一种太阳能发电储能供电系统

1.本发明涉及光伏能源利用相关技术领域，尤其涉及一种太阳能发电储能供电系统。

背景技术：

2.太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。现有太阳能光热储能发电系统一般包括集热系统、换热系统、储热系统、发电系统以及其它一些辅助的设备等。其中，集热系统目前常见的形式包括蝶式集热器系统、槽式集热器系统以及塔式集热器系统，其中蝶式集热器与槽式集热器采用多个聚光反射镜聚热后，将换热介质进行加热后输送到换热系统内，并产生蒸汽后驱动汽轮机发电。
3.蝶式集热器与槽式集热器系统均需要很长的管路系统，以使换热介质进行换热循环，其中管路内还需要借助循环泵进行输送。由于换热介质加热后温度很高，如中温系统的槽式集热器一般工质温度会达到400℃以上，蝶式聚热则会更高，这就导致循环泵长期在高温环境下运行，使用寿命会受到严重的不良影响；另一方面，由于能量集中过程依赖于管道和泵，且换热介质一般使用导热油，工质流动阻力会大大增加，热损失很大。影响系统能量转换效率的另一因素就是聚光器的光线追踪，一般对于大型的光伏热站，采用同步追踪的聚光器可实现单轴追踪，满足追光效果，但目前同步追踪采用在每一组聚光器系统上安装单轴追踪探测与驱动装置，对于大型的光热电站，设置成千上万的聚光器矩阵需要同步配套等数量的追踪系统，将大大增加集热器系统的投入成本，反而降低了蝶式集热器和槽式集热器系统安装维护方便易于控制成本的优势。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种太阳能发电储能供电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种太阳能发电储能供电系统，包括：集热器系统、发电及追踪驱动系统、储热系统以及换热系统，所述集热器系统包括集热器支架、集热器以及接收器，所述集热器转动安装在集热器支架上，所述接收器与集热器连接一体，接收器两端分别连接介质出管和介质入管，介质出管和介质入管均连接换热系统，换热系统分别与发电及追踪驱动系统和储热系统连接；所述介质入管靠近接收器的一端连接有文丘里管，远离接收器的一端连接有介质阀，所述介质阀与文丘里管间通过驱动风管连接，文丘里管的另一端通过回风管连接至离心风机的进风口，离心风机的出风口与介质阀连接，所述介质阀与介质入管间通过斜向阀口连接，所述斜向阀口为相对介质入管轴线非90
°
的气流流道，且斜向阀口相对换热介质流动方向的夹角小于90
°
，所述文丘里管的圆筒喉部与介质入管间通过上流道连通。
7.作为本发明进一步的方案：所述介质阀内设置与介质入管相连通的垂直流道，所
述垂直流道与介质入管的轴向相垂直，且垂直流道连接有气流出管，所述气流出管与介质入管的轴线相重合。
8.作为本发明进一步的方案：所述斜向阀口相对换热介质流动方向的夹角大于15
°
。
9.作为本发明进一步的方案：所述介质阀与驱动风管间设置节流口，节流口为口径小于介质阀入口的流道。
10.作为本发明进一步的方案：所述换向齿轮机构为一组相啮合的伞齿轮，伞齿轮轴心均设置有方轴孔，所述集热器的转轴以及传动杆的端部均设置有方轴结构。
11.作为本发明进一步的方案：所述离心风机连接锂电池包，所述锂电池包与光伏电板连接。
12.作为本发明进一步的方案：所述集热器与集热器支架转动连接处设置有传动机构，所述传动机构包括安装座和换向齿轮机构，所述安装座安装于集热器支架上，所述换向齿轮机构分别与集热器的转轴连接和传动杆连接，传动杆两端分别连接在相邻两组传动机构间。
13.作为本发明进一步的方案：所述传动杆上设置有可调节传动杆长度的螺纹套管。
14.作为本发明进一步的方案：所述发电及追踪驱动系统包括减速机、电控离合器、汽轮机以及发电机，所述发电机和电控离合器分别连接在汽轮机的输出轴两端，所述减速机的输入端与电控离合器连接，输出端连接传动杆。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过与换热介质同步循环输送的气流对换热介质进行输送驱动，取代了使用循环泵进行介质输送，降低了介质阻力，且不会出现循环泵高温工况下运行不可靠的问题；对一组或多组集热器阵列采用同一驱动控制装置进行追踪控制，一方面无需为每一组集热器单独配套完整的追踪系统，可大大减少因追踪系统带来的投入成本；另一方面，将追踪系统的动力来源集成到发电系统中，即利用汽轮机发电的同时也能控制光线追踪，进一步减少设备投入。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的结构示意图。
