[发明专利]一种太阳能集热系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电领域，尤其涉及一种太阳能集热系统及其控制方法。

背景技术

在煤、石油、天然气等非可再生能源日益枯竭的今天，人们亟需一种替代能源，而太阳能以其清洁无污染、原材料便宜、利用率高等诸多优势越来越受到人们的关注。太阳能光热发电系统大致分为三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统，其中塔式系统是利用一组独立跟踪太阳的定日镜将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的集热器上，在集热器的腔体内产生高温，把通过腔体的发电工质（如空气、或其他气体）加热推动Brayton循环，最终将热能转化为电能，其能源转换效率可以达到35%-40%。

现有技术中，直接吸收太阳能须采用能流密度高的工质，快速吸收热量，如锡、熔融盐，但这两种工质成本较高，且在常温下为固体，如果整套集热系统均采用此类工质，一是会大大增加成本，二是工作开始前预加热困难，降低了系统效率，工作完成后保温较困难且成本高；又如导热油,其沸点较低，预加热简单，但不能作为较大规模电站的工质；又如空气，工质成本很低，但却需要在高压状态下工作，增加了集热器管路系统及配套管路系统的设计难度，增加了成本。由于集热器结构和大小的限制，在常压或低压状态下，集热系统的成本普遍较高，而且工质的工作距离较大，不利于预热及保温。

发明内容

本发明的目的在于提出一种成本较低、安全稳定且便于预热及保温太阳能集热系统及其控制方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能集热系统，包括至少一个太阳能集热单元，太阳能集热单元包括：至少一个集热模块、第一工质管路系统，集热模块设置有第一工质进口和第一工质出口，第一工质管路系统包括：第一工质第一主管道、第一工质第二主管道、第一工质第五主管道及第一工质进口支管道、第一工质出口支管道，集热模块的第一工质进口通过第一工质进口支管道与第一工质第二主管道连通，集热模块的第一工质出口通过第一工质出口支管道与第一工质第五主管道连通，还包括第二工质支管道，第二工质支管道内部设置有至少一个中空容器，中空容器设置有进口与出口，中空容器的进口与第一工质第五主管道连通，中空容器的出口与第一工质第一主管道连通，当太阳能集热单元的第一工质与该太阳能集热单元的第二工质发生换热时，中空容器的进口与第一工质第五主管道连通，中空容器的出口与第一工质第一主管道连通。

其中，太阳能集热单元还包括：第一工质集箱、第一多向阀、第二多向阀、第三多向阀、第四多向阀，第一工质管路系统还包括：第一工质第三主管道、第一工质第四主管道，当该太阳能集热单元的第一工质与另一个太阳能集热单元的第一工质发生换热时，第二多向阀将中空容器的进口与第一工质第三主管道连通，第一多向阀将中空容器的出口与第一工质第三主管道连通，第一工质第三主管道与第一工质第四主管道连通，第一工质第四主管道穿过和/或缠绕经过另一个太阳能集热单元的第一工质集箱，完成两个太阳能集热单元的换热，第一工质集箱与第一工质第二主管道、第一工质第一主管道连通，所述第一工质第一主管道上设置有第四多向阀，所述第一工质第二主管道上设置有第三多向阀，第三多向阀和第四多向阀通过一段管道连通。

其中，还包括用于太阳能集热单元与另一个或另外多个太阳能集热单元相连通的第五多向阀，第五多向阀位于第一工质第三主管道与第一工质第四主管道的连接处。

其中，还包括第二工质主管道，第二工质主管道上设置有第六多向阀，第二工质主管道通过第六多向阀与一个或多个太阳能集热单元的第二工质支管道连通。

其中，中空容器的出口处设置有温度传感器。

其中，第二工质支管道上设置有阀门，该阀门在中空容器上游，用于控制流进中空容器的第二工质的流量。

其中，第一工质集箱上设置有电伴热系统，第一工质管路系统上设置有电伴热系统，中空容器上设置有电伴热系统。

其中，第一工质集箱的至少一面设置有遮光板，第一工质集箱朝向定日镜的一面设置有吸光涂层。

其中，第一工质第二主管道上设置有泵，泵位于第一工质进口支管道的与第三多向阀之间；第一工质进口支管道与集热模块的第一工质进口的连接处设置有流量控制阀门；第一工质出口支管道与集热模块的第一工质出口的连接处设置有出口温度传感器；集热模块上设置有光强传感器。

其中，还包括保护气体缓冲箱，保护气体缓冲箱的出口通过出气管道与第一工质第二主管道连通，该连通处位于泵的上游、第三多向阀的下游，保护气体缓冲箱的进口通过进气管道与第一工质集箱连通，保护气体缓冲箱的顶部还设置有细管，使保护气体与大气连通。