碟式太阳能热发电系统的原理与构造

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基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究

基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究

基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究引言:能源危机和环境保护是当今全球面临的重大挑战。

解决这些问题的关键之一是开发可再生能源,如太阳能。

太阳能发电是一种环保、可持续的能源选择,但传统太阳能电池在转化效率和稳定性方面仍然面临一些问题。

因此,研究人员一直在寻找新的途径来提高太阳能的利用效率。

本文将着重介绍基于碟式太阳能热发电系统的热电联供技术研究。

1. 碟式太阳能热发电系统的原理碟式太阳能热发电系统又被称为太阳碟发动机,其基本原理是将碟式聚光器(集热器)利用太阳能将光能聚焦在一个小区域上,使得该区域能量密度极高,并通过吸热转化为热能。

碟式聚光器通常由多个镜片组成,可以跟踪太阳运动以最大程度地吸收太阳能。

通过驱动发电机或蒸汽涡轮,将热能转化为电能,实现太阳能的高效利用。

2. 碟式太阳能热发电系统的优势与传统的平板太阳能电池相比,碟式太阳能热发电系统具有以下几个优势:(1)高效:碟式聚光器将太阳能聚集在一个小区域内,光线密度大大提高,可以实现较高的转换效率。

(2)稳定性:由于碟式太阳能热发电系统可以自动跟踪太阳运动,因此可以在不同时间、不同角度下都能够吸收到最大量的太阳能,这使得系统的稳定性更高。

(3)灵活性:碟式聚光器可以根据需求进行调整,以适应不同聚光倍率和功率要求,从而满足各种应用场景的需求。

3. 碟式太阳能热发电系统的应用(1)热电联供系统:碟式太阳能热发电系统可以同时产生电能和热能。

在热电联供系统中,热能可以用于供暖、热水或其他加热需求,电能可以用于满足建筑物的电力需求。

这种方法不仅提高了能源利用效率,还减少了对传统能源的依赖。

(2)工业生产:碟式太阳能热发电系统可以应用于工业生产,例如太阳能热镀膜系统、太阳能热炉等。

这些系统可以利用太阳能提供高温热源,满足工业生产中的高温需求。

(3)农业应用:碟式太阳能热发电系统还可以被用于温室农业,提供充足的热能和电能,为植物的生长提供合适的环境。

4. 碟式太阳能热发电系统的研究进展当前,关于碟式太阳能热发电系统的研究主要集中在以下几个方面:(1)改进聚光器设计:研究人员正在改进碟式聚光器的材料和结构,以提高其聚光效率和耐候性。

碟式太阳能热发电系统的原理与构造

碟式太阳能热发电系统的原理与构造

碟式太阳能热发电系统的原理与构造芃摘要:碟式太阳能热发电系统由碟式抛物面聚光镜、接收器、斯特林发动机、发电机组成,本文介绍了碟式抛物面聚光镜的结构,并介绍了碟式太阳能接收器的原理与结构。

关键字:碟式太阳能发电系统,碟式抛物面反射镜,直接加热式太阳能接收器,间接加热式太阳能接收器,池沸腾接收器,相变式太阳能加热器,斯特林发动机碟式太阳能热发电系统主要由碟式聚光镜、接收器、斯特林发动机、发电机组成,目前峰值转换效率可达30%以上,是一种有前途的太阳能热利用装置。

1. 碟式抛物面反射镜碟式太阳能热发电系统采用旋转抛物面汇聚太阳光,旋转抛物面是抛物线绕轴线旋转形成的面。

与抛物面轴线平行的光线照射到镜面时,光线会聚焦到焦点,在焦点放置的物体会被加热到很高的温度,见图1。

图1 旋转抛物面聚光镜每个碟式太阳能热发电系统都有一个旋转抛物面反射镜用来汇聚太阳光,圆形的反射镜像碟子一样,故称为碟式反射镜。

由于反射镜面积小则几十平方米,大则数百平方米,很难造成整块的镜面,是由多块镜片拼接而成。

一般几kW的小型机组用多块扇形镜面拼成园形反射镜,如图2左侧照片;也有用多块园形镜面组成,如图2右侧照片。

大型的一般用许多方形镜片拼成近似园形反射镜,如图3照片所示。

图2 网上的碟式太阳能系统照片图3 网上的碟式太阳能系统照片拼接用的镜片都是抛物面的一部分,不是平面,多块镜面固定在镜面框架上,构成整片的旋转抛物面反射镜。

整片的旋转抛物面反射镜与斯特林机组支架固定在一起,通过跟踪转动装置安装在机座的支柱上,斯特林机组安装斯特林机组支架上,机组接收器在旋转抛物面反射镜的聚焦点上,见图4。

