[发明专利]地面高温高效太阳能蒸汽发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发电装置，特别是一种地面高温高效太阳能蒸汽发电装置。 

背景技术

由于温度越高的热量具有越高的利用价值。在热力学上，我们把温度较高的热能称之为“高品位”能。例如：戊烷(C₅H₁₂)、汽油、氢、电、摩擦能等，这些能源的共同特点就是在应用时可以达到极高的温度；相反、对那些温度很低的热能，则被称成为“低品位”能，或者“废热”(如，电热厂冷却塔回收的冷却水的热仅能用于生活热水)，用途有限。常规的太阳能热水器，生产低于100℃的热水可供取暖用，无法用于发电、烹饪、和制冷。 

要使太阳能具有更广泛的应用范围，就必须设法提高它的集热温度。由于太阳光线能量密度不高(据我国太阳光能分布共分五类地区)，要想提高集热温度，就必须实行“聚光”，把很大面积的太阳光线聚集到很小的面积上。聚光比越大，则集热器工作温度愈高。通常聚光比为3——10倍，工作温度可达200℃——400℃；若取聚光比增至1000——3000倍，工作温度就会更高，可达1000℃——3000℃以上。 

在聚集阳光的方法上一般有三大类：(1)、多平面镜反射聚焦。例如，70年代初、法国在比利牛斯麓的奥台陆建成一座高40多米的大型太阳能高温炉，最高聚焦温度达3500℃、输出功率约为1000千瓦、它由11000多块平面反光镜组成，全自动跟踪太阳。又如，美国加利福尼亚州的太阳1号电站、功率1万千瓦，运行温度500℃、定日镜1818块、每块镜面390.1平方米、总占地面积71064平方米、塔高55米，姿态十分壮观。(2)、抛物面凹镜反射聚焦(太阳能灶)。(3)、槽式聚焦(线聚焦)。他们都是“反射”聚焦，是迄今为止几乎全部的太阳能聚焦方式。

所有平面镜反射阳光至高塔某一点聚焦，平面镜需要跟踪太阳能的转动，以保证光线能够准确集中至焦点，反射镜的跟踪过程需要两个方向(双轴)的调整，以分别跟踪太阳每天东西方向的运动，以及随着季节变化而导致的太阳仰角的变化。 

由于线聚焦是将光线聚集在一个直线上，只要集热管有一定的长度，就可以不跟踪太阳每日的移动，仅隔数日或季度调整一下仰角就可以达到聚光的目的，在制造难度和成本方面比点聚焦低了很多，所以，尽管聚焦温度略低于点聚焦，还是得到人们的重视，在发达国家已经开始有了较多的应用。 

太阳能槽聚焦的利用方式，比塔式聚焦结构简单，造价低，对日跟踪较为简便和容易，仅需按季节，数日或更长的时间调整一下对太阳的仰角，每年一个往复即可，所以成为比塔式聚焦更受欢迎的热利用方式。 

但上述塔式太阳能电站、多数是研究试验性的，投资大、经济性差、占地面积大、维护保养困难；从环保角度看，太阳能发电本身确实很低碳，但光伏太阳能发电、采用的单晶硅等产品的生产却是不择不扣的高碳行业。虽然光伏发电是目前效率最高的太阳能发电方式、光电转换效率为15％左右、实验室成果也有20％以上。而制造高纯硅材料，工艺复杂、电耗很大，在太阳电池生产总成本中已超过二分之一。1979年出现的薄膜式非晶硅太阳电池、硅材料消耗很少、成本低、重量轻，应用更为方便，它可以与房屋的屋面结合，构成住户的独立电原、但存在光电转换效率偏低、国际先进水平为10％左右、国内水平仅6％---8％、且不够稳定、常有效率衰降的现象，尚未大量用于作大型太阳能电源。 

近年研发硫化镉、砷化镓、铜铟硒等薄膜电池、会节约单晶硅制造成本，减少电耗，但光电转换效率仅在6％---10％之间，而其生产环境成本太高(稼比较稀缺；砷有毒，生产投资大；硫化镉光电转换效率低约3.5％)。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理、低碳环保、高温高效、成本低、安装维护简便、安全可靠，大大节约土地资源，在我国太阳能资源分布的1--5类地区均可设立的地面高温高效太阳能蒸汽发电装置。