本發(fā)明涉及一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，屬于太陽能熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在已開發(fā)的各種新型能源中，太陽能是其中最引人注目、應(yīng)用最廣、研究工作最多的一種新型能源。太陽能不需要開采及運輸，不受任何國家壟斷，是隨處可得的廉價能源；它清潔且安全，使用中不產(chǎn)生污染。因此可說，一旦能夠完善地控制太陽能，它將給人類的科技和生產(chǎn)帶來美妙的前景。同時太陽能資源的缺點是到達(dá)地球表面的能流密度低，并且受晝夜、季節(jié)以及晴陰云雨等因素的影響，供能是間斷且不穩(wěn)定的。

目前傳統(tǒng)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)大多以導(dǎo)熱油為集熱工質(zhì)，由于導(dǎo)熱油高溫裂解的限制，聚光集熱系統(tǒng)只能將導(dǎo)熱油加熱到400℃，然后將導(dǎo)熱油的熱量轉(zhuǎn)熱給水工質(zhì)進(jìn)行做功發(fā)電，因此需要大量的水資源，而我國光熱資源豐富的地區(qū)大都集中在西北干旱缺水的區(qū)域，受地域性影響太陽能光熱發(fā)電電站就不能在西北干旱缺水地域進(jìn)行實用，同時太陽能資源的缺點是到達(dá)地球表面的能流密度低，并且受晝夜、季節(jié)以及晴陰云雨等因素的影響，供能是間斷且不穩(wěn)定的，因此急需提供一種利用其他介質(zhì)作為做功工質(zhì)的光熱發(fā)電系統(tǒng)，既能滿足西北干旱地域發(fā)電使用，同時不受晴陰云雨等因素的制約，實現(xiàn)人們對電的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，進(jìn)而提供一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)包括集熱裝置、熱油罐、換熱器、冷油罐、預(yù)熱器、高溫二氧化碳儲罐、低溫二氧化碳儲罐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述的汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)相連；

所述的集熱裝置包括多個陣列設(shè)置的槽式集熱板，每列縱向設(shè)置的集熱板的槽口內(nèi)端均設(shè)置有集熱管，多根并列設(shè)置的集熱管的上端匯流形成一根導(dǎo)熱油輸出管道，所述的導(dǎo)熱油輸出管道通過熱油罐與換熱器的導(dǎo)熱油進(jìn)口端連通，所述的多根并列設(shè)置的集熱管的下端匯流形成一根導(dǎo)熱油輸入管道，導(dǎo)熱油輸入管道與冷油罐連通，冷油罐通過預(yù)熱器與換熱器的導(dǎo)熱油出口端連通；

所述的換熱器上還設(shè)置有高溫二氧化碳出口端和低溫二氧化碳進(jìn)口端，所述的換熱器的高溫二氧化碳出口端分兩支路，其中一支路直接與汽輪機(jī)相連，另一支連通有高溫二氧化碳儲罐，并最終與汽輪機(jī)相連；所述的換熱器的低溫二氧化碳入口端與低溫二氧化碳儲罐的出口端相連，低溫二氧化碳儲罐的入口端與預(yù)熱器連通。

優(yōu)選的：所述的集熱板的內(nèi)側(cè)凹槽表面安裝有拋物鏡，所述的集熱管設(shè)置在拋物鏡的中心線上。

優(yōu)選的：所述的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)還包括壓縮機(jī)和冷卻器，冷卻器的一端與汽輪機(jī)相連，冷卻器的另一端通過壓縮機(jī)與預(yù)熱器建立連接。

優(yōu)選的：所述的低溫二氧化碳儲罐的入口端與高溫二氧化碳儲罐和汽輪機(jī)的連接管路建立連通。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)以二氧化碳為儲熱工質(zhì)的塔式太陽能，不僅能節(jié)約水，而且充分利用了捕集的二氧化碳，減少溫室氣體的排放，同時直接利用二氧化碳工質(zhì)發(fā)電，與目前所流行的太陽能－蒸汽動力發(fā)電系統(tǒng)相比，系統(tǒng)設(shè)備緊湊，布置簡單，提高電廠熱效率，同時以二氧化碳為工質(zhì)的壓縮機(jī)動力設(shè)備結(jié)構(gòu)更緊湊，電廠熱效率高，且系統(tǒng)中無相變，結(jié)構(gòu)簡單。

