CN102242697A - 分布式非跟踪太阳能发电及多联产*** - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种分布式非跟踪太阳能膨胀机发电及多联产***,太阳能非跟踪采集***(8)与蒸发器(1)或者蓄热器(5)相连,蒸发器(1)设置在太阳能非跟踪采集***内或蓄热器内,所述蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间进行串连接构成一个封闭循环腔体,发电工作介质被密闭进入封闭循环腔体内,太阳能非跟踪采集***(8)采集的热能对蒸发器(1)内的发电工作介质进行加热,所述发电工作介质经过流体发电机(2)从而将太阳能采集的热能转换为电能,发电工作介质经流体发电机后进入冷凝器(3)被冷凝,被冷凝的发电工作介质通过工作介质循环泵再次送入到蒸发器(1)中使其被蒸发,从而实现循环发电。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电,特别是以分布式太阳能非跟踪采集***采集的热能进行发电及多联产的***。
背景技术
现有的发电技术主要采用蒸汽为工作介质发电,即通过热机原理,受卡诺循环的限制的蒸汽热发电,主要的工作介质为水,其喷嘴设置在定子上,不发生运动,叶片设置在转子上,喷嘴喷射的蒸汽推动叶片进行旋转发电。
采用低温有机物的朗肯循环(ORC)发电机组,适合于低温热源以及小型的发电,但是其依然是卡诺循环的热机,是将现有的大型蒸汽发电设备小型化,其喷嘴与叶片设置与大型的相同,这样的结构设置限制了发电的能源利用,工作介质也必须采用低温的工作介质。
此外,斯特林机也是一种发电设备,其主要采用缸体以及运动的活塞,利用缸体外部的热能实现对缸体内部的工作介质进行汽化,推动缸体运动后带动发电设备进行机组发电。其本质也是热机原理。
上述的主要的发电技术和方法,都是采用热机原理的发电,其工作介质都经过了液气相变过程,需要热能加热工作介质,使其产生高温高压蒸汽,推动发电及的转子转动,实现发电。
现有的太阳能发电主要有光伏和光热两种,光伏发电需要硅或其他特殊材料进行发电,光热发电有槽式、塔式和蝶式。热电主要是大规模的发电,缺乏小规模、家庭化、低成本化的热发电***,同时现有的太阳能真空集热管主要应用于太阳能热水器,还没有采用太阳能真空集热管为采集能源进行热发电的***。
分布式能源***是指将能源***以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户端,来双向传输冷、热、电能。由于可以提高能源利用率和供电安全性,实现按需供能以及为用户提供更多选择,分布式能源***成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。分布式能源***的能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电***。发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能,而近50%的热能流失,传输环节损耗近10%的热能。而且,当前20%的发电装机容量只用于满足用电高峰期的需求。因此,这些发电机组运行时间仅占全部机组运行时间的5%,发电量仅占发电总量的1%。由于只依靠几条主要线路传输电力,集中供电***的供电线路拥堵问题日益凸显。电力供应过剩迫使公用事业单位依靠污染性更高和效率更低的能源发电来满足用电高峰期需求,而不是简单地将剩余电力从需求量低的市场重新配送至需求量高的市场,从而造成能源利用率更为低下。
本发明人已经提交了螺杆流体发电机组及发电方法(专利申请号为:200910259353.2双螺杆流体发电机及发电方法;专利申请号为:200910259355.1单螺杆流体发电机及发电方法),涡旋发电机及发电方法(专利申请号为:200910259352.8),活塞式发电机及发电方法(专利申请号为:200910259354.7),转子流体发电机及发电方法(专利申请号为:200910265801.X),等不同类型的发电机,本发明是采用上述的发电机实现的太阳能低温热发电及多联产。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式非跟踪太阳能膨胀机发电及多联产***,该太阳能发电及多联产***分布在能源使用端,如家庭、企业、工厂、农业工厂等不同的区域内;分布式太阳能非跟踪采集***(8)与蒸发器(1)或者蓄热器(5)相连,蒸发器设置在太阳能非跟踪采集***内或蓄热器内,蒸发器与流体发电机连接,流体发电机与冷凝器连接,冷凝器与工作介质循环泵连接,工作介质循环泵与蒸发器连接,蒸发器、冷凝器、循环泵、流体发电机相互连接成为一个封闭循环腔体,发电工作介质被密闭进入封闭循环腔体内,太阳能非跟踪采集***采集的热能加热蒸发器内的发电工作介质,经过流体发电机从而将太阳能采集的热能转换为电能,发电工作介质经流体发电机后进入冷凝器被冷凝,循环泵再次进入到蒸发器中被蒸发,而实现循环发电,本发明利用膨胀机与电机进行发电,特别是利用本发明人发明的流体发电机进行发电。
