專利名稱：超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站的制作方法
超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電
立占該項屬能源項目，是超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站的太陽能應(yīng)用的能源項目，利用拋物柱鏡面太陽能集熱器網(wǎng)元群，實現(xiàn)大面積集中利用太陽能+熱力發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)超大功率混合型發(fā)電站發(fā)電，提供強大的電能，加速實現(xiàn)減碳目標。一次性石化能源快速趨于枯竭的今天，石化產(chǎn)品價格高漲和環(huán)境高碳化的高污染，極其嚴重地影響人類的生存質(zhì)量。地球村的科技工作者對太陽能收集應(yīng)用投入了極大的熱忱，取得了令人矚目的成就如太陽能光電板，真空管式太陽能熱水器，大型塔式拋物面與槽式拋物柱鏡面太陽能聚光高溫加熱(可達600°C )裝置發(fā)電站等等。太陽能光電板轉(zhuǎn)換效率低，約百分之十幾，而且在應(yīng)用環(huán)境下易受灰塵復(fù)蓋與老化的影響，轉(zhuǎn)換效率低更低，而且價格昂貴，當(dāng)需要擴大容量時，必須把不穩(wěn)定的太陽能先進行蓄電池蓄電，再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)?0Hz單相220V/三相380V并入電網(wǎng)或直接應(yīng)用，系統(tǒng)的價格就更貴，樣板試用工程尚可或小容量獨立使用也可。真空管式太陽能熱水器，它的最大特點是太陽能轉(zhuǎn)換效率高，可達60%以上，直接把太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，把真空管內(nèi)的水加熱，它可組成小容量(300升/500升)熱水器，直接供家庭單元應(yīng)用，當(dāng)然也可以由小單元(12管/20管)組成大容量熱水集成裝置，但價格仍然較高。塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)，大型拋物面太陽能聚光高溫加熱(可達600°C )裝置發(fā)電站，通過可蒸發(fā)管汽化600°C存儲罐內(nèi)的水，使管內(nèi)的水快速加熱汽化，蒸汽送入汽輪機發(fā)電，再經(jīng)變壓裝置并入電網(wǎng)。理論上該裝置可以設(shè)計到幾兆瓦到百兆瓦功率級電站，但實現(xiàn)上存在很大的難點與風(fēng)險，首先需建巨大的拋物鏡面，直徑在40M/60M以上，拋物面口徑面積為1256M2/2826M2，這需要花巨資建巨大的支撐鐵塔，抗風(fēng)設(shè)計存在巨大的潛在風(fēng)險，同時，雖然可以600°C以上的高溫，如將NaCl熔化成液體，送入高溫存儲罐儲存太陽能，該設(shè)計有儲能大的優(yōu)點，但工程實現(xiàn)同樣難度很大，造價也很高。而槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生550度以上的高溫蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，工程實現(xiàn)同樣難度也很大，造價也很高?？傊?，太陽能光電板、塔式與槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)都歸屬于純太陽能發(fā)電系統(tǒng)，工程實現(xiàn)難度很大，造價很高，電價非常高，投資回收非常難，目前世界各國幾乎靠政府財政補貼支持，因此普及應(yīng)用也就更難了。