附圖說明

圖1是一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的連接關(guān)系圖；

圖2是集熱板的結(jié)構(gòu)視圖；

圖中1-集熱裝置，2-熱油罐，3-換熱器，4-冷油罐，5-預(yù)熱器，6-高溫二氧化碳儲罐，7-低溫二氧化碳儲罐，8-汽輪機(jī)，9-發(fā)電機(jī)，10-壓縮機(jī)，11-冷卻器，12-集熱板，13-集熱管，14-導(dǎo)熱油輸出管道，15-導(dǎo)熱油輸入管道。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)包括集熱裝置1、熱油罐2、換熱器3、冷油罐4、預(yù)熱器5、高溫二氧化碳儲罐6、低溫二氧化碳儲罐7、汽輪機(jī)8和發(fā)電機(jī)9，所述的汽輪機(jī)8與發(fā)電機(jī)9相連；

所述的集熱裝置1包括多個陣列設(shè)置的槽式集熱板12，每列縱向設(shè)置的集熱板12的槽口內(nèi)端均設(shè)置有集熱管13，多根并列設(shè)置的集熱管13的上端匯流形成一根導(dǎo)熱油輸出管道14，所述的導(dǎo)熱油輸出管道通過熱油罐2與換熱器3的導(dǎo)熱油進(jìn)口端連通，所述的多根并列設(shè)置的集熱管13的下端匯流形成一根導(dǎo)熱油輸入管道15，導(dǎo)熱油輸入管道15與冷油罐4連通，冷油罐4通過預(yù)熱器5與換熱器3的導(dǎo)熱油出口端連通；

所述的換熱器3上還設(shè)置有高溫二氧化碳出口端和低溫二氧化碳進(jìn)口端，所述的換熱器3的高溫二氧化碳出口端分兩支路，其中一支路直接與汽輪機(jī)8相連，另一支連通有高溫二氧化碳儲罐6，并最終與汽輪機(jī)8相連；所述的換熱器3的低溫二氧化碳入口端與低溫二氧化碳儲罐7的出口端相連，低溫二氧化碳儲罐7的入口端與預(yù)熱器5連通。如此設(shè)置，集熱裝置1能夠從其布置在集熱裝置1四周的集熱板12內(nèi)吸收太陽的反射光，并對布置在集熱板12槽口內(nèi)的集熱管13進(jìn)行加熱，此時集熱管13內(nèi)的導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱(低溫導(dǎo)熱油經(jīng)過槽式集熱器被加熱到400℃)，加熱后的導(dǎo)熱油通過匯流的導(dǎo)熱油輸出管道14進(jìn)入熱油罐2，隨后進(jìn)入換熱器3，與此同時，低溫二氧化碳儲罐7向換熱器3內(nèi)輸入低溫二氧化碳，在換熱器3的作用下將導(dǎo)熱油的熱量傳給二氧化碳，此時的高溫二氧化碳通過換熱器3的高溫二氧化碳出口輸出，其中一部分直接進(jìn)入汽輪機(jī)8用于汽輪機(jī)的做功，進(jìn)而實現(xiàn)發(fā)電，通過換熱器3的高溫二氧化碳出口輸出的另一部分高溫二氧化碳進(jìn)入高溫二氧化碳儲罐6進(jìn)行儲存，當(dāng)陽光缺失或者夜間時，儲罐內(nèi)的部分高溫二氧化碳直接輸出到汽輪機(jī)用于做功發(fā)電；經(jīng)過換熱器3換熱后的導(dǎo)熱油將熱量換給了二氧化碳，換熱后的導(dǎo)熱油經(jīng)過預(yù)熱器5預(yù)熱后進(jìn)入冷油罐4，冷油罐4為集熱裝置1提供了熱量傳遞的介質(zhì)(即導(dǎo)熱油)；此時集熱裝置1、熱油罐2、換熱器3、預(yù)熱器5和冷油罐4形成了一個集熱的回路，集熱裝置1吸收太陽能的熱量，并將熱量以介質(zhì)傳輸?shù)姆绞絺鬟f給換熱器3，并在換熱器3內(nèi)與二氧化碳儲罐提供的以二氧化碳為做功工質(zhì)的介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，這種利用二氧化碳為工質(zhì)的發(fā)電工作能夠有效節(jié)約水資源。