跟踪转动装置由跟踪控制系统控制,保证抛物面反射镜对准太阳,把阳光聚集在斯特林机组的接收器上。

关于跟踪知识请浏览“鹏芃科艺”网站()的“聚光太阳能热利用”栏目“太阳的视运动与跟踪”章节。

在该栏目的“碟式太阳能热发电系统”章节有碟式太阳能热发电系统动画,可在线观看或下载。

碟式斯特林太阳能热发电系统1

碟式斯特林太阳能热发电系统1

碟式斯特林太阳能热发电系统
汇报说明
一、碟式斯特林太阳能发电系统系统概述
碟式斯特林太阳能热发电系统包括聚光器、接收器、热机、支架、跟踪控制系统等主要部件。

系统工作时,从聚光器反射的太阳光聚焦在接收器上,热机的工作介质流经接收器吸收太阳光转换成的热能,使介质温度升高,即可推动热机运转,并带动发电机发电。

斯特林热发电系统的效率非常高,最高光电转换效率可达30%,其单机容量较小,一般在5~25kW之间,适合建立分布式能源系统,特别是在农村或一些偏远地区具有更强的适应性。

二、华电电科院开展的碟式斯特林太阳能发电项目介绍
华电电科院计划在青海格尔木建设一个98kWp(10台10kW)的斯特林光热电站,嵌入到在整个10MW光伏电站中。

每台斯特林发电系统都配有整流器,将输出的400V/50Hz的交流电整流成直流电,如图所示,然后10台为一组配逆变器,将输出电能逆变成符合电网要求的交流电,最后通过变压器将电压升直10kV,送入高压电网。

三、与华电电科院合作前景
碟式斯特林热发电系统的发电效率是光伏发电的2倍左右,成本约4万元/千瓦,实现国产化后,成本可降到2万元/千瓦,届时成本和光伏相当,而其发电量是光伏的2倍,按目前国家实行的1元/kWh上网电价,其利润较光伏发电高很多,应用前景广阔。

目前,华电电科院已经和瑞典厂家签订了12台斯特林发电机购买协议,其中10台用于在青海格尔木建设一个98kW的光热电站,另外2台放在其负责的国家能源局分布式能源中心研究核心部件的国产化技术。

