[发明专利]太阳能碟式发电二次聚光管

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能碟式发电二次聚光管，属于聚光类太阳能热发电（CSP），特别是太阳能碟式热动力发电技术领域。

背景技术

我国有丰富的太阳能资源，全国有三分之二以上地区的年太阳能辐照超过                                               （何梓年，太阳能热利用，中国科学技术大学出版社，2009：48）。按这个数据计算，全国超过地区年太阳能辐照量超过3.2×10¹⁶MJ，折合标准煤1.1万亿吨。2014年全国原煤产量38.7亿吨；发电量56495.8亿千瓦小时（2.03×10¹³MJ）；年未全国发电装机容量136019千瓦，其中火电装机容量1988万千瓦，增长5.9%；并网太阳能发电装机容量2652万千瓦，增长67.0%（中华人民共和国2014年国民经济和社会发展统计公报，人民日报.2015.2.27）。可见，全国超过地区年接收的太阳能，相当于2014年原煤产量的284倍以上；如果太阳能发电效率为10%，只需要年太阳能辐照量超过的6.3‰国土面积就能发出2014年全年的发电量；如果太阳能发电效率为20%，只需要年太阳能辐照量超过的3.2‰国土面积就能发出2014年全年的发电量。因此，太阳能可以完全替代石化能源，太阳能发电完全可以成为全部发电的主体，太阳能是未来能源的主体，石化能源时代的终结就是太阳能的未来，提高太阳能发电效率意义重大。

太阳能发电主要分为太阳能光伏发电（PV）和聚光太阳能热动力发电（CSP）。CSP装机容量到2020年将增加到15GW，到2030年升至83GW，2012年～2030年期间的年复合增长率达到21.5%，高于PV的15.1%（International Renewable Energy Agency,Remap 2030-A Renewable Energy Roadmap,January 2014）。

CSP主要分为槽式发电、塔式发电和碟式发电。根据热力学原理，高温热源温度越高发电效率越高，碟式发电在CSP中能够产生最高的高温热源，碟式发电可以获得1000～5000的聚光比，远超过槽式发电和塔式发电，可以得到1500℃以上的高温，但是对于目前的热发电技术而言，这样高温的优点实际上并不能得到充分的发挥，受到双轴跟踪精度、吸收器、发动机等一系列问题的制约。

碟式聚光器的反射面可以是球面，也可以是旋转的抛物面，经二次曲面反射成像，入射到聚光器反射面的太阳光，聚焦到焦点上，产生很高的能源密度，聚光器双轴跟踪太阳能的方位角和高度角，使太阳光始终汇聚到聚光器光轴的焦点，没有光学的余弦损失，具有很高的光学效率。太阳直径为1.392×10⁹米，天文单位为1.496×10¹¹米，入射到聚光器的太阳光不是平行光，而有一散角，太阳入射光散角弧度，这一散角使太阳光经旋转抛物面反光面聚焦后，在焦点处形成一个焦平面，又称焦斑，焦斑的大小还反映了聚光器的制造精度。理想抛物面，太阳光在聚光器光轴焦点的焦斑直径为

式中：—焦斑直径；—抛物面焦距；—抛物反射面开口直径；—太阳光散射角。

理想的碟式发电吸收器，对于聚焦的太阳能为一黑体，聚焦的太阳能全部被吸收器吸收，然后传递到工质，吸收器效率为100%。吸收器须设有聚焦的太阳能入射孔，简称入射孔。实际的聚光器双轴跟踪精度有一定的误差，焦斑将偏离聚光器光轴，再加上制造精度引起的焦斑增大，入射孔直径必须大于焦斑直径，否则聚焦的太阳能进入不了吸收器。入射孔直径越大，吸收器对环境的辐射、对流、传导的热损失就会增大，减少入射孔的直径有利用减小吸收器热损失、提高吸收器效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在不增加进入吸收器的太阳能的损失的前提下减少吸收器入射孔的直径、有利用减小吸收器热损失、提高吸收器效率的太阳能碟式发电二次聚光管。

本发明的技术方案如下：

本发明包括聚光管管体，其特征是：聚光管管体为锥形，在管体内壁设有反射材料；聚光管管体的大端置于聚光器的焦斑处、小端置于吸收器的太阳能入射孔中。

本发明的优点是：由于本发明的二次聚光管是一渐缩管，管内壁是反射材料，该渐缩管置于聚光器的焦斑处。经过聚光器聚焦的太阳能，再经过该渐缩管二次聚光。经二次聚光的太阳能再送到吸收器入射孔，可以减小吸收器入射孔直径，达到减少吸收器入射孔对外热损失、提高吸收器效率的目的。

附图说明