太陽能確實是一個取之不盡，用之不竭的上帝恩施給人類生存與純綠色天然環(huán)保的能源，如何實現(xiàn)太陽能既高效率轉(zhuǎn)換，又能廉價安全獲取與使用。為了能真正實現(xiàn)這個偉大而理想的目標，必須以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)，綜合各種先進技術(shù)，有機地構(gòu)建和設(shè)計一種超大功率太陽能混合型電站，這是本發(fā)明專利的創(chuàng)新性和可實現(xiàn)性的所在。超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站系統(tǒng)是通過利用拋物柱鏡面太陽能集熱器把太陽能快速轉(zhuǎn)換為水熱能，使水溫可達95°C 士2°C，再以少量煤碳或天然氣進行鍋爐加熱，使水快速沸騰汽化，產(chǎn)生足量的蒸汽供蒸汽渦輪機發(fā)電，再經(jīng)變電站並入電網(wǎng)，輸出幾十兆瓦到百兆瓦以上的電功率。當(dāng)拋物柱鏡面太陽能加熱器加熱的水量超過當(dāng)時供電的需要時，多余的熱水送入大型保溫貯水罐貯存，以備用。蒸汽渦輪機發(fā)電后具有一定溫度的水，囬收輸入常溫水保溫水池，供發(fā)電站重新加熱循環(huán)使用。多個拋物柱鏡面太陽能集熱器串并接設(shè)計組成網(wǎng)元占地面積為100x100m2時，單個拋物柱鏡面垂直口面尺寸為3m，水平長度為5m，串接20級總長度為100m，行間距6m，總共16行并接，單個拋物柱鏡面面積為15m2，網(wǎng)元內(nèi)拋物柱鏡面太陽能集熱器共320個組成， 網(wǎng)元拋物柱鏡面面積共4800m2 ；當(dāng)用100個網(wǎng)元占地面積可組合為1000x1000m2，即1平方公里土地面積時，拋物柱鏡面太陽能集熱器網(wǎng)元再經(jīng)合理聯(lián)接，可設(shè)計實現(xiàn)總拋物柱鏡面面積為480，000m2。由此類推，在我國西北沙漠戈壁地區(qū)有廣闊的地域供使用，大有用武之地。按照2001年全年各月份平均日輻射量及年總輻射量表(國家統(tǒng)計數(shù)據(jù))，取全國統(tǒng)計年輻射平均值為6000MJ/m2，取拋物柱鏡面太陽能集熱器全日集熱效率為0. 5，管路與貯水保溫?zé)釗p失率為0. 2，1平方公里時總拋物鏡面面積為480，OOOm2時，全年可集太陽能量E= 115hl06MJ/y，相當(dāng)320xl06度電，以M小時發(fā)電，平均可以131.5MW輸送能力；或相當(dāng)于40500T焦炭，或相當(dāng)于^700T汽油。經(jīng)拋物柱鏡面聚焦集熱器加熱到95°C 士2°C的水，輸入到燒煤或天然氣或重油鍋爐加熱汽化，這時鍋爐內(nèi)的加熱到僅有5°C 士2°C溫差，就可達100°C，再加熱到水汽化，與平常輸入到鍋爐15°C的水加熱汽化，有80°C的溫差，經(jīng)拋物柱鏡面聚焦集熱器到熱力發(fā)電系統(tǒng)，可節(jié)能80 %以上的燃料，實現(xiàn)平均達131. 