本发明的另外一个目的是提供一种分布式太阳能多联产***,利用发电循环需要对发电工作介质进行冷凝的要求,将冷凝的热能进行利用,实现多联产,采用在发电循环***或冷凝器上设置供暖、制冷、开水、热水、烹饪、干燥等设备,这些设备利用发电的余热为能源,实现了太阳能多联产。
具体发明内容如下:分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,由太阳能非跟踪采集***、蒸发器、冷凝器、流体发电机、发电工作介质、工作介质循环泵等组成,其特征是:太阳能非跟踪采集***(8)与蒸发器(1)或者蓄热器(5)相连,蒸发器(1)可以设置在太阳能非跟踪采集***内或蓄热器内,使蒸发器(1)与太阳能非跟踪采集***或与蓄热器进行换热,所述蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间进行串连接构成一个封闭循环腔体,发电工作介质被密闭进入封闭循环腔体内,太阳能非跟踪采集***(8)采集的热能对蒸发器(1)内的发电工作介质进行加热,所述发电工作介质经过流体发电机(2)从而将太阳能采集的热能转换为电能,发电工作介质经流体发电机后进入冷凝器(3)被冷凝,被冷凝的发电工作介质通过工作介质循环泵再次送入到蒸发器(1)中使其被蒸发,从而实现循环发电。
蒸发器与流体发电机连接,流体发电机与冷凝器连接,冷凝器与工作介质循环泵连接,工作介质循环泵与蒸发器连接,蒸发器、冷凝器、循环泵、流体发电机相互连接形成一个发电循环***。
太阳能非跟踪采集***(1)选择自下列至少一种:A、单口太阳能真空集热管;B、双通太阳能真空集热管;C、太阳能集热板。
在在太阳能真空集热管、集热板内部还设置有热管。
为了增加太阳能采集效率,在太阳能非跟踪采集***周围还设置有选择下列至少一种的设备:A、金属、玻璃、薄膜反射或透射板;B、线聚焦或点聚焦的菲涅尔反射镜;C、线聚焦或点聚焦的菲涅尔透射镜。
所述的蒸发器设置在太阳能采集***内部或蓄热器内。
所述的流体发电机为至少下列一种:A、涡轮流体发电机;B、单螺杆流体发电机;C、双螺杆流体发电机;D、叶轮流体发电机;E、转子流体发电机;F、活塞流体发电机;G、汽轮机。
当然除了使用本发明中提到的发电机以外,也可以根据实际情况采用传统的发电机。
所述的发电工作介质为下列类型中的至少一个:A、氟利昂;B、氨;C、水;D、碳氢化合物;E、醇;F、温室气体。
在所述蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间形成的循环***中还设置有至少下列一种设备:A、单向阀:设置在工作介质循环泵与蒸发器之间;B、变频器:安装在工作介质循环泵的周围,用于实现对循环泵的变频控制,实现节能;C、发电工作介质储存箱体:设置在冷凝器与工作介质循环泵之间,用于对冷凝的发电工作介质进行储存;D、恒压装置:设置在流体发电机入口,保持流入到流体发电机内的流体的压力恒定;E、控制***:实现对发电工作介质的压力、温度、流量进行控制的机构,保持可以持续稳定发电;温度、压力、流量调节阀门设置在流体发电机进口与出口,冷凝器的进口和出口,蒸发器的进口和出口部位,用于实现对流体发电机、冷凝器、蒸发器的温度测试、压力和流量的测试及调节;F、检测***:采集***的物理、化学的参数,并将各种参数汇总到计算机***中;设置在多流体发电机的电线的出口处的电流计电压表,用于测试发电的电流及电压,同时工作介质循环泵的电流进口机出口也安装电流表和电压表,用于测试循环泵的电流和电压,将这些参数以及E中安装的流体眼里、温度流量的从参数输送到控制器上,如计算机上,采用控制软件实现对发电机的工作的控制;G、稳压装置:设置在发电循环管道上,稳压装置设置在流体发电机的进气口,用于稳定进入到发电机的流体压力,使发电机发出稳定的电流;在气体或液体的传输管道中安装有增压装置。
发电工作介质在冷凝器(3)中被冷凝,其冷凝方式是利用第二流体通过换热器进行换热使其冷凝,所述的第二流体为液体、气体、超临界体;所述的换热器以及所述的冷凝器和蒸发器也是一种换热器,所述的换热器至少选择下列一种:板式换热器、管壳换热器、热管换热器、套管换热器、在空调上使用的铜管铝翅片换热器中的至少一种。
