專利名稱：一種太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)電裝置，特別涉及太陽能發(fā)電裝置。
技術(shù)背景太陽能資源豐富，可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染，是 可再生能源，取之不盡，清潔安全?，F(xiàn)有的太陽能發(fā)電裝置主要由太陽能光伏電池、控制器和逆變器三大 部分組成，太陽能光伏電池，是一種將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的原料硅晶，目前世界上只有美國(guó)、日本、德國(guó)等只有不到io個(gè)國(guó)家掌握這項(xiàng)技術(shù)(并且核心技術(shù)也一直都掌握在幾家公司手中，具有相當(dāng)?shù)膲艛嘈?。而且由于硅材料嚴(yán)重短缺的制約，我國(guó)95%的高純多晶硅材料依 賴進(jìn)口，因此太陽能電池價(jià)格高昂，使太陽能發(fā)電價(jià)格很難有所下降。另 外，太陽能電池中組件成本占整套系統(tǒng)的比例達(dá)到了 70%。要降低太陽能 發(fā)電的成本，就得不斷提高光電轉(zhuǎn)換率，而目前的光電轉(zhuǎn)換率多在15°/。左 右，短時(shí)間很難大有突破。太陽能光伏電池的主要原料和生產(chǎn)技術(shù)基本上 被國(guó)外壟斷，高額成本己經(jīng)成為制約我國(guó)太陽能發(fā)電的最大瓶頸。實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能發(fā)電裝置，它 采用雙工質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)，利用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)在低溫下即可氣化的特點(diǎn)， 吸收導(dǎo)熱油的熱量使之氣化，推動(dòng)透平做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，將太 陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱水。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種太陽能發(fā)電裝置，由集熱系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成；其特 征是集熱系統(tǒng)由高反射拋物鏡面、集熱器、過濾器、分油缸、上行循環(huán) 泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；該集熱器 的出口與油液上行管道的入口連接，集熱器的入口與油液下行管道的出口 連接；所述過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵串聯(lián)在油液上行管道上，所述下 行循環(huán)泵、集油缸串聯(lián)在油液下行管道上；注油系統(tǒng)與油液下行管道并聯(lián)， 注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲(chǔ)槽構(gòu)成，注油管道跨接在所 述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲(chǔ)槽 依次串聯(lián)在注油管道上；所述發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、二次預(yù)熱器、透平、發(fā)動(dòng)機(jī)、 一次預(yù)熱器、冷凝器、工質(zhì)循環(huán)泵組成，蒸發(fā)器的殼側(cè)出口通過工 質(zhì)氣相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣輸送管與一次預(yù)熱器 的殼側(cè)入口連通， 一次預(yù)熱器的殼側(cè)出口經(jīng)過一號(hào)聯(lián)接管與冷凝器連通， 冷凝器的冷凝液出口經(jīng)過工質(zhì)液相管道與一次預(yù)熱器的管側(cè)入口連通，一 次預(yù)熱器的管側(cè)出口經(jīng)過回程管與二次預(yù)熱器的殼側(cè)入口連通，二次預(yù)熱 器的殼側(cè)出口經(jīng)過二號(hào)聯(lián)接管與蒸發(fā)器的殼側(cè)入口連通；蒸發(fā)器的管側(cè)入 口通過一號(hào)管接頭與油液上行管道的出口連接，蒸發(fā)器的管側(cè)出口通過三 號(hào)聯(lián)接管與二次預(yù)熱器的管側(cè)入口連接，二次預(yù)熱器的管側(cè)出口通過二號(hào) 管接頭與油液下行管道的入口連接；所述工質(zhì)循環(huán)泵設(shè)置在工質(zhì)液相管道 上，所述油液下行管道、注油管道、工質(zhì)氣相管道上設(shè)置有控制閥門。
