不对称太阳能接收器制造技术

本发明专利技术涉及不对称太阳能接收器(13)，该不对称太阳能接收器(13)适于安装在定日镜(11)塔架太阳能发电厂中，其中，所述接收器(13)适至少于覆盖围绕塔架(12)的180

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不对称太阳能接收器


[0001]本专利技术涉及热力聚光太阳能(Concentrating Solar Power，CSP)技术、聚光太阳能发电厂(solar power plant)
，并且具体地涉及太阳能动力塔架聚光技术。

技术介绍

[0002]聚光太阳能(CSP)技术是用于清洁和可再生发电的重要替代方案。CSP使用太阳的热量——无限制的和日常可用的能源，这允许每产生一千瓦的电将温室气体排放减少大约1kg。容易管理、适应电力市场需求的调度能力和容量使得CSP是可再生技术中最让人感兴趣的技术，并且与化石燃料发电厂相比具有竞争力。目前，有四种主要的CSP技术，即抛物槽技术(Parabolic Trough Technology，PTC)、线性菲涅尔收集器(Linear Fresnel Collector，LFC)、斯特林/碟式系统(Stirling/Dish Systems，SDC)和太阳能塔架(Solar Power Tower，SPT)，SPT也称为中央接收器技术。
[0003]太阳能塔架发电技术主要基于塔架接收聚焦的太阳光。太阳能塔架发电技术使用平面可移动镜(称为定日镜)阵列将太阳光线聚焦在收集器塔架(目标)上。早期的塔架动力系统设计使用这些聚焦的射线来加热水，并通过产生的蒸汽为涡轮机提供动力。较新的设计使用液体钠或其它熔盐(如40％硝酸钾和60％硝酸钠混合物)作为工作流体，这是由于液体钠或其它熔盐的高热容量，液体钠或其它熔盐的高热容量可用于在使用能量使水沸腾以驱动涡轮机之前存储能量。这些设计还允许在太阳不照射时产生电力。
[0004]熔盐塔架太阳能设备使用分布式定日镜场，分布式定日镜场单独地跟踪太阳并通过聚集太阳光以实现高达600℃的温度而将太阳光聚焦在塔架顶部上。因此，接收器系统是能量从场收集器传递到热电环路的接口，因此代表SPT的核心，并且接收器系统的性能直接影响设备生产。
[0005]定日镜通常是以双轴跟踪对太阳进行跟随的稍微凹的镜。根据定日镜相对于接收器的布置，存在两种不同的定日镜场配置。如果接收器采用垂直定向或者如果接收器被封闭在腔体中，则定日镜通常位于接收器的北部，从而配置北部场(对于安装在北半球中的设备)。然而，如果接收器是圆柱形的(如对于具有大量定日镜的大型塔架太阳能发电厂)，定日镜场必须位于塔架周围，从而配置一圆形场或多圆形场。这些配置连同定日镜的行之间的夹层的目的是减少定日镜的阻挡和遮蔽效应，以便提高光学效率并因此降低太阳能场成本。尽管在本领域中定日镜场的操作在全球范围内是很好理解的，但是定日镜场的具体设计是至关重要的，并且定日镜场的具体设计占SPT的总成本的大约45％。然而，由于接收器尺寸及接收器尺寸的限制影响定日镜计算，因此不能单独研究。因此，接收器和定日镜场必须一起研究以最大化设备热效率并最小化定日镜场成本，例如，参见“关于太阳能外部接收器的设计”，M.R.Rodr
í
guez，2015(“On the design of solar external receivers”，M.R.Rodr
í
guez，2015)。
[0006]外部中央接收器放置在塔架顶部，通常配置为由面板制成的360
°
圆柱形管状接收器(用于大型塔架太阳能电站)，其中该圆柱形管状接收器布置垂直的薄壁管。根据流动路
径的构造，熔盐可通过一个面板或两面板进入，使用上流面板和下流面板的组合。与设备的总成本相比，接收器不是非常昂贵，约17％。然而，由于接收器极端的工作条件，接收器是最关键的元件。接收器在管的外表面接收高的入射太阳通量，而在管的内侧，管内的流体处于较低温度。因此，确保接收器的适当寿命是设计SPT的最重要目标之一。由于太阳能通量的不稳定性，这种接收器的设计并不容易，并且大尺寸的定日镜和接收器使得极难确定接收器管上的空间热通量分布。因此，温度分布的精确控制甚至变得更困难。
[0007]对于高温过程，例如通过布雷顿循环或其它热力学过程转化为电，有效利用太阳能需要将所述能量集中到高水平。主要原因是，在高温下，在工作温度下从接收器发射的辐射成为热损失的主要机制，这取决于接收器表面的尺寸和温度。为了提高接收器效率，必须以更高的密度将太阳能引入接收器。为了在接收器孔径处达到高聚光，改善主聚光器(即定日镜场)的性能参数是不够的，而是经常需要二次聚光。在这种情况下，与接收器的次级聚光器(接收器聚光器，Receiver Concentrator，简称为“RC”)耦合的接收器成为组合单元。引入次级聚光器对主聚光器的最佳形状、尺寸和布置具有显著影响。次级聚光器截取由定日镜导向到次级聚光器的大部分能量并且将能量进一步聚集，以便满足特定过程所需的水平，例如“当塔顶接收器设置有次级聚光器时定日镜场的最佳布局，A.Segal，2012(“Optimum layout of heliostat field when the tower
‑
top receiver is provided with secondary concentrators”，A.Segal，2012)中所提到的。然而，引入额外的光学装置在实际中会涉及由于热/光学效应引起的额外能量损失，热/光学效应有例如在次级聚光器的表面处的吸收、排斥、再辐射、对流和溢出。次级聚光器的存在增加了塔架太阳能设备的设计的复杂性。
[0008]文献FR 2438804A1涉及一种太阳能中央接收器或蒸汽发生和过热单元，包括第一和第二系列环形设置的管面板。第一系列包括蒸汽过热管面板，第二系列包括蒸汽发生管面板。第二蒸汽发生管面板被插入在至少一些第一蒸汽过热面板与太阳热源之间。这是为了提供足够的储备余量，用于由于昼夜循环交替和云朵遮蔽引起的瞬时扰动。
[0009]本专利技术通过一种太阳能塔架接收器的新颖设计作为上述问题的替代技术方案，该太阳能塔架接收器通过包括不对称表面来改进已知系统并解决它们相关的问题，该不对称表面允许减少热损失并增加聚光系统的效率。通过使用本专利技术的接收器，也可以实现定日镜场的新颖的南北配置，从而改善已知塔架太阳能设备的一般布置条件。