还设置有多联产设备,所述的多联产设备通过与设置在由蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间形成的发电循环***上的至少一个冷凝器进行连接,多个冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现换热;多联产设备之间或与冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现连接。
所述的多联产设备选自下列至少一种:A、供暖设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、供暖的散热器、地板采暖管道、循环泵组成的一个循环密闭***,该换热器的高温流体为发电工作介质流体;换热器的低温供暖流体通过换热器将热能转换到低温供暖流体上,低温供暖流体经循环泵将热能传递到供暖的散热器、地板采暖管道上,实现对建筑的供暖;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于40度,经换热的制冷工作流体温度高于35度;B、生活热水设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、水开关、洗浴喷头组成、泵组成,该换热器的高温流体为发电工作介质流体,低温流体将生活热水加热;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于50度,经换热的制冷工作流体温度高于45度;C、制冷设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、制冷机组、循环泵组成的一个循环密闭***,该换热器的高温流体为发电工作介质流体,换热器的低温制冷流体通过换热器获得热能,通过制冷机组进行制冷;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于60度,经换热的制冷工作流体温度高于55度;D、开水设备:由与换热器进行换热的开水蓄热器、水开关组成,换热器将开水蓄热器的热水进行加热成为开水,换热器的发电工作介质的温度高于100度;E、干燥设备:由与换热器进行换热的干燥设备,换热器为干燥设备提供热能,换热器的发电工作介质高温流体的温度高于45度,经换热的制冷工作流体温度高于40度;F、烹饪设备:由与换热器进行换热的烹饪设备,换热器为烹饪设备提供热能,换热器的发电工作介质高温流体的温度高于80度,经换热的制冷工作流体温度高于75度。多联产设备通过与设置在发电循环***上的至少一个冷凝器进行连接,多个冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现换热;多联产设备之间或与冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现连接。
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果:1、本发明实现了太阳能低温热发电及多联产,提供了一种最低成本的太阳能发电及利用技术。
2、本发明是分布式、低成本、家庭化的热发电***,可以用于家庭及电网的发电。
3、本热电联产***是最低、最高效率(热和电的效率)的太阳能利用技术,为太阳能利用提供了全新的技术与产品。
4、本发明也可以用于规模化发电,用多个分布式的太阳能采集实现;本发明的发电功率可以为0.1kw-300kw,太阳能采集的热源的温度范围为60---400度,通过直接的采集或者增加反射透射***实现高温的太阳能采集。
附图说明
图1是分布式非跟踪太阳能发电***。
图2是并联型分布式非跟踪太阳能发电及多联产***。
图3是混合型分布式非跟踪太阳能发电及多联产***。
图中标号的具体含义如下:1:蒸发器,2:发电机,3:冷凝器,4:工作介质循环泵,5:蓄热器,6:发电循环***,7:换向阀,8:太阳能非跟踪采集***,9:供暖地板采暖***,10:烹饪设备,11:干燥设备,12:制冷机组,13:生活水洗浴设备。
具体实施方式
实施例1:分布式非跟踪太阳能发电***图1中蒸发器(1)、发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵(4)组成一个封闭的循环***(6),蒸发器(1)通过换向阀(7)直接与太阳能非跟踪采集***(8)连接,直接完成发电工作介质的蒸发,也可以通过与蓄热器(5)进行换热,实现对发电工作介质的蒸发,太阳能非跟踪采集***可以与蓄热器进行换热,实现热能的储存。
