碟式太阳能热利用发电技术

1.2.3.2.1聚焦器：盘式系统的聚焦器一般用金属板制成。例如把0.2-0.5mm 的优质薄钢板放在一个成型模中压制成形,然后在很小的压力下在聚焦器模块中定型 ,利用这种方法可以制造很精确的聚焦器 ,但是这种聚焦器现场安装费用很高 ,只有在建造较多数量时 才能降低成本. 近年来出现的新型聚焦器 由 12块相同的强化纤维环氧树脂扇形体制成 背面用筋板加固 正面粘上0.9mm 厚的薄玻璃反射镜 可长时间保持约94% 的高反射率 在安装现场 扇形体只要借助一个简单的对中工具就可以很方便地安装在环形支架上，用光学水准仪精确定位后， 粘合制成一个非常坚固和轻巧的结构件。

1.2.3.2.2接受器：接受聚焦器收集的热能,供驱动马达用,要求能够大量吸收太阳能辐射，但是设备表面向外的红外辐射要小希望接收器能够提供高温高压的气体"但结构要紧凑容积损失要小。 接受器由根78根连接收集器和发电机马达的管子组成，管子由高温耐腐蚀镍合金制成，背面装有监控热电偶。

1.2.3.2.3 161型驱动装置 ：驱动装置利用接受器的热能产生转动， 带动发电机发电 。以氦作为工作气体 在平均压力为 15Mpa时 气温可达650摄氏度， 转速 1500r/min 功率 9-10kw。 驱动装置的曲轴箱没有压力 ，气缸为水冷式， 驱动装置的冷却水的中间冷却借助一个循环泵通过水或者空气冷却器实现 。异步发电机和驱动装置的曲轴法兰相连， 直接向电网输送电力。

2.1 系统组成

  碟式太阳能热动力发电是太阳能热发电技术中的一种，其基本原理是将入

射的太阳辐射汇聚起来，并转化为热能，在焦点处产生较高的温度，并用于发

电。由于聚焦方式不同，碟式太阳能热发电的聚焦比可以达到最大，从而运行

温度达到 750－1382℃，在三种太阳能热发电方式中最高，因此可以达到最高的

热机效率。

  碟式太阳能热发电系统的原理如图 2－1 所示，图中箭头表示能量走向。

2.1.1 聚光器

  由于太阳辐射能量的密度很小，为了能够达到发电所需的温度，必需用聚光器把近似平行入射的大面积的太阳光汇聚到一个很小的面积上，从而使该面积上的能流密度增大，温度达到可以用于发电的程度。反射面的面积和吸收面的面积之比就是几何聚光比。实际应用中更关心聚光器的能量聚光比，即吸收体的平均能流密度和入射能流密度之比，数值上等于几何聚光比和光学效率的乘积。

2.1.2 跟踪控制系统

  跟踪控制系统的作用是使聚光器的轴线始终对准太阳。跟踪太阳的方法有很多，但不外乎采用如下两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。因此，跟踪控制系统的实现也可以有多种方式，电控方式可以分为通过太阳传感器作为反馈进行的模拟控制和由计算机控制电机并通过太阳传感器形成反馈的数字控制。

2.1.3 集热器

  集热器将聚光器汇聚的光能转化为热能。为了使吸热面的热流密度不至于太大，焦点不能直接落在吸热面上，吸热面通常放置在焦点后方，焦点落在吸热腔体的开口上，开口应尽可能的小，以减小辐射和对流热损失[4]。斯特林机的集热器有直接吸热和间接吸热两种形式。由于斯特林机的工质气体氢或者氦在高压下有较强的传热能力，直接吸热式可以吸收很大的热流密度(大约 75W/cm2)，但是平衡汽缸内的温度和传热量是直接吸热式需要解决的一个问题。

使用液态金属或者热管作为换热介质的间接吸热方式可以解决上述问题。热管换热器的温差很低，从而可以使斯特林机工作在一个较高的温度，从而得到较高的效率。

2.1.4 热电转换装置

  碟式太阳能热动力发电装置的热电转换主要是采用自由活塞斯特林机作为原动机。自由活塞斯特林机是一种活塞式外燃机，在气缸内有一个配气活塞和一个动力活塞。气缸侧壁连接配气活塞上下室的旁路，循环工质通过旁路交替运动到配气活塞的上室和下室。上室和热源交换器耦合，将吸热器的热量传递给工质，工质受热膨胀推动动力活塞运动做功，输出功率。下室通过中间介质回路把余热传递给回热器，工质通过旁路往复流动完成循环。热机提供的机械能带动发电机运转，可以进一步将机械能转化为电能。

2.1.5 电力变换装置

  由于太阳能辐射随天气变化很大，所以热电转换装置发出的电力不是十分稳定，特别是小功率的便携式太阳能发电装置发出的电流小、电压低，不能直接提供给用户，需要经过整流、DC-DC 升压、储能、DC-AC 逆变等环节的处理，才能输出 220V 的工频电。

2.1.6 交流稳压装置

  碟式太阳能热动力发电系统发出的电经过电力变换装置变成 220V 的工频电可以直接提供给普通用户或并入电网，但并不能满足高精密负载的要求，需要在输入电压与负载之间增设一台高稳压精度的宽稳压范围的交流稳压装置。碟式太阳能热动力发电系统的交流稳压装置将在第6章中提供相关的原理、应用电路和改进措施。

2.1.7 储能装置、蓄电池和补充能源

  太阳能只有白天存在，且对天气变化极为敏感。为了用户能够在任何需要的时候都能够获得电力，独立的碟式太阳能热动力发电系统必需采用储能装置、蓄电池和补充能源中的一种或几种。

  储能装置可以有多种形式，研究较多的有相变储热和化学储能。相变储热是依靠晶变时的大量潜热，在白天阳光充足时将太阳热能储存起来，在夜间或者没有阳光的时候放出热量驱动热机工作。化学储能是利用催化剂在一定条件下的催化作用，使某些化合物在高温下分解，吸收热量；在需要的时候使分解产物在一定条件下化合放出热量驱动热机工作。