18.图2为图1中a处的放大结构示意图。
19.图3为本发明中介质阀的内部结构示意图。
20.图4为图1中b处的放大结构示意图。
21.图5为本发明中文丘里管与介质入管连接示意图。
22.图6为本发明中传动机构的结构示意图。
23.图7为本发明中发电及追踪驱动系统的结构示意图。
24.图8为本发明另一实施例中介质阀的内部结构示意图。
25.图中标记为：
26.1、集热器系统；11、集热器支架；12、传动机构；121、安装座；122、换向齿轮机构；
1221、方轴孔；13、集热器；14、接收器；2、传动杆；21、螺纹套管；3、介质出管；4、介质入管；5、离心风机；51、驱动风管；52、回风管；53、文丘里管；531、上流道；532、圆筒喉部；54、介质阀；541、节流口；542、斜向阀口；543、垂直流道；544、气流出管；6、光伏电板；61、锂电池包；7、发电及追踪驱动系统；71、减速机；72、电控离合器；73、汽轮机；74、发电机；8、储热系统；9、换热系统。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅图1～5，本发明实施例中，一种太阳能发电储能供电系统，包括：集热器系统1、发电及追踪驱动系统7、储热系统8以及换热系统9，所述集热器系统1包括集热器支架11、集热器13以及接收器14，本实施例以槽式集热器为例，所述集热器13为槽式集热器，其转动安装在集热器支架11上，所述接收器14为真空集热管，其位于集热器13的反射聚焦点，接收器14与集热器13连接一体，接收器14两端分别连接介质出管3和介质入管4，介质出管3和介质入管4均连接换热系统9，换热系统9用于与介质进行热交换并产生蒸汽，换热系统9分别与发电及追踪驱动系统7和储热系统8连接，所述介质出管3和介质入管4用于循环输送换热介质，如导热油，且分别用于输送加热后的换热介质以及由换热系统9换热后的低温介质；介质入管4靠近接收器14的一端连接有文丘里管53，远离接收器14的一端连接有介质阀54，所述介质阀54与文丘里管53间通过驱动风管51连接，文丘里管53的另一端通过回风管52连接至离心风机5的进风口，离心风机5的出风口与介质阀54连接，所述介质阀54与介质入管4间通过斜向阀口542连接，所述斜向阀口542为相对介质入管4轴线非90
°
的气流流道，且斜向阀口542相对换热介质流动方向的夹角小于90
°
且该夹角应大于15
°
以提高效果，介质阀54与驱动风管51间设置节流口541，节流口541为口径小于介质阀54入口的流道；所述文丘里管53的圆筒喉部532与介质入管4间通过上流道531连通，离心风机5用于产生高压气流，送入介质阀54内，气流分别由斜向阀口542和节流口541进入介质入管4和驱动风管51内，进入介质入管4内的高压气流由于与管道轴线相倾斜，将会对管内换热介质产生推动力，将介质送入接收器14一端，进入驱动风管51内的气流进入文丘里管53，在圆筒喉部532处产生负压，对介质入管4内具有负压吸附作用，从而将注入到管内的气体吸入文丘里管53内并送回离心风机5进行循环，这样取代了使用循环泵进行介质输送，降低了介质阻力，且不会出现循环泵高温工况下运行不可靠的问题，且气流驱动换热介质期间接触的是换热后的低温介质，不会与介质发生热交换，对热集中过程影响很小。
29.所述离心风机5连接锂电池包61，所述锂电池包61与光伏电板6连接，以光伏能源为驱动系统提供动力能源，光伏电板6可直接为风机供电，还能将多余电力进行储存。
30.如图1和图6，所述集热器13与集热器支架11转动连接处设置有传动机构12，所述传动机构12包括安装座121和换向齿轮机构122，所述安装座121安装于集热器支架11上，所述换向齿轮机构122优选为一组相啮合的伞齿轮，其中，一伞齿轮与集热器13的转轴连接，另一伞齿轮连接有传动杆2，具体的，伞齿轮轴心均设置有方轴孔1221，在集热器13的转轴
以及传动杆2的端部均设置有方轴结构与方轴孔1221配合连接，传动杆2两端分别连接在相邻两组传动机构12间，且传动杆2上设置有可调节传动杆2长度的螺纹套管21；