技术实现思路

[0010]本专利技术通过具有可变几何形状的不对称太阳能接收器来提供对前面部分中描述的问题的解决方案，该不对称太阳能接收器优选地包括具有不同高度的面板结构。通过减小一些太阳能接收面板结构(或模块)的高度，接收器的发射表面在此类区域中被减小，并且因此，由于加热表面的高温引起的辐射热损失也被减小，从而增加接收器效率。
[0011]在一些实施例中，每一面板结构仅由一面板形成，但是在不同的实施例中，每一面板结构也可分成若干整体面板，使得每一面板结构的高度是设置在每一面板结构中的整体面板的数量结果。
[0012]同样，由于不对称太阳能接收器的得以改进的表面分布，定日镜场的南北配置可被进一步优化，通常用于光学质量等于或优于1mrad的定日镜。在这些情况下，并且对于北
半球中的太阳能场，接收器中具有较小高度的面板结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种不对称太阳能接收器(13)，适于在定日镜(11)塔架太阳能发电厂中安装，所述接收器(13)适于至少覆盖围绕塔架(12)的180
°
的角区域，所述接收器(13)的特征在于，所述接收器(13)包括有效表面，所述有效表面包括多个面板结构，其中，所述面板结构中的一个具有低于相邻面板结构的高度，使得用于接收辐射的所述接收器(13)的有效表面密度根据所述接收器(13)在所述接收器(13)所覆盖的角区域上的取向而变化。2.根据前述权利要求所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，所述接收器(13)的面板结构中的至少一个包括一个面板。3.根据权利要求1所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，所述接收器(13)的面板结构中的至少一个包括多于一个的面板，使得所述面板结构的高度是所述面板结构中所包括的面板的数量结果。4.根据前述权利要求所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，至少一个面板是矩形的。5.根据前述权利要求中任一项所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，与其它面板结构相比，所述面板结构中的至少一个在其上端和/或下端被缩短。6.根据前述权利要求中任一项所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，由所述接收器(13)覆盖的角区域为至少270
°
。7.根据前述权利要求中任一项所述的不对称太阳能接收器(13)，其中，由所述接收器(13)覆盖的角区域为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：西多斯咨询和工程有限公司，
类型：发明
国别省市：