5麗超大容量電力輸送，每年可節(jié)省幾萬噸到幾十萬噸的煤能力超大量，這充分說明超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站的太陽能應(yīng)用的能源項目的發(fā)明是科學(xué)的，是大型集中應(yīng)用太陽能的有效途徑，同時又避免了目前塔式和槽式太陽能發(fā)電的高成本、高技術(shù)、低可靠的拓展應(yīng)用的困難；拋物柱鏡面太陽能集熱器的巨大貢獻，關(guān)鍵就在于拋物柱鏡面聚焦快速加熱大水量至 950C 士2°C，充分滿足鍋爐對予加熱水量的需要，兩者之間的匹配能最充分地相互適應(yīng)地工作，發(fā)揮最大效益，同時把過量的已加熱到95°C 士 2°C的水，在陰天時，鍋爐仍然可以按原發(fā)電量獨立繼續(xù)發(fā)電，保證發(fā)電站連續(xù)平穩(wěn)供電，最大可能克服了太陽能受氣象因素造成供電不穩(wěn)的困難。超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站是安全的、可靠的； 垂直口徑:3m的水平拋物柱鏡面離地最高處小于2. 2m,容易解決拋物柱鏡面太陽能集熱器結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)力問題；加熱至95°C 士2°C的水，保溫貯水罐貯存與保溫容易實現(xiàn)，效果好；極容易方便地擴大網(wǎng)元數(shù)量，組成超大面積規(guī)模混合型電站系統(tǒng)，該超大功率太陽能混合型電站系統(tǒng)以極少的燃料消耗，就能充分發(fā)揮現(xiàn)代鍋爐蒸汽發(fā)電的設(shè)備能力；可實現(xiàn)以極少的投資、極迅速地獲得拋物柱鏡面太陽能集熱器結(jié)構(gòu)巨大的太陽能能源供給；可以在全國各省能快速地普及建設(shè)的超大功率太陽能混合型電站是符合國家開發(fā)大陽能大政方針的。 特別是在西北沙漠戈壁地區(qū)，可高度集中地以大面積土地換取超大功率太陽能是非常超值的；超大功率太陽能混合型電站系統(tǒng)是太陽能與石化能最佳混合工作模式，充分保證了電站在任何氣象條件下的電能供給。超大功率太陽能混合型電站系統(tǒng)獲得世界上投資最少、 成本最低、最廉價的電能。
超大功率太陽能混合型電站系統(tǒng)遠優(yōu)于塔型與槽型太陽能技術(shù)，是實現(xiàn)我國減碳排放40%至45%的有力措施之一。本發(fā)明的實施例結(jié)合部附圖加以詳細說明。

圖1為超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器+熱力發(fā)電的混合型電站系統(tǒng)構(gòu)建示意圖。圖2為拋物柱鏡面太陽能集熱器示意圖。在圖1中，代表太陽能輻射1，拋物柱鏡面太陽能集熱器網(wǎng)元2，太陽光輻射線1 照在網(wǎng)元水平放置的拋物柱鏡面11上，經(jīng)水平放置的拋物柱鏡面把太陽光能會聚在它的水平焦線上，水平焦線上水平放置一個高效光熱轉(zhuǎn)換材料管上，該管的外殼9具有近全光譜高透射率的玻璃外罩，內(nèi)管10的外表園柱面上涂復(fù)高效光熱轉(zhuǎn)換材料，內(nèi)管10可用高導(dǎo)熱的、耐腐蝕的、具有一定壁厚的金屬材料管，10管內(nèi)通有常溫待加熱的水，水溫達到 950C 士2°C時，按鍋爐用水量要求標準供水進行實時控制，10管內(nèi)的水是具有一定水壓力的流量可控的水；在9與10之間是真空空間，實現(xiàn)保證太陽能光線無損耗地照在內(nèi)管10的已涂復(fù)高效光熱轉(zhuǎn)換材料外表園柱面上，完成光能轉(zhuǎn)換向5集熱任務(wù)，加熱10管內(nèi)的水， 水被拋物柱鏡面聚焦所集中太陽能加熱內(nèi)管10內(nèi)的水；因為內(nèi)管10外是真空，向外熱輻射的熱阻非常高，最大可能減少了熱能對外輻射損失，從而提高了太陽能集熱器做太陽能轉(zhuǎn)換效率。11是拋物柱鏡面，尺寸可根據(jù)實際需選擇，拋物柱鏡面可直接采用組合式鍍膜玻璃，也可采用金屬或非金屬拋物柱面模架上粘貼高光反率的材料或自身高光反射率耒實現(xiàn)。