[发明专利]用于太阳能发电装置的槽式集热器

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1前序部分所述的用于太阳能发电装置的槽式集热器。

背景技术

一段时间以来，太阳能热力发电站业已能够以工业规模生产电力，其价格与光致电压相比，接近目前常见的以常规方式生产的电力的价格。

在太阳能热力发电站，太阳的辐射是利用聚能器反射的，通过集热器并且以定向方式聚焦在产生高温的位置。所聚集的热能可以被带走，并且用于运转热机，如涡轮机，后者再驱动发电机发电。

目前使用的太阳能热力发电站包括三种基本形式：碟式/斯特拉(等温等容)系统，太阳塔发电装置系统和抛物面槽式系统。

抛物面槽式发电装置具有大量的集热器，它具有长形聚能器，这些聚能器具有小的横向尺寸，因此不具备焦点，但是具备焦线，这是这种发电装置与碟式斯特拉和太阳塔发电装置在设计上的根本区别。目前，所述线性聚能器的长度为20m-150m，而宽度可以达到3m，5m和更高。用于聚集的热能(高达400℃左右)的吸热管沿所述焦线分布，由吸热管将热能传输给发电装置。在所述吸热管中循环的、诸如热油或过热水蒸气的流体可以作为传热介质。

尽管槽式集热器优选被制作成抛物面槽式集热器，具有球面或仅接近抛物面形式的聚能器的槽式集热器是常用的，因为具有上述尺寸的完全的抛物面聚能器只能以很高的成本生产，因此经济上是不合算的。

在南加州，9个SEGS槽式发电装置一起能够传输大约350MW的电力；在内华达州，额外的发电装置目前被并入电网，并且输送超过60MW电力。槽式发电装置的另一个例子是正在安达卢西亚建造的Andasol1，聚能器面积为510,000m²，功率为50MW，吸热管内的温度可以达到400℃左右。用于在这种发电装置中循环传热流体的管路系统的长度可以达到100km或以上，如果未来的大型发电站构想得以实现的话。据估计，Andasol 1的造价为几亿欧元。

根据粗略估算，可以确定的是所述太阳能发电装置的比例日益增加的总成本，例如，目前为65％或以上是因为槽式集热器和用于所述传热流体的管路系统。

考虑到所述槽式集热器的高造价和高维护成本，早期的设计中就减少了反射聚能器表面的污染，并因此降低了维修费，还降低了集热器本身的造价。

因此，FR-PS 1,319,144披露了上述类型的用于太阳能发电装置的管或槽式集热器，它具有圆柱形压力传感器，包括具有透明区和反射区的柔性膜。由于内压的增加，所述圆柱形压力传感器保持其形状，以便通过所述透明区的太阳辐射入射达到所述球形弯曲的反射区，并且从这里聚集到分布在所述压力传感器中的吸热管。

采用上述结构，基本上可以对沿其长度方向通过上述圆柱形压力传感器分布的吸热管进行加热，吸热管受到所述压力传感器的保护免受污染，并且通过风力冷却。因此，消除了所述吸热管的清洗费用，特别是对冷却的保护在以工业规模生产太阳能时是不可低估的价格因子。

常规吸热管，例如，露天分布的吸热管，由于散热和通过环境空气冷却损失高达100W/m，这相当于100km(或以上)的管长损失了10MW。因此，这种损失的任何减少，例如，防止风冷是重要的，并且是追求的目标。

具有低重量的柔性膜形式的聚能器的制作，进一步提供了制作所述集热器的更简单、因此更有利的整体支撑结构的可能性，因为与常规固态镜子相比，需要安装和旋转(根据太阳的位置)的重量明显更小。最后，与常规聚能器相比，由柔性膜组成的聚能器同样更有利于生产，并且更容易运送到建筑工地(由于其特殊性质，工地可能位于偏远地区，例如沙漠)，并且更容易安装。

不过，目前制作具有圆柱形压力传感器的上述尺寸的槽式集热器是无法实现的。风力的极大的工作面，例如，通过所述圆柱形膜主体形成的工作面，需要用牢固的构架加固所述圆柱形主体的压力传感器，如在所述法国专利说明书中业已提到的，有关加强所述圆柱形主体的“nervures annulaires”。所述圆柱的除了所述支撑结构之外的上述构架，本来就更轻，并且更便于制作，损失了在所述法国专利说明书中披露的实施方案和最初提到的与明显更轻和更有利于制作相关的优点。

FR-PS 2 362 347示出了具有可充气集热器主体的槽式集热器的相同的设计。该专利考虑到了入射在所述膜的透明部分的太阳辐射由于入射角而被部分反射的因子；实际上，太阳辐射垂直入射在所述透明部分的比例很小，更多的情形是倾斜入射。

因此，圆柱形压力传感器具有的特性是(从太阳辐射的方向看)：入射在其边缘的太阳光线基本上被反射，即仅有小部分能到达所述聚能器。