实施例2:并联型分布式非跟踪太阳能发电及多联产***图2中蒸发器(1)、发电机(2)、冷凝器(3)、循环泵(4)组成一个封闭的循环***(6),蒸发器(1)通过换向阀(7)直接与太阳能非跟踪采集***(8)连接,直接完成发电工作介质的蒸发,也可以通过与蓄热器(5)进行换热,实现对发电工作介质的蒸发,太阳能采集***可以与蓄热器进行换热,实现热能的储存。在冷凝器上设置有多联产设备,生活水提供设备通过一个蓄热器与冷凝器进行连接,蓄热器(5)与生活水洗浴设备(13)连接,生活水通过与蓄热器的换热,实现生活热水的供应;制冷机组通过与冷凝器的直接换热实现制冷,制冷机组可以采用吸收式或者吸附式制冷机组,温度为60-120度可以实现制冷,根据发电设备的工作温度区间,选择不同的冷凝温度,实现不同温度区间的制冷;供暖***通过一个蓄热箱体与冷凝器连接,地板采暖***(9)通过泵与采暖蓄热器进行连接,将蓄热器的热能交换到地板采暖***中,实现供暖,地板采暖***的温度区间为35-65度;干燥设备(11)、烹饪设备(10)直接与冷凝器进行连接,实现对干燥设备和烹饪设备的换热。
实施例3:混合型分布式非跟踪太阳能发电及多联产***图3中蒸发器(1)、发电机(2)、冷凝器(3)、循环泵(4)组成一个封闭的循环***(6),蒸发器(1)通过换向阀(7)直接与太阳能非跟踪采集***(8)连接,直接完成发电工作介质的蒸发,也可以通过与蓄热器(5)进行换热,实现对发电工作介质的蒸发,太阳能采集***可以与蓄热器进行换热,实现热能的储存。在发电循环中,设置有两个冷凝器(3-1,3-2),两个冷凝其采用串联方式连接(也可以采用并联),其中生活水设备和制冷机组与冷凝器(3-2)进行换热,蓄热器(5)与生活水洗浴设备(13)连接,生活水通过与蓄热器的换热,实现生活热水的供应;制冷机组通过与冷凝器(3-2)的直接换热实现制冷,制冷机组可以采用吸收式或者吸附式制冷机组,温度为80-100度可以实现制冷,根据发电设备的工作温度区间,选择不同的冷凝温度,实现不同温度区间的制冷;供暖***、烹饪***、干燥***直接与蓄热器(5)进行连接;供暖***通过一个蓄热箱体(5)与冷凝器(3-1)连接,地板采暖***(9)通过泵与蓄热器进行连接,将蓄热器的热能交换到地板采暖***中,实现供暖,地板采暖***的温度区间为35-65度;烹饪设备(10)直接与蓄热器进行连接并换热,其余热由直接与干燥设备连接用于干燥。
可以根据需要进行任意的串联、并联、混合的连接,以便于实现多联产。
根据本发明的原理及结构,可以设计其他的实施案例,只要符合本发明的原理及结构,都属于本发明的实施。
Claims (10)
1.分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,由太阳能非跟踪采集***、蒸发器、冷凝器、流体发电机、发电工作介质、工作介质循环泵等组成,其特征是:太阳能非跟踪采集***(8)与蒸发器(1)或者蓄热器(5)相连,蒸发器(1)与太阳能非跟踪采集***或与蓄热器进行换热,所述蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间进行串连接构成一个封闭循环腔体,发电工作介质被密闭进入封闭循环腔体内,太阳能非跟踪采集***(8)采集的热能对蒸发器(1)内的发电工作介质进行加热,所述发电工作介质经过流体发电机(2)从而将太阳能采集的热能转换为电能,发电工作介质经流体发电机后进入冷凝器(3)被冷凝,被冷凝的发电工作介质通过工作介质循环泵再次送入到蒸发器(1)中使其被蒸发,从而实现循环发电。
2.根据权利要求1所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:太阳能非跟踪采集***(8)选择自下列至少一种:
A、单口太阳能真空集热管;
B、双通太阳能真空集热管;
C、太阳能集热板。
3.根据权利要求2所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:在太阳能真空集热管、集热板内部还设置有热管。
4.根据权利要求2所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:在太阳能非跟踪采集***周围还设置有下列至少一种的设备:
A、金属、玻璃、薄膜反射或透射板;
B、线聚焦或点聚焦的菲涅尔反射镜;
C、线聚焦或点聚焦的菲涅尔透射镜。
5.根据权利要求1所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:所述的流体发电机为至少下列一种:
A、涡轮流体发电机;
B、单螺杆流体发电机;
C、双螺杆流体发电机;
D、叶轮流体发电机;
E、转子流体发电机;
F、活塞流体发电机;
G、汽轮机。
6.根据权利要求1所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:所述的发电工作介质为下列类型中的至少一个:
A、氟利昂;
B、氨;
C、水;
D、碳氢化合物;
E、醇;
F、温室气体。
