[发明专利]一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统

说明书

本发明公开了一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统，设置一内部设有颗粒通道和工质通道的颗粒换热器，同时设置一吸热管组与工质通道的两端连通形成循环管路，工质通道与颗粒通道传热接触，由吸热管组内的相变工质吸热并蒸发为气态的相变工质后，进入工质通道与颗粒通道内的冷颗粒进行换热并冷凝为液态的相变工质流回吸热管组。而被加热的热颗粒则可由颗粒通道的输出端输出至下一外部设备。通过设置液相相变工质为中间换热介质，蒸发后将热量传递给颗粒并使得颗粒升至所需的温度，具备较高的效率，解决了现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。同时，颗粒技术价格低廉且有更高的吸热温度，在吸热效率相同的情况下，可大幅降低光热电站度电成本。

技术领域

本发明属于太阳能热发电技术领域，尤其涉及一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统。

背景技术

太阳能是一种绿色可持续的清洁能源，因而可能成为一种未来理想的主力能源。太阳能热发电由于配套大规模廉价储能技术，因此电力输出平滑稳定可调度，具有广泛的应用前景。

固体颗粒吸储热技术是一种新型太阳能吸储热技术，是第三代塔式光热发电研究的主流技术之一，其主要优势体现在：固体颗粒可以同时满足吸热、传热和储热的需求；颗粒的成本较低；颗粒吸热温度高，可达1000℃；颗粒的存储和输送不需要采用价格高昂的金属材料，降低了设备成本。

根据太阳能加热颗粒的方式，颗粒吸热器可以分为直接加热式和间接加热式。颗粒换热依赖于导热，因此换热效率偏低，导致间接加热式吸热器的热效率较低。因此，现有的主流技术是利用太阳能直接加热颗粒。直接加热式吸热器最理想的结构为腔式吸热器，但颗粒流量难以控制，导致吸热后的颗粒温度不均匀，影响储换热系统使用。另外，腔式吸热器在吸热效率方面具有一定的优势，但镜场规模扩大后截断效率大幅降低，导致综合热效率反而不存在优势。因此，腔式吸热器适用的电站规模通常较小。

目前熔盐吸热器普遍采用外接式吸热器。相比于腔式吸热器，外接式吸热器综合热效率受镜场规模的影响较小，适用于更大装机规模光热电站，单位规模的投资成本也较低。另外外接式吸热器也更有利于圆镜场布置，提高了土地利用率。

现有的腔式吸热器吸热效率在50%~85%之间，截断效率只有80%左右，综合热效率约为40%~68%。

综上所述，颗粒吸储热技术虽然具有巨大的应用前景，但需要重点解决颗粒综合热效率偏低，颗粒吸热温度的稳定控制及大规模电站应用等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种外接式颗粒吸热器及太阳能发电系统，以解决现有颗粒吸热器吸热效率低的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种外接式颗粒吸热器，包括颗粒换热器和吸热管组；

所述颗粒换热器内设有至少一个颗粒通道和至少一个工质通道，且所述工质通道与所述颗粒通道传热接触；

所述吸热管组内填充有相变工质，所述相变工质的蒸发温度高于所述颗粒换热器内流通的颗粒的温度；

所述吸热管组的输出端与所述工质通道的输入端连通；所述吸热管组的输入端与所述工质通道的输出端连通。

本发明的外接式颗粒吸热器，还包括第一汇集部、第二汇集部；

所述第一汇集部设于所述颗粒换热器的一端，所述第一汇集部的输入端与吸热管组的输出端连通，所述第一汇集部的输出端与所述工质通道的输入端连通；所述第二汇集部设于所述颗粒换热器的另一端，所述第二汇集部的输入端与所述工质通道的输出端连通，所述第二汇集部输出端与吸热管组的输入端连通。

本发明的外接式颗粒吸热器，所述第一汇集部包括第一汇集箱和至少一个气相工质连通管；