[发明专利]一种减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统及方法

说明书

本发明涉及一种减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统及方法。目前碟式太阳能发电跟踪都是将反射光汇聚点从上空突然移至斯特林机热头上，对热头材料产生很大的热应力冲击。本发明通过增设一个带有多孔材料块的吸热缓冲装置，在偏移跟踪模式到运行跟踪模式之间切换的时间段内，吸收太阳辐射，产生热空气，上行加热斯特林机热头，达到预热的目的。待模式切换，光斑打在斯特林机热头的时候，热头已有一定温度，避免了从常温到工作温度的跳变。本发明使得斯特林机热头避免了大幅度的温度跳变，极大减少了热应力的冲击，从而显著提高了斯特林机热头的运行寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统及方法，属于太阳能热发电技术领域，具体用于碟式太阳能热发电领域。

背景技术

碟式太阳能发电是太阳能热发电的一种，通过碟式反射镜将太阳光汇聚至焦点附近的吸收器，转换为热能，并驱动斯特林机运行发电。碟式太阳能发电系统启动一般是先把反射光汇聚在偏离斯特林机热头上方的空中，待满足运行条件数分钟后，将反射光汇聚点移至斯特林机热头上。斯特林机热头从常温，迅速被加热到运行温度，对热头材料产生很大的热应力冲击，多次冷热循环，热头材料的寿命将受到影响。尤其是在多云天气的时候，辐射量变化大，频繁启停，骤冷骤热，对系统整体效率带来较大影响，且容易造成设备材料疲劳及损坏。而且把光汇聚到空中可能会带来一定的光污染，影响附近的高层建筑及鸟类。

如公开日为2013年08月14日，公开号为CN203132159U的中国专利中，公开了一种具有减压和降低热应力功能的两级汇聚式太阳能聚光系统；公开日为2013年10月02日，公开号为CN103335418A的中国专利中，公开了一种可变镜面积槽式太阳能集热器；虽然这些技术都能够减小热应力，但是这些技术不适用于碟式太阳能吸热系统中。

综上所述，目前还没有一种碟式太阳能发电系统能简便、可控性高地去解决碟式太阳能发电系统模式切换时候斯特林机热头受到的辐射及温度骤变带来的热应力冲击问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统及方法。该减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统及方法的结构设计合理，能简便、可控性高地去解决碟式太阳能发电系统模式切换时候斯特林机热头受到的辐射及温度骤变带来的热应力冲击问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统，包括斯特林发动机、斯特林机热头、腔体和遮光板，所述遮光板固定在腔体的入口端，所述斯特林机热头位于腔体内，该斯特林机热头和斯特林发动机连接；其特征是：还包括吸热缓冲装置，所述吸热缓冲装置包括多孔材料块、气流增压装置和外壳，所述多孔材料块和气流增压装置均位于外壳内，所述斯特林机热头和吸热缓冲装置均位于反射光的焦平面后一定距离的位置，所述吸热缓冲装置位于斯特林机热头的下方，所述气流增压装置位于多孔材料块的正下方。

作为优选，本发明所述外壳具有一定的气密性以避免在增压时从侧方漏气。

作为优选，本发明所述多孔材料块尽量加工为模块化结构，以便于更换。

作为优选，本发明所述多孔材料块采用氧化物陶瓷等耐高温材料。

一种如所述的减少热应力冲击的碟式太阳能吸热系统的方法，其特征是：当太阳辐射低于斯特林发动机正常运行所需值的时候，碟式跟踪系统采用偏移跟踪模式，即把反射光汇聚到吸热缓冲装置的多孔材料块上；多孔材料块采用耐高温材料，为避免局部光强太大造成烧毁的情况，多孔材料块放置于反射光的焦平面后一定距离，使得光斑扩大到适合的面积；当太阳光照射在多孔材料块上的时候，多孔材料块的温度升高，附近的空气被加热升温，并自然对流至斯特林机热头附近，以提高斯特林机热头的温度。

作为优选，本发明当太阳辐射满足斯特林发动机运行条件并持续一定时间后，碟式跟踪系统采用运行跟踪模式，即把反射光汇聚到斯特林机热头上，使得斯特林发动机正常运行发电。