7.根据权利要求1所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:在所述蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间形成的循环***中还设置有至少下列一种设备:
A、单向阀:设置在工作介质循环泵与蒸发器之间;
B、变频器:安装在工作介质循环泵的周围,用于实现对循环泵的变频控制,实现节能;
C、发电工作介质储存箱体:设置在冷凝器与工作介质循环泵之间,用于对冷凝的发电工作介质进行储存;
D、恒压装置:设置在流体发电机入口,保持流入到流体发电机内的流体的压力恒定;
E、控制***:实现对发电工作介质的压力、温度、流量进行控制的机构,保持可以持续稳定发电;温度、压力、流量调节阀门设置在流体发电机进口与出口,冷凝器的进口和出口,蒸发器的进口和出口部位,用于实现对流体发电机、冷凝器、蒸发器的温度测试、压力和流量的测试及调节;
F、检测***:采集***的物理、化学的参数,并将各种参数汇总到计算机***中;设置在多流体发电机的电线的出口处的电流计电压表,用于测试发电的电流及电压,同时工作介质循环泵的电流进口机出口也安装电流表和电压表,用于测试循环泵的电流和电压,将这些参数以及E中安装的流体眼里、温度流量的从参数输送到控制器上,如计算机上,采用控制软件实现对发电机的工作的控制;
G、稳压装置:设置在发电循环管道上,稳压装置设置在流体发电机的进气口,用于稳定进入到发电机的流体压力,使发电机发出稳定的电流;在气体或液体的传输管道中安装有增压装置。
8.根据权利要求1-7所述的任一分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征是:发电工作介质在冷凝器(3)中被冷凝,其冷凝方式是利用第二流体通过换热器进行换热使其冷凝,所述的第二流体为液体、气体、超临界体;所述的换热器以及所述的冷凝器和蒸发器也是一种换热器,所述的换热器至少选择下列一种:板式换热器、管壳换热器、热管换热器、套管换热器、在空调上使用的铜管铝翅片换热器中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征:是:还设置有多联产设备,所述的多联产设备通过与设置在由蒸发器(1)、流体发电机(2)、冷凝器(3)、工作介质循环泵之间形成的发电循环***上的至少一个冷凝器进行连接,多个冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现换热;多联产设备之间或与冷凝器之间通过串联、并联、混合连接实现连接。
10.根据权利要求9所述的分布式非跟踪太阳能发电及多联产***,其特征:是:所述的多联产设备选自下列至少一种:
A、供暖设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、供暖的散热器、地板采暖管道、循环泵组成的一个循环密闭***,该换热器的高温流体为发电工作介质流体;换热器的低温供暖流体通过换热器将热能转换到低温供暖流体上,低温供暖流体经循环泵将热能传递到供暖的散热器、地板采暖管道上,实现对建筑的供暖;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于40度,经换热的制冷工作流体温度高于35度;
B、生活热水设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、水开关、洗浴喷头组成、泵组成,该换热器的高温流体为发电工作介质流体,低温流体将生活热水加热;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于50度,经换热的制冷工作流体温度高于45度;
C、制冷设备:由换热器或者与换热器连接的蓄热器、制冷机组、循环泵组成的一个循环密闭***,该换热器的高温流体为发电工作介质流体,换热器的低温制冷流体通过换热器获得热能,通过制冷机组进行制冷;换热器的发电工作介质高温流体的温度高于60度,经换热的制冷工作流体温度高于55度;
D、开水设备:由与换热器进行换热的开水蓄热器、水开关组成,换热器将开水蓄热器的热水进行加热成为开水,换热器的发电工作介质的温度高于100度;
E、干燥设备:由与换热器进行换热的干燥设备,换热器为干燥设备提供热能,换热器的发电工作介质高温流体的温度高于45度,经换热的制冷工作流体温度高于40度;
F、烹饪设备:由与换热器进行换热的烹饪设备,换热器为烹饪设备提供热能,换热器的发电工作介质高温流体的温度高于80度,经换热的制冷工作流体温度高于75度。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111116 |