集团公司拥有良好的机械加工基础,可以和华电电科院共同开展斯特林发电机的国产化合作,抢占国内光热发电市场。

基于碟式太阳能热发电系统的低温余热利用研究

基于碟式太阳能热发电系统的低温余热利用研究

基于碟式太阳能热发电系统的低温余热利用研究1. 引言太阳能是一种可再生的、清洁的能源资源,可以作为未来可持续能源的重要替代品。

碟式太阳能热发电系统是一种新兴的太阳能利用技术,能够将太阳光直接转化为高温热能,并进一步转化为电能。

然而,在碟式太阳能热发电系统中,由于热发电过程中会产生较为丰富的低温余热资源,如何有效利用这些低温余热成为了当前研究的重要课题。

2. 碟式太阳能热发电系统的工作原理碟式太阳能热发电系统由反射器、聚光器和转子组成。

反射器通过反射和集中太阳光,使其聚焦到聚光器上。

聚光器是包含工作流体的圆盘,其受到聚光太阳光的加热,将低温流体转化为高温高压蒸汽。

蒸汽驱动转子旋转,并通过发电机产生电能。

在热发电过程中,碟式太阳能热发电系统会产生大量的低温余热。

如何利用这些低温余热成为了当前的研究热点。

3. 低温余热利用的现状在传统碟式太阳能热发电系统中,低温余热一般被放置在冷却设备中散热,这种方法没有充分利用低温余热的潜力,造成了可再生能源的浪费。

因此,研究人员开始尝试寻找更加有效的低温余热利用方式。

4. 低温余热利用的技术路径4.1 空气预热通过在热发电过程中使用部分低温余热对供气进行预热,可以提高热发电系统的热效率。

这种方式可以减少燃料消耗,降低碟式太阳能热发电系统对外部热源的依赖。

4.2 储能技术利用低温余热对蓄热材料进行储能是另一种低温余热利用的途径。

通过热储罐的设计和优化,可以将低温余热储存起来,当需要时再释放热能进行电力或热能供应。

4.3 制冷技术利用低温余热进行制冷是一种具有潜力的利用方式。

通过适当的技术调整,可以将低温余热转化为低温制冷效应,满足特定场所的冷却需求,如制冷设备、空调系统等。

4.4 高温降温将低温余热通过传热技术降温到适宜的温度范围,可以提供给特定行业或生活领域进行加热或水热供应。

5. 低温余热利用技术的优化与挑战低温余热利用技术的优化主要包括器件设计的改进、能源转换效率的提高、系统耦合与协调性的优化等方面。

碟式太阳能热发电系统的光热转换机制研究

碟式太阳能热发电系统的光热转换机制研究

碟式太阳能热发电系统的光热转换机制研究太阳能作为一种绿色、可再生的能源资源,受到了广泛关注。

随着对能源需求的不断增长,人们对太阳能利用的研究也在不断深入。

碟式太阳能热发电系统作为一种新型的太阳能利用技术,具备高效、节能、环保的特点,受到了学术界和工业界的关注。

碟式太阳能热发电系统主要由碟式反射器、锥形太阳能集热器、热传输介质和工作负载组成。

其中,碟式反射器是碟式太阳能热发电系统的核心部件,起到聚焦太阳光线的作用。

锥形太阳能集热器负责将太阳光线聚焦到焦点上,并将热能传递给工作负载。

热传输介质则起到传导热量的作用。

碟式太阳能热发电系统的光热转换机制主要包括吸收、传导、辐射和对流四个过程。

首先是吸收过程,太阳光线经过碟式反射器聚焦到锥形太阳能集热器上,集热器表面的吸收涂层吸收阳光中的热能。

吸收涂层通常采用高吸收率、低发射率的材料,以增强吸收效果。

吸收的热能随后通过传导过程传递到热传输介质中。

在传导过程中,热传输介质的温度逐渐升高,传导热量从高温到低温的地方。

为了提高传导效率,可以使用具有较高导热性能的介质,并设计合适的传热路径。

碟式太阳能热发电系统中的第三个过程是辐射。

当热传输介质受热后,其表面会产生热辐射,将热能以电磁波的形式辐射出去。

这部分辐射热量既可以通过空气传递,也可通过反射器和集热器传递给工作负载。

合理设计和优化反射器的形状和材料,可以减少辐射热量的损失。

最后一个过程是对流,当热传输介质表面温度较高时,周围的空气会受热膨胀,形成对流现象。

对流可以带走部分热量,降低热传输介质表面的温度。

因此,在设计碟式太阳能热发电系统时,应考虑对流的影响,提高系统的效率。

碟式太阳能热发电系统的光热转换机制研究不仅可以增加对该技术的理解,还有助于优化设计和提高系统的效率。

目前的研究工作主要集中在提高吸收涂层的吸收效率、优化传导和辐射的传热性能、减少对流损失等方面。

值得注意的是,碟式太阳能热发电系统的光热转换效率受到诸多因素的影响,如太阳辐射强度、大气温度和湿度等。

碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计

碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计

碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计随着能源需求的不断增长和对可再生能源的关注,太阳能热发电系统成为一种受到广泛关注的清洁能源解决方案。