本發(fā)明對超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)應(yīng)用于槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。低溫導(dǎo)熱油經(jīng)過槽式集熱器被加熱到400℃，隨后經(jīng)過換熱器把熱量傳給二氧化碳，超臨界二氧化碳儲熱和發(fā)電系統(tǒng)包括低溫二氧化碳儲罐、壓縮機(jī)、冷卻器。低溫低壓的二氧化碳?xì)怏w先經(jīng)過壓縮機(jī)加壓，然后流經(jīng)換熱器與導(dǎo)熱油換熱被加熱到380℃，陽光充足的時候一部分高溫高壓的二氧化碳直接推動汽輪機(jī)做功，另一部分高溫高壓的二氧化碳儲存在高溫二氧化碳儲罐里，當(dāng)陽光缺失或者夜間時，儲罐內(nèi)的二氧化碳直接發(fā)電，然后再經(jīng)過冷卻器冷卻，儲存在低溫二氧化碳儲罐內(nèi)。

具體實施方式二：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的所述的集熱板12的內(nèi)側(cè)凹槽表面安裝有拋物鏡，所述的集熱管13設(shè)置在拋物鏡的中心線上。如此設(shè)置，太陽入射光照射到槽式集熱板12后經(jīng)過其凹槽內(nèi)側(cè)壁的拋物鏡的反射作用下反射到集熱管13上，此時集熱管吸收太陽光能為其內(nèi)部的導(dǎo)熱油加熱，這種集熱板12采用凹槽狀，能夠有效匯集太陽反射的光，將其聚焦到一個指定的點，而這個點就是集熱管的安裝位置，通過這種集熱方式有效的解決了太陽照射到地球的能流密度低而導(dǎo)致光能利用率差的問題，同時這種陣列的槽式集熱板12生產(chǎn)方便、布置簡單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，用于對太陽能的集熱效果好，利用這種集熱方式更能有效的提高集熱效率。

具體實施方式三：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)所述的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)還包括壓縮機(jī)10和冷卻器11，冷卻器11的一端與汽輪機(jī)8相連，冷卻器11的另一端通過壓縮機(jī)10與預(yù)熱器5建立連接。如此設(shè)置，汽輪機(jī)8排放的二氧化碳在冷卻器11和壓縮機(jī)10的作用下將二氧化碳傳遞至預(yù)熱器5，預(yù)熱后的二氧化碳直接儲藏至低溫二氧化碳儲罐7，這種利用二氧化碳為儲熱和做功工質(zhì)的方式可達(dá)到較高的循環(huán)熱效率，同時這種方式充分利用了捕集的二氧化碳，減少二氧化碳的排放，同時直接利用推動汽輪機(jī)工作后剩余的二氧化碳作為工質(zhì)發(fā)電，能夠有效控制二氧化碳的排放程度，降低二氧化碳作為全球變暖的主要因素，提高了環(huán)境。

具體實施方式四：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的一種以二氧化碳為儲熱及做功工質(zhì)的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)所述的低溫二氧化碳儲罐7的入口端與高溫二氧化碳儲罐6和汽輪機(jī)8的連接管路建立連通。如此設(shè)置，當(dāng)所述的進(jìn)入到高溫二氧化碳儲罐6的高溫二氧化碳的熱量不能夠滿足汽輪機(jī)做功時，直接轉(zhuǎn)存到低溫二氧化碳儲罐7內(nèi)部，這樣的儲存方式有效利用二氧化碳，避免整個發(fā)電過程的二氧化碳排放，減輕空氣污染，提高環(huán)境質(zhì)量。

本實施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對其局部進(jìn)行改變，只要沒有超出本專利的精神實質(zhì)，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。