[发明专利]用于使用源自太阳的热能的高能量效率的装置、系统及方法

说明书

一种用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置，其包括：罩壳，其限定内部隔室且具有允许太阳辐射进入的照射开口，开口在使用中没有关闭或屏蔽手段下，使内部隔室和外部环境直接连通；可流体化的固体颗粒床，其容置在隔室内、具有操作区域，操作区域在使用中，以操作区域的颗粒从太阳辐射吸收热能的方式，暴露于通过开口进入的太阳辐射；颗粒床的流化手段，其至少在操作区域处将流化气体收聚进入隔室；及限制结构，其包含在罩壳内的床的颗粒，布置在开口处，且相对于开口朝向外侧突出。在使用期间，操作区域的颗粒从太阳辐射中吸收热能，将热能转移至其他的床颗粒。开口布置在罩壳上的侧向的或是非中心的位置，相对于操作区域为侧向的。

本申请是申请号为201880009864.6、发明名称为“用于使用源自太阳的热能的高能量效率的装置、系统及方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置，该装置是基于由被集中的太阳辐射所直接照射的颗粒的流化床。

本发明亦涉及一种包括此装置的能量生产系统，及一种相关的方法。

背景技术

已知如何由定日镜收集太阳能，该定日镜将辐射集中在反射镜上。该反射镜接着将该辐射传送到基于颗粒的流化床的用于热蓄积及交换的装置上。

用于生产热/电能的系统，其包括取决于要被取得的热功率的一个或多个单元，该系统可基于该用于源自太阳的热能的蓄积及交换的装置。

现有技术的该流化床装置是根据两个主要的结构被制成的。

根据揭示在WO2013/150347A1中的第一结构，该太阳辐射是被接收在该装置的金属空腔的壁上。此空腔限定出该颗粒床的该罩壳的部分且在其内延伸。该颗粒的流化床从该空腔的该壁取得被集中在该壁上的由太阳辐射所产生的热能。

在高入射辐射流的情况下，刚被叙述过的该结构具有将该空腔的该表面暴露至高温度及热梯度的不便，随之而来的是，由于所使用的金属合金的质量而导致的热机械阻力和耐久性方面的临界性。为了以均匀的方式分布该空腔壁被暴露于的该热流，该定日镜场可被整合在被布置成环绕该装置的多个子区段中。然而，当和被定位在最高照射的方向的单一的定日镜场相比较时，就各个太阳能发电单元而言，此配置需要更多地使用土地。

在一个第二已知的结构中，该前述的空腔未被提供，且该蓄积及交换装置的该颗粒床，通过一个在该装置的该罩壳上所取得的透明材料的窗口接收该被集中的太阳辐射，该透明材料通常是石英。

然而，此第二种结构的重要性在于该事实，即该透明的窗口和该流体化的固体的直接接触必须被避免，以便能限制随着时间的推移的沾污现象的发生、灰尘的沉积和/或该透明的表面的混浊，这些会降低其接收效率，从而导致在温度上的增加及在窗口上的热梯度的产生。

相关刚被说明过的那类型的接收器的使用的另一缺点，是有关针对工业规模系统的需求生产足够尺寸的石英窗口的困难。特别是，为了确保结构支撑，在该窗口的平面尺寸上的增加必须对应在其厚度上的增加，此带有在辐射传输特性上的对应的减少。

其被进一步地强调，该已知的装置可以在维护以及热吸收和转移过程的功效和效率方面呈现临界。此外，由于朝向外部环境的辐射再发射，已知的装置也可能具有重要的热损失。

由于上述的内容，相关技术中已知用于源自太阳的热能的蓄积及释放的该装置，在某些情况下，具有无法实现具有竞争力的工业用途的低效率总和。

能量或热生产工厂可以基于先前已被说明过的该已知的装置。此装置可为用于热能的蓄积和/或交换的单元的部分。此些单元的数量，及因而该装置的数量，取决于要被达成的热功率。由于该前述的不方便，此些单元及该相关联的工厂可能具有远离所谓的“平价网”的高能量生产成本。

发明内容