碟式太阳能热发电系统作为一种较新的技术,具有高效能源转换和灵活的布局特点。

本文旨在讨论碟式太阳能热发电系统的总体规划与布局设计。

1. 碟式太阳能热发电系统概述碟式太阳能热发电系统是一种利用太阳能将热能转换为电能的技术。

它基于碟式聚光器将太阳光线集中到接收器上,通过热力工质吸收太阳能并进行工质循环使发电机组产生电能。

相比于传统平板式太阳能热电系统,碟式系统具有更高的能量转换效率和更小的占地面积。

2. 总体规划碟式太阳能热发电系统的总体规划主要包括选择适宜的区域、确定设施规模和布局、以及与电网的连接计划。

首先,选择适宜的区域是关键。

考虑到太阳能资源的充足性和地形条件的便利性,应选择日照时间长、阳光充足的地区进行建设。

此外,地形应尽量平坦,以便安放太阳能碟片和相关设施,并提供最佳的碟片聚光效果。

其次,确定设施规模和布局。

根据需求和可用空间,确定碟式太阳能热发电系统的规模和数量,同时考虑到系统的可扩展性和后续运维需求。

为确保系统的高效运行,设施之间的布局应考虑最大程度的太阳能收集效率,避免遮挡和互相干扰。

最后,与电网的连接计划。

由于碟式太阳能热发电系统是一种分布式能源系统,与电网的连接非常重要。

在总体规划阶段,应考虑如何将系统的发电能力与电网的需求相匹配,并制定合理的电力调度和传输方案。

此外,也需要考虑系统的稳定性和可靠性,采取适当的备份和保护措施,以应对可能发生的故障和突发情况。

3. 设备布置和排列方式碟式太阳能热发电系统的设备布置和排列方式对系统的运行效率和空间利用率具有重要影响。

以下是几种常见的布置方式:首先,线性排列布局。

将碟式太阳能发电系统安排成一行或多行,并保持一定的间距。

这种布置方式适合较大的场地,能够更充分地利用太阳能资源,但也会占据较大的土地面积。

简析蝶式太阳能热发电系统与其他太阳能发电技术的区别与优势

简析蝶式太阳能热发电系统与其他太阳能发电技术的区别与优势蝶式太阳能热发电系统是一种新兴的太阳能发电技术,广受关注和研究。

它与其他太阳能发电技术相比,具有许多独特的区别和优势。

本文将对蝶式太阳能热发电系统和其他太阳能发电技术进行简析,从技术原理、发电效率、建设成本以及环境友好性等方面进行比较与评价。

首先,从技术原理的角度来看,蝶式太阳能热发电系统采用了光热转换技术,利用反射镜将阳光聚焦到一个集热器上,集热器中的工作流体被加热并转化为蒸汽,由蒸汽驱动涡轮机发电。