所述工質(zhì)氣相管道與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道，該旁通管道上 設(shè)置有控制閥門。
所述分油缸與集油缸之間設(shè)置有聯(lián)通管，該聯(lián)通管上設(shè)置有控制閥門。
所述冷凝器是空冷式冷凝器或水冷式冷凝器。
本實(shí)用新型有以下積極有益的效果
本實(shí)用新型通過太陽能加熱集熱器中流動(dòng)的導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油再加熱低 沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，氣化后的有機(jī)工質(zhì)推動(dòng)透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電，屬于雙工質(zhì)雙 循環(huán)系統(tǒng)。導(dǎo)熱油是一種良好的有機(jī)熱載劑，具有較高的熱容量和較低粘 度。在紫壓下導(dǎo)熱油的初餾點(diǎn)比水的蒸發(fā)溫度要高出數(shù)倍。導(dǎo)熱油在300 。C的條件下仍不氣化而保持常壓，此時(shí)飽和壓力的水蒸汽己高達(dá)8.5MPa。 用導(dǎo)熱油代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水蒸汽熱載劑，就能以低壓管道系統(tǒng)代替高壓管道系 統(tǒng)。
導(dǎo)熱油還具有傳熱均勻，熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)良的導(dǎo)熱特性。例如在100 。C時(shí)，飽和水蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0237W/(m.°C)，而Mobiltherm 605#導(dǎo)熱 油在IO(TC時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.127W/(m.°C)，是水蒸汽的5.35倍，傳輸距離 遠(yuǎn)、熱損失小，能在多種不同溫度下獲得熱量。
導(dǎo)熱油適用于流動(dòng)加熱別的用熱設(shè)備。導(dǎo)熱油冷卻速度低，溫度波動(dòng) 變化小，傳熱效率高，可以作為穩(wěn)定的加熱熱源。
導(dǎo)熱油不含芳烴，是一種液體石蠟，外觀淡黃無味，加熱后逐漸變成 褐色。導(dǎo)熱油對(duì)普通的碳鋼設(shè)備和管道基本上無腐蝕作用，不需要采用類 似蒸汽系統(tǒng)的給水脫鹽、除氧等復(fù)雜的處理過程，因此具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單輸送 方便等優(yōu)點(diǎn)。
導(dǎo)熱油采用液相方式換熱，相對(duì)于汽相方式換熱，液相換熱系統(tǒng)的優(yōu) 點(diǎn)是不會(huì)泄漏，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單穩(wěn)定。
本實(shí)用新型充分利用導(dǎo)熱油循環(huán)壓力低、加熱過程只有溫度升高而不 發(fā)生氣化、導(dǎo)熱油溫度穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以達(dá)到流動(dòng)加熱，獲得波動(dòng)范圍小、 穩(wěn)定的熱負(fù)荷，蒸發(fā)器由流動(dòng)的導(dǎo)熱油加熱、效率高體積小，太陽能發(fā)電 裝置可以有效控制、穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)出的電量穩(wěn)定。
利用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)在低溫下即可氣化的特點(diǎn)，吸收導(dǎo)熱油的熱量使之氣化，進(jìn)入透平做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，并可獲得熱水等副產(chǎn)品。
冷凝器可以是空氣(風(fēng))冷卻的，也可以是水冷卻的?？绽溥m合缺水 地區(qū)使用。
在工質(zhì)循環(huán)回路上設(shè)有一次預(yù)熱器和二次預(yù)熱器。兩次預(yù)熱液態(tài)低沸 點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，使循環(huán)過程的余熱可以被充分回收利用，提高了太陽能發(fā)電 裝置效率。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
圖中標(biāo)號(hào)
1高反射拋物鏡面2過濾器3分油缸
4上行循環(huán)泵5下行循環(huán)泵6集油缸 7注油泵
8膨脹槽9熱油泵IO熱油儲(chǔ)槽 ll注油管:
12油液上行管道13油液下行管道14蒸發(fā)器
15 二次預(yù)熱器16透平17—次預(yù)熱器
18空冷式冷凝器19工質(zhì)循環(huán)泵20工質(zhì)氣相管道