12，13是拋物柱鏡面太陽能集熱器結(jié)構(gòu)支架件。為了實現(xiàn)超大功率太陽能混合型電站的目標，必須擴大太陽照射面積，把水平放置的拋物鏡柱面太陽能裝置先串接，再并接起來，達到快速地大容量加熱水，使水溫達到 95°C 士 2°C，然后，經(jīng)可控閥門3，分兩路輸出熱水一路直接送入熱力發(fā)電站5，繼續(xù)鍋爐加熱，使水溫已達到95°C 士2°C水快速汽化，產(chǎn)生蒸汽，送入汽輪發(fā)電機發(fā)電，再經(jīng)變電站輸出7，並入電網(wǎng)；另一路已達到95°C 士2°C水輸入高溫?zé)崴貎δ軒?，以備晚上供熱力發(fā)電站加熱汽化鍋爐，或白天氣象變化時供熱力發(fā)電站加熱汽化鍋爐用。為了更有效地利用水資源，直接囬收汽輪發(fā)電機工后的水，送入待加熱儲水庫6，保溫連接水管8。從而完成了從太陽能利用到熱力發(fā)電站發(fā)電的全過程。
權(quán)利要求
1.一種以超大功率拋物柱鏡面太陽能集熱器(含一般功率級拋物柱鏡面太陽能集熱器)+熱力發(fā)電的混合型電站的太陽能應(yīng)用，其特征是由拋物柱鏡面串并接形成網(wǎng)元，再由網(wǎng)元組合形成超大面積太陽能集熱器與熱力發(fā)電設(shè)備組成混合型發(fā)電站系統(tǒng)。通過利用拋物柱鏡面太陽能集熱器2，經(jīng)2把太陽能快速轉(zhuǎn)換為水熱能，使水溫可達95°C 士2°C或所需水溫，經(jīng)保溫管道8和閥門3送入熱電站5的鍋爐里，再以少量煤碳或天然氣進行鍋爐加熱，使水快速沸騰汽化，產(chǎn)生足量氣壓的蒸汽驅(qū)動蒸汽渦輪機發(fā)電，再經(jīng)變電站7輸出，並入電網(wǎng)。該發(fā)明是太陽能與石化能最佳混合工作模式。
2.如權(quán)利1所要求的拋物柱鏡面太陽能集熱器，水平放置也可垂直放置拋物柱鏡面， 拋物柱鏡面可直接采用組合式鍍膜玻璃，也可采用金屬或非金屬拋物柱面自擁有高光反射率高光潔度或粘貼高光反率的材料耒實現(xiàn)太陽光聚焦；太陽能集熱器管放在拋物柱鏡面的焦線上，它由外殼9具有近全光譜高透射率的玻璃外罩，內(nèi)管10的外表園柱面上涂復(fù)高效光熱轉(zhuǎn)換材料，內(nèi)管10可用高導(dǎo)熱的、耐腐蝕的、具有一定壁厚的金屬與非金屬材料管所組成，10管內(nèi)通有常溫或具有一定壓力待加熱的水。
3.如權(quán)利1所要求的多個拋物柱鏡面太陽能集熱器串并接組成網(wǎng)元2，或再由多個網(wǎng)元組成更大面積的拋物柱鏡面太陽能集熱器群網(wǎng)。
4.如權(quán)利1所要求的多個拋物柱鏡面太陽能集熱器串并接組成網(wǎng)元2，單獨組成太陽能熱水供應(yīng)裝置，供集體/個體應(yīng)用。
全文摘要
該項屬能源項目，是由拋物柱鏡面串并接形成網(wǎng)元，再由網(wǎng)元組合形成超大面積太陽能集熱器，與熱力發(fā)電設(shè)備組成混合型發(fā)電站系統(tǒng)。通過利用拋物柱鏡面太陽能集熱器把太陽能快速轉(zhuǎn)換為水熱能，使水溫可達95℃±2℃，送入熱電站的鍋爐里，再以少量煤碳或天然氣進行鍋爐加熱，使水快速沸騰汽化，產(chǎn)生足量的蒸汽供蒸汽渦輪機發(fā)電，再經(jīng)，變電站并入電網(wǎng)，可輸出幾十兆瓦到百兆瓦以上的電功率。該發(fā)明是太陽能與石化能最佳混合工作模式，充分保證了電站在任何氣象條件下的電能供給；是投資最少、成本最低、最廉價的電能。
文檔編號F03G6/06GK102251941SQ20101017889
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者陳建希, 陳鐘 申請人:陳建希, 陳鐘