而传统的光伏发电技术则是通过将太阳能直接转化为电能,利用光伏电池板将太阳光转化为电流。

因此,蝶式太阳能热发电系统相对于光伏发电技术来说,在技术原理上更加复杂,但也更具有潜力和可扩展性。

其次,蝶式太阳能热发电系统在发电效率方面具有一定的优势。

由于利用了光热转换技术,蝶式太阳能热发电系统可以更高效地利用太阳能,转化为电能。

研究表明,蝶式太阳能热发电系统的发电效率可以达到40%左右,远高于光伏发电技术的平均效率。

同时,蝶式太阳能热发电系统可以利用蓄热技术,将多余的热能储存起来,以便在夜间或阴天继续发电,提高了系统的稳定性和可靠性。

在建设成本方面,蝶式太阳能热发电系统相对于光伏发电技术来说较高。

由于该系统涉及到复杂的反射镜、集热器和蒸汽涡轮等设备,建设和维护成本相对较高。

而光伏发电技术则相对简单,所需设备较少,建设和维护成本较低。

然而,随着技术的发展和推广应用,蝶式太阳能热发电系统的成本有望逐渐降低,使其更加具有竞争力。

此外,蝶式太阳能热发电系统相对于其他太阳能发电技术来说,在环境友好性方面具有一定的优势。

由于该系统不涉及对环境有害的物质的使用,不会产生有害废气和废渣等污染物,减少了对环境的负面影响。

与传统的化石能源相比,太阳能发电技术无疑是更加环保和可持续的能源选择。

综上所述,蝶式太阳能热发电系统与其他太阳能发电技术相比,具有独特的区别和优势。

它采用光热转换技术,具有较高的发电效率和良好的环境友好性,但在建设成本方面相对较高。

碟式太阳能主要系统的工艺流程及主要设备

碟式太阳能主要系统的工艺流程及主要设备简介碟式太阳能是一种利用太阳能进行加热、蓄热和产热的系统。

它主要由太阳能集热器、热储罐、管路系统和控制系统等组成。

本文将详细介绍碟式太阳能系统的工艺流程及主要设备。

工艺流程碟式太阳能系统的工艺流程包括以下几个步骤:1. 太阳能集热器的工作原理太阳能集热器是碟式太阳能系统的核心组件。

它通过吸收太阳辐射热能,将其转化为热能。

太阳能集热器通常由一系列平行排列的玻璃盘和背板组成,玻璃盘上涂有吸热涂层,可以将太阳辐射吸收并转化为热能。

2. 热储罐的作用热储罐用于储存被太阳能集热器收集到的热能。

它通常由保温材料包裹,并具有一定的容量。

3. 管路系统的设计管路系统用于将太阳能集热器收集到的热能传输到热储罐。

管路系统通常包括供热管和回热管两部分,分别负责将热能输送到热储罐和从热储罐中取回热能。

4. 控制系统的功能控制系统用于监测和控制碟式太阳能系统的工作状态。

它通常包括温度传感器、流量计和控制阀等设备,可以实时监测和控制太阳能集热器、热储罐和管路系统的工作状态。

主要设备碟式太阳能系统涉及到多种设备,下面列举了几种主要设备:1. 太阳能集热器太阳能集热器是碟式太阳能系统的核心设备,主要由玻璃盘、背板、吸热涂层和支架等组成。

其中,玻璃盘用于吸收太阳辐射热能,吸热涂层可以将太阳辐射转化为热能,背板和支架用于支撑和保护太阳能集热器。

2. 热储罐热储罐用于储存太阳能集热器收集到的热能。

它通常由保温材料包裹,并具有一定的容量。

热储罐可以保持太阳能系统的热量稳定,以满足供暖或热水的需求。

3. 供热管和回热管供热管和回热管是碟式太阳能系统中的关键管路设备。

供热管将太阳能集热器收集到的热能输送到热储罐,回热管则负责将热能从热储罐中取出。

这些管路通常由耐高温的材料制成,以确保热能的高效传输和供应。

4. 控制系统设备控制系统设备用于监测和控制碟式太阳能系统的工作状态。

主要包括温度传感器、流量计、控制阀等设备。

碟式太阳能热发电系统的冷却与散热技术研究

碟式太阳能热发电系统的冷却与散热技术研究摘要:碟式太阳能热发电系统是一种具有高效率和可再生特性的发电技术。

然而,由于系统在工作过程中产生大量热量,冷却与散热问题成为系统性能和寿命的重要考虑因素。

本文旨在研究碟式太阳能热发电系统的冷却与散热技术,以提高系统的效率和可靠性。

一、引言随着对可再生能源的需求日益增加,太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式得到了广泛关注。