21乏氣輸送管22—號(hào)聯(lián)接管23工質(zhì)液相管道
24回程管25二號(hào)聯(lián)接管26控制閥門
27—號(hào)管接頭28二號(hào)管接頭29控制閥門
30控制閥門31旁通管道32控制閥門
33控制閥門34風(fēng)機(jī)35發(fā)電機(jī)
36聯(lián)通管37控制閥門38水冷式冷凝器
39循環(huán)水管道40聯(lián)軸器41集熱器
42循環(huán)水泵43三號(hào)聯(lián)接管
實(shí)施例一
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型是一種太陽能發(fā)電裝置，由集熱系統(tǒng)、注油
系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成；集熱系統(tǒng)由高反射拋物鏡面1、集熱器41、過濾器 2、分油缸3、上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5、集油缸6、油液上行管道12、 油液下行管道13組成；
該集熱器41的出口與油液上行管道12的入口連接，集熱器41的入口 與油液下行管道13的出口連接；
過濾器2、分油缸3、上行循環(huán)泵4串聯(lián)在油液上行管道12上，所述 下行循環(huán)泵5、集油缸6串聯(lián)在油液下行管道13上；注油系統(tǒng)并聯(lián)在油液下行管道13上，注油系統(tǒng)由注油泵7、膨脹槽6、 熱油泵9、熱油儲(chǔ)槽10構(gòu)成，注油管道11跨接在油液下行管道13的入口 和出口之間，注油泵7、膨脹槽8、熱油泵9、熱油儲(chǔ)槽10依次串聯(lián)在注 油管道ll上；
發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器14、 二次預(yù)熱器15、透平16、 一次預(yù)熱器17、空 冷式冷凝器18、工質(zhì)循環(huán)泵19組成，蒸發(fā)器14的殼側(cè)出口通過工質(zhì)氣相 管道20與透平16的入口連通，透平16的出口通過乏氣輸送管21與一次 預(yù)熱器17的殼側(cè)入口連通， 一次預(yù)熱器17的殼側(cè)出口經(jīng)過一號(hào)聯(lián)接管22 與空冷式冷凝器18連通，空冷式冷凝器18的冷凝液出口經(jīng)過工質(zhì)液相管 道23與一次預(yù)熱器17的管側(cè)入口連通，一次預(yù)熱器17的管側(cè)出口經(jīng)過回 程管24與二次預(yù)熱器15的殼側(cè)入口連通，二次預(yù)熱器15的殼側(cè)出口經(jīng)過 二號(hào)聯(lián)接管25與蒸發(fā)器14的殼側(cè)入口連通；
蒸發(fā)器14的管側(cè)入口通過一號(hào)管接頭27與油液上行管道12的出口連 接，蒸發(fā)器14的管側(cè)出口通過三號(hào)聯(lián)接管43與二次預(yù)熱器15的管側(cè)入口 連接，二次預(yù)熱器15的管側(cè)出口通過二號(hào)管接頭28與油液下行管道13 的入口連接，工質(zhì)循環(huán)泵19設(shè)置在工質(zhì)液相管道23上；油液下行管道13 上設(shè)置有控制閥門26;注油管道11的兩端設(shè)置有控制閥門29、 30;工質(zhì) 氣相管道20上設(shè)置有控制閥門32。
工質(zhì)氣相管道20與乏氣輸送管21之間跨接有旁通管道31，該旁通管 道31上設(shè)置有控制閥門33。
分油缸3與集油缸6之間設(shè)置有聯(lián)通管36，該聯(lián)通管36上設(shè)置有控 制閥門37。
本實(shí)用新型的發(fā)電系統(tǒng)采用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，可以是正戊烷、異戊烷、
環(huán)戊烷、氯乙垸、正己垸、正丁垸、異丁烷、氟利昂-11、氟利昂-12、 二
氯甲院等。
下面詳述本裝置的工作原理
利用高反射拋物鏡面1聚集起來的太陽能加熱集熱器41中的導(dǎo)熱油，
使其溫度達(dá)到一定值。當(dāng)閥門26開啟，閥門29、 30關(guān)閉，在上行循環(huán)泵 4、下行循環(huán)泵5的驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)熱油從集熱器41的出口流出，依次流經(jīng)過 濾器2、分油缸3送往各蒸發(fā)器14、然后經(jīng)過二次預(yù)熱器15、集油缸6返 回集熱器41的入口，上述過程周而復(fù)始，形成循環(huán)，在這個(gè)過程中，導(dǎo)熱 油所攜帶的熱量傳遞給了低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)。
過濾器2的作用是過濾導(dǎo)熱油。分油缸3的作用是將熱油進(jìn)行分配， 輸送給多個(gè)蒸發(fā)器14，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)集熱器41帶動(dòng)多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。集油缸6 的作用是將各用熱設(shè)備的回油集中起來。
