媒体的作用。该太阳能会聚器系统可以由定日镜的阵列形成，该定日镜阵列反射并会聚太阳光进入接收器。在该接收器中，太阳辐射全被该吸收材料的至少一部分体积吸收，并由此转换为能够立即被储存的热能，而且被应用于，例如，作为过程热量的源，产生供常用的蒸气循环系统发电的蒸气，或使工作流体在脱盐循环中预热。在某些实施例中，接收器被(至少部分地)埋入地面，地面提供绝热，从而使基于地面的接收器成为比塔式安装的接收器更为经济的热库。定日镜可以被置于接收器之上的标高上(例如，在山坡上)，有效地作为有小面的向下射束光学装置(faceted beam-downoptic)起作用。该配置消除与向下射束系统关联的费用和复杂性，该向下射束系统通常包含大的二次塔式基础的双曲形反射镜和在塔的基座上许多初级的会聚功率收集器(powercollector)。该接收器可以包含开口容器，用于保持相变材料“槽”或“池”，以及置于该容器之上的盖，以限制相变材料由于汽化带来的损耗和帮助把被捕获的太阳能保留在接收器中。把热储存媒体包含在箱型容器中而不是锅炉管中，允许使用能够承受更高温度的容器材料和构造，且此外通常还相对便宜。该盖可以包含冷却系统，以利于汽化的相变材料(通常是 熔化盐合成物)凝结和保存，由此使材料损耗最小。凝结的相变材料可以在盖的下侧形成反射层。由容器和/或盖形成的结构，可以包含单个入口孔，太阳辐射被引导通过该孔进入。任选的跨越该入口孔的空气帘，可以进一步降低或防止能量和相变材料从该接收器损耗，以及防止相变材料被含尘和污物的空气污染。换种方式，该接收器可以包含门，用于例如，随太阳辐射的强度而打开和关闭该入口孔。在某些实施例中，该热储存媒体是熔化盐合成物，它在超过700° C的温度，而最好高达至少1000° C的温度上是化学稳定的。要把熔化盐中储存的热量转移到工作流体，该合成物的一部分可以与较冷的熔化盐混合，用于把混合物的温度降低到足够低的值，以便能引导它通过常用的产生水蒸汽的热交换器。在通过热交换器之后，该盐被回收，进入接收器和/或较冷的熔化盐的储存循环。换种方式，为达到更高的热力学效率，回热式热交换器可以被使用，在该回热式热交换器中，来自该箱的热的盐，把热量转移到从蒸气发生器热交换循环中返回的较冷的盐。在一些实施例中，该盐混合物在接近或超过700° C的温度上进入热交换器，有利于合理地高效的直接空气布雷顿(Brayton)动力循环的使用，该布雷顿动力循环不要求水冷。在一些实施例中，接收器中熔化盐按需要从容器的顶部被抽运，向蒸气发生器或其他动力循环提供大体上恒定的动力输入(power input)ο来自蒸气发生器的冷的盐被抽运到容器的底部。该容器可以包含保温的分隔板，该分隔板在该容器内的被热致分层的热的和冷的层之间提供物理的和热的屏障。该分隔板可以沿轴向上、下移动，允许熔化盐通过该板和容器壁之间的环形间隙空间(cIearance space )，越过该板移动，使热的和冷的盐的体积保持在需要的温度范围中(例如，在大体上恒定的温度上)，以便连续操作。结果是，即使太阳不再照射时，容器中盐的平均温度下降，也能够提供高温的蒸气。此外有利的是，因为容器中盐的总体积不变化，盐的顶表面仍然在太阳场(solar field)的焦点上。按照不同的实施例的太阳能电力系统，提供能量储存，对有云遮挡或夜间缺乏太阳光进行补偿。因此，它们有助于昼夜不停地满足基本负荷动力需求(power needs)，无需大量燃烧矿物燃料的支持或高成本的(且尚未可用)试验性电池储存器。结果是，本文公开的不同的太阳能电力系统不但提供能量节省，而且为公用电力公司提供显著的免安装的容量。一方面，本专利技术提供会聚的太阳能电力系统，包含基于地面的太阳能接收器，以及多个定日镜，这些定日镜被配置成使它们把射入的太阳辐射直接反射(即，没有进一步的反射)，通过接收器孔进入接收器的内部。该接收器适合容纳太阳能吸收材料(该太阳能吸收材料本身可以是该系统的部件)，用于使太阳能转换为热量。该太阳能吸收材料可以包含或实质上由相变材料组成，该相变材料可以是半透明的，并可以按液体形式包含熔化盐(诸如，举例说，氯化物盐、氟化物盐、碳酸盐、亚硝酸盐、或它们的混合物)。在某些实施例中，该熔化盐是氯化物盐，而该相变材料还包括氢氧化物，以便当该熔化盐与潮湿空气接触时，降低HCl的生成。此外,在一些实施例中，该太阳能吸收材料包含纳米粒子混合物，以改善该吸收材料的太阳辐射吸收特征。定日镜可以被定位在接收器的孔上方的一定标高上(例如在山坡上)，并被定向，以便通过该孔穿过的或被聚焦的太阳辐射，主要地被引导到太阳能吸收材料的表面上。该 接收器可以至少部分地被埋入地面。在一些实施例中，该接收器包含容器和被置于该容器之上的盖。定日镜于是可以被置于接收器以下的一定标高上并被定向，以便穿过该孔的太阳辐射被引向该盖的下侧。该基于地面的接收器和定日镜一起，可以被配置成有利于加热太阳能吸收材料到在约600° C到至少约1000° C范围内的温度。另一方面，本专利技术针对一种太阳能转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·H·斯洛克姆，J·布昂吉诺，C·W·福斯博格，D·S·科德，A·T·帕克森，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：