碟式太阳能热发电系统作为一种新型发电技术,具有高效率、低排放和不间断供电等优点,备受研究者关注。

二、碟式太阳能热发电系统的工作原理碟式太阳能热发电系统利用太阳能的热能转化为电能。

通过聚光镜将太阳光线聚焦到反射面上,反射面上的碟片接收到高浓度的太阳能热能,产生高温。

高温的热能被传导到发电机组,通过工质的循环流动将热能转化为电能。

三、碟式太阳能热发电系统的冷却技术在碟式太阳能热发电系统中,高温会对系统的稳定性和发电效率产生负面影响。

为了保持系统的正常运行,必须采取有效的冷却技术。

目前,常用的冷却技术包括传导冷却、辐射冷却和对流冷却。

1. 传导冷却传导冷却是通过导热材料将热量传导到散热装置上,然后通过散热装置将热量散发到环境中。

这种冷却方式可以有效地降低碟式太阳能热发电系统的温度,提高系统的效率和可靠性。

2. 辐射冷却辐射冷却是利用辐射热传递原理将热量传递到周围环境中,通过辐射的方式进行散热。

辐射冷却技术可以在碟式太阳能热发电系统中起到良好的降温效果,减少系统热量积累。

3. 对流冷却对流冷却是通过使工质在系统内循环流动,将热量传输到散热装置上,然后将热量散发到环境中。

对流冷却技术既可以利用自然对流,也可以采用强制对流的方式。

对流冷却技术具有高效冷却和均匀散热的优点,在碟式太阳能热发电系统中应用广泛。

四、碟式太阳能热发电系统的散热技术在碟式太阳能热发电系统中,散热是保证系统正常运行的关键。

散热技术的目标是将系统产生的热量有效地排出系统,防止温度过高对系统造成损坏。

碟式太阳能热发电系统的设计与优化

碟式太阳能热发电系统的设计与优化近年来,太阳能成为一种备受关注的清洁能源,被广泛应用于发电系统中。

其中一种有效且高效的技术是碟式太阳能热发电系统。

本文将详细介绍碟式太阳能热发电系统的设计与优化方法,以及其在提高发电效率和可持续性方面的重要作用。

1. 碟式太阳能热发电系统的原理和工作方式碟式太阳能热发电系统是利用太阳光能转换成热能,再通过传热和传质工质的方式将热能转化成机械能和电能的一种系统。

它包括一个由多个碟片组成的反射器和一个位于反射器焦点上的太阳能热发电机。

在工作过程中,太阳能被反射器集中到太阳能热发电机的接收器上。

接收器中通入的传热工质被加热至高温,然后通过一个循环系统传递到工作负载,提供给驱动机械设备或发电机组。

最后,传热工质会冷却,并循环返回到接收器,开始下一个循环。

2. 碟式太阳能热发电系统的设计关键问题为了设计和优化碟式太阳能热发电系统,需要解决以下几个关键问题:2.1 反射器设计反射器的设计对于系统的性能至关重要。

需要确定反射器的形状、大小和材料以实现最佳的太阳能聚焦效果。

反射器的形状可以采用抛物面、球面或其他曲面,以便将太阳能尽可能集中到接收器上。

2.2 太阳能热发电机设计太阳能热发电机的设计需要考虑接收器的材料、表面涂层、热传导、热损失等因素。

合理的设计可以提高太阳能的吸收效率和热能转化效率,从而提高整个系统的发电效率。

2.3 传热工质选择传热工质的选择与系统的效率和可持续性息息相关。

工质需要具有较高的热导率、稳定性和可再生性。

一些常用的传热工质包括水蒸汽、热油和氦气等。

2.4 循环系统设计循环系统的设计包括管道网络、泵和阀门的选择和布局。

合理的循环系统设计可以减小能量损失,提高系统的运行效率和稳定性。

3. 碟式太阳能热发电系统的优化方法为了提高碟式太阳能热发电系统的效率和可持续性,可以采用以下优化方法:3.1 提高反射器的设计通过仿真和实验,优化反射器的形状、大小和材料,使太阳能更加准确地聚焦到接收器上。

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碟式太阳能热发电系统的原理与构造

摘要:碟式太阳能热发电系统由碟式抛物面聚光镜、接收器、斯特林发动机、发电机组成,本文介绍了碟式抛物面聚光镜的结构,并介绍了碟式太阳能接收器的原理与结构。

关键字:碟式太阳能发电系统,碟式抛物面反射镜,直接加热式太阳能接收器,间接加热式太阳能接收器,池沸腾接收器,相变式太阳能加热器,斯特林发动机
碟式太阳能热发电系统主要由碟式聚光镜、接收器、斯特林发动机、发电机组成,目前峰值转换效率可达30%以上,是一种有前途的太阳能热利用装置。

1. 碟式抛物面反射镜
碟式太阳能热发电系统采用旋转抛物面汇聚太阳光,旋转抛物面是抛物线绕轴线旋转形成的面。

与抛物面轴线平行的光线照射到镜面时,光线会聚焦到焦点,在焦点放置的物体会被加热到很高的温度,见图1。

图1 旋转抛物面聚光镜
每个碟式太阳能热发电系统都有一个旋转抛物面反射镜用来汇聚太阳光,圆形的反射镜像碟子一样,故称为碟式反射镜。

由于反射镜面积小则几十平方米,大则数百平方米,很难造成整块的镜面,是由多块镜片拼接而成。

一般几kW的小型机组用多块扇形镜面拼成园形反射镜,如图2左侧照片;也有用多块园形镜
面组成,如图2右侧照片。

大型的一般用许多方形镜片拼成近似园形反射镜,如图3照片所示。

图2 网上的碟式太阳能系统照片
图3 网上的碟式太阳能系统照片
拼接用的镜片都是抛物面的一部分,不是平面,多块镜面固定在镜面框架上,构成整片的旋转抛物面反射镜。

整片的旋转抛物面反射镜与斯特林机组支架固定
在一起,通过跟踪转动装置安装在机座的支柱上,斯特林机组安装斯特林机组支架上,机组接收器在旋转抛物面反射镜的聚焦点上,见图4。

跟踪转动装置由跟踪控制系统控制,保证抛物面反射镜对准太阳,把阳光聚集在斯特林机组的接收器上。

关于跟踪知识请浏览“鹏芃科艺”网站()的“聚光太阳能热利用”栏目“太阳的视运动与跟踪”章节。

在该栏目的“碟式太阳能热发电系统”章节有碟式太阳能热发电系统动画,可在线观看或下载。

图4 碟式太阳能发电系统组成
2. 斯特林发电机组
斯特林发动机是一种外燃机,依靠发动机气缸外部热源加热工质进行工作,发动机内部的工质通过反复吸热膨胀、冷却收缩的循环过程推动活塞来回运动实现连续做功。