蒸發(fā)器14的作用是用蒸發(fā)器14管側(cè)流動(dòng)的導(dǎo)熱油加熱在蒸發(fā)器14 殼側(cè)流動(dòng)的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，使其氣化。
熱油儲(chǔ)槽10的作用是貯存熱油。膨脹槽8的作用是接受導(dǎo)熱油膨脹溢 流，導(dǎo)熱油經(jīng)膨脹槽8、注油管道11注入集熱器41。當(dāng)太陽能發(fā)電裝置停運(yùn)時(shí)，導(dǎo)熱油回到熱油儲(chǔ)槽10和膨脹槽8內(nèi)。保證太陽能發(fā)電裝置的安全性和維修性。
二次預(yù)熱器15的作用是第二次預(yù)加熱在二次預(yù)熱器15殼側(cè)流動(dòng)的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，使其獲得一定的溫度，以回收導(dǎo)熱油顯熱，提高裝置循環(huán)效率。透平16與發(fā)電機(jī)35通過聯(lián)軸器40連接。
透平16的作用是將氣化后的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)所攜帶的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)35轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)35的作用是產(chǎn)生電能。
一次預(yù)熱器17的作用是第一次預(yù)熱被空冷式冷凝器18液化的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)，以回收乏氣顯熱，提高裝置循環(huán)效率。
空冷式冷凝器18的作用是將低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)乏氣液化?？绽溥m合缺水地區(qū)使用。工質(zhì)循環(huán)泵19推動(dòng)液態(tài)低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)流動(dòng)。
風(fēng)機(jī)34是空冷式冷凝器18的冷源。
當(dāng)閥門32打開，閥門33關(guān)斷，在蒸發(fā)器14內(nèi)被導(dǎo)熱油加熱氣化為一定壓力和溫度的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)氣進(jìn)入透平16入口，膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，透平16帶動(dòng)發(fā)電機(jī)35發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。
從透平16出口排出的乏氣依次進(jìn)入一次預(yù)熱器17殼側(cè)預(yù)加熱液化后的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)、然后再進(jìn)入空冷式冷凝器18的管側(cè)進(jìn)行液化。液化后的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)在工質(zhì)循環(huán)泵19的推動(dòng)下進(jìn)入一次預(yù)熱器17管側(cè)被第一次預(yù)加熱、再進(jìn)入二次預(yù)熱器15殼側(cè)被第二次預(yù)加熱，然后進(jìn)入蒸發(fā)器14的殼側(cè)，完成循環(huán)。
實(shí)施例二
請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例與上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，不同之處在于，本實(shí)施例釆用水冷式冷凝器38，循環(huán)水泵42、循環(huán)水管道39是水冷式冷凝器38的輔助設(shè)備。
水冷式冷凝器38還可以產(chǎn)生60-80'C的熱水。熱水還可以作為其它工業(yè)裝置的動(dòng)力源或用于生活用水。
當(dāng)閥門32關(guān)閉，閥門33打開，在蒸發(fā)器14內(nèi)被導(dǎo)熱油加熱氣化為一定壓力和溫度的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)氣體不經(jīng)過透平16做功發(fā)電。水冷式冷凝器38可以產(chǎn)生熱水。
實(shí)施時(shí)，可將由幾個(gè)集熱系統(tǒng)和注油系統(tǒng)組成的模塊與若干個(gè)發(fā)電系統(tǒng)互相組合。