由于热源在气缸外部,方便使用多种热源,特别是利用太阳能作为热源。

碟式抛物面聚光镜的聚光比范围可超过1000,能把斯特林发动机内的工质温度加热到650度以上,使斯特林发动机正常运转起来。

在机组内安装有发电机与斯特林发动机连接,斯特林发动机带动发电机旋转发电。

斯特林发动机的技术较复杂,就不在这里介绍了,在“鹏芃科艺”网站()有“斯特林发动机”栏目专门介绍斯特林发动机的原理与
结构。

碟式太阳能使用的斯特林发电机组的前端有太阳能接收器,为斯特林发电机组提供加热源,有关结构在下面介绍。

碟式太阳能使用的斯特林发电机组的冷却器通常采用风冷,利用风扇直接散热,使工质温度接近外界空气温度,有关结构简单,这里就不作介绍了。

3. 斯特林机组的接收器
在碟式太阳能热发电系统中斯特林发动机的加热器通过接收器得到聚集太阳光的热量。

接收器安装在斯特林发动机的前端,下面介绍两种用得较多的接收器结构。

直接加热式太阳能接收器
比较简单的是直接加热式太阳能接收器,加热器就是接收器,其结构如图5所示。

U形吸热管一头直接通到斯特林发动机的热气缸上,另一头连通到通往回热器的汇集管上,多根U形管密集排成一圈组成管簇,构成斯特林发动机的加热器。

U形管向园中心外侧弯曲,整个管簇犹如盘状,以便接受汇聚的太阳光。

U形管管簇有较大的接受阳光面积与较好的流通性,使高速通过的工质迅速得到加热。

工质多为氦气或氢气,传热快,换热性能好。

图5 直热式太阳能加热器
由于太阳光直接照射在加热器管簇上,直接加热内部的工质,故称之为直接
加热式接收器。

加热器管簇安装在接收器外壁内,在前方有透明度很高的石英玻璃保证太阳光无损的照射在管簇上。

间接加热式太阳能接收器
间接加热式太阳能接收器多数是利用介质的相变来实现热量传递,主要有池沸腾接收器、热管式接收器以及混合式热管接收器。

下面介绍的池沸腾接收器是较新式的斯特林发动机用相变式太阳能加热器,图6是池沸腾太阳能接收器的结构示意图,图中接收器的角度是接收器安装时(工作时)的实际角度。

图6 池沸腾太阳能接收器
斯特林发动机的加热器由密集排成一圈的U形管簇组成,U形吸热管一头直接通到斯特林发动机的热气缸上,另一头连通到通往回热器的汇集管上。

接收器外壳呈园台状,直径小的一端与气缸端密闭,直径大的一端为汇聚的太阳光入口,入口端的密封板是吸热面,接收器内抽真空,注入适量金属钠液。

有钠液的接收器工作原理类似热管,聚集的太阳光加热钠液,钠液被加热到约700度蒸发,钠蒸汽上升遇到比它温度低的U形管,把热量传给U形管后钠蒸汽又凝结成钠液,钠液由于重力流回吸热板,在阳光加热下又蒸发为蒸汽,整个接收器内部空间呈汽液两相共存状态,就是一个大热管。

为增加钠液与吸热板的接触面积,在吸热板内面有一层特殊结构能吸附钠液使之不流下,称之为吸液芯结构。

也可以在吸热板内壁刻许多密集的微形孔槽,
阻止钠液下流,称之为微槽板结构。

池沸腾接收器内的各U形加热管受热均匀,相变传热效率高,是一种较好的结构形式。

碟式太阳能热发电系统每个功率为数十千瓦(小的为数千瓦),碟式太阳能热发电系统可单独存在,也可多台组成碟式太阳能热发电场。

碟式太阳能使用的斯特林发电机组结构非常紧凑,太阳光的热量直接加热了斯特林发动机的加热器,没有热能储存装置,所以没有阳光机组就立即停止运转,不像槽式、塔式太阳能发电系统都有储热装置,相比起来这也是碟式太阳能发电系统的不足之处。

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