權(quán)利要求1. 一種太陽能發(fā)電裝置，由集熱系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成；其特征是集熱系統(tǒng)由高反射拋物鏡面、集熱器、過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；該集熱器的出口與油液上行管道的入口連接，集熱器的入口與油液下行管道的出口連接；所述過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵串聯(lián)在油液上行管道上，所述下行循環(huán)泵、集油缸串聯(lián)在油液下行管道上；注油系統(tǒng)與油液下行管道并聯(lián)，注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲(chǔ)槽構(gòu)成，注油管道跨接在所述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲(chǔ)槽依次串聯(lián)在注油管道上；所述發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、二次預(yù)熱器、透平、發(fā)動(dòng)機(jī)、一次預(yù)熱器、冷凝器、工質(zhì)循環(huán)泵組成，蒸發(fā)器的殼側(cè)出口通過工質(zhì)氣相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣輸送管與一次預(yù)熱器的殼側(cè)入口連通，一次預(yù)熱器的殼側(cè)出口經(jīng)過一號(hào)聯(lián)接管與冷凝器連通，冷凝器的冷凝液出口經(jīng)過工質(zhì)液相管道與一次預(yù)熱器的管側(cè)入口連通，一次預(yù)熱器的管側(cè)出口經(jīng)過回程管與二次預(yù)熱器的殼側(cè)入口連通，二次預(yù)熱器的殼側(cè)出口經(jīng)過二號(hào)聯(lián)接管與蒸發(fā)器的殼側(cè)入口連通；蒸發(fā)器的管側(cè)入口通過一號(hào)管接頭與油液上行管道的出口連接，蒸發(fā)器的管側(cè)出口通過三號(hào)聯(lián)接管與二次預(yù)熱器的管側(cè)入口連接，二次預(yù)熱器的管側(cè)出口通過二號(hào)管接頭與油液下行管道的入口連接；所述工質(zhì)循環(huán)泵設(shè)置在工質(zhì)液相管道上，所述油液下行管道、注油管道、工質(zhì)氣相管道上設(shè)置有控制閥門。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能發(fā)電裝置，其特征是所述工質(zhì)氣 相管道與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道，該旁通管道上設(shè)置有控制閥門。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能發(fā)電裝置，其特征是所述分油缸 與集油缸之間設(shè)置有聯(lián)通管，該聯(lián)通管上設(shè)置有控制閥門。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種太陽能發(fā)電裝置，其特征是所述冷凝器 是空冷式冷凝器或水冷式冷凝器。
專利摘要一種太陽能發(fā)電裝置，由集熱系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成；集熱系統(tǒng)由高反射拋物鏡面、集熱器、過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵串聯(lián)在油液上行管道上，下行循環(huán)泵、集油缸串聯(lián)在油液下行管道上；注油系統(tǒng)與油液下行管道并聯(lián)，注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲(chǔ)槽構(gòu)成，發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、二次預(yù)熱器、透平、發(fā)動(dòng)機(jī)、一次預(yù)熱器、冷凝器、工質(zhì)循環(huán)泵組成，本裝置采用雙工質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)，利用太陽能加熱集熱器中的導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油再加熱低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)使之氣化，推動(dòng)透平做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，傳熱效率高、熱負(fù)荷穩(wěn)定、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠。
文檔編號(hào)F22B3/02GK201289242SQ20082013966
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者郭清溫, 郭超然 申請(qǐng)人:郭清溫;郭超然