31.如图7，所述发电及追踪驱动系统7包括减速机71、电控离合器72、汽轮机73以及发电机74，所述发电机74和电控离合器72分别连接在汽轮机73的输出轴两端，所述减速机71的输入端与电控离合器72连接，输出端连接传动杆2，汽轮机73由换热系统9产生的蒸汽驱动，带动发电机74发电，电能并入电网输电，同时，通过电控离合器72的控制，汽轮机73将在设定的时间驱动减速机71运行，具体可根据光热电站所在地纬度与光线变化时间进行设定，使电控离合器72定时开合，减速机71将带动传动杆2转动，通过传动机构12使集热器13以及接收器14缓慢转动，使其适应光线角度；这样一方面对于一组集热器13阵列，可通过多组传动杆2依次连接，同时同步控制及驱动，无需为每一组集热器13单独配套完整的追踪系统，可大大减少因追踪系统带来的投入成本，且传动机构12以及传动杆2均可另外安装，可根据实际使用；另一方面，将追踪系统的动力来源集成到发电系统中，即利用汽轮机73发电的同时也能控制光线追踪，进一步减少设备投入。对于与发电系统不在同一位置的集热器13阵列，可在减速机71输出端再外接传动结构，如带传动、链条传动等使一组发电系统能够对应多组集热器13阵列。
32.实施例二，如图8，本实施例中，与实施例一所不同的是，所述介质阀54内设置与介质入管4相连通的垂直流道543，所述垂直流道543与介质入管4的轴向相垂直，且垂直流道543连接有气流出管544，气流出管544与介质入管4的轴线相重合，这样驱动气流出射角度与介质入管4间完全平行，能够对换热介质产生更高的输送效率。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种太阳能发电储能供电系统，包括：集热器系统(1)、发电及追踪驱动系统(7)、离心风机(5)、光伏电板(6)、储热系统(8)以及换热系统(9)，所述集热器系统(1)包括集热器支架(11)、集热器(13)以及接收器(14)，所述集热器(13)转动安装在集热器支架(11)上，所述接收器(14)与集热器(13)连接一体，接收器(14)两端分别连接介质出管(3)和介质入管(4)，介质出管(3)和介质入管(4)均连接换热系统(9)，所述换热系统(9)分别与发电及追踪驱动系统(7)和储热系统(8)连接；其特征在于：所述介质入管(4)靠近接收器(14)的一端连接有文丘里管(53)，远离接收器(14)的一端连接有介质阀(54)，所述介质阀(54)与文丘里管(53)间通过驱动风管(51)连接，文丘里管(53)的另一端通过回风管(52)连接至离心风机(5)的进风口，离心风机(5)的出风口与介质阀(54)连接，所述介质阀(54)与介质入管(4)间通过斜向阀口(542)连接，所述斜向阀口(542)为相对介质入管(4)轴线非90
°
的气流流道，且斜向阀口(542)相对换热介质流动方向的夹角小于90
°
，所述文丘里管(53)的圆筒喉部(532)与介质入管(4)间通过上流道(531)连通。2.根据权利要求1所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述介质阀(54)内设置与介质入管(4)相连通的垂直流道(543)，所述垂直流道(543)与介质入管(4)的轴向相垂直，且垂直流道(543)连接有气流出管(544)，所述气流出管(544)与介质入管(4)的轴线相重合。3.根据权利要求1所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述斜向阀口(542)相对换热介质流动方向的夹角大于15
°
。4.根据权利要求2所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述介质阀(54)与驱动风管(51)间设置节流口(541)，所述节流口(541)为口径小于介质阀(54)入口的流道。5.根据权利要求1所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述离心风机(5)连接有锂电池包(61)，所述锂电池包(61)与光伏电板(6)连接。6.根据权利要求1所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述集热器(13)与集热器支架(11)转动连接处设置有传动机构(12)，相邻两组传动机构12间连接有传动杆(2)，所述传动机构(12)包括安装座(121)和换向齿轮机构(122)，所述安装座(121)安装于集热器支架(11)上。7.根据权利要求6所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述换向齿轮机构(122)为一组相啮合的伞齿轮，伞齿轮轴心均设置有方轴孔(1221)，所述集热器(13)的转轴以及传动杆(2)的端部均设置有方轴结构。8.根据权利要求7所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述传动杆(2)上设置有可调节传动杆(2)长度的螺纹套管(21)。9.根据权利要求1所述的一种太阳能发电储能供电系统，其特征在于：所述发电及追踪驱动系统(7)包括减速机(71)、电控离合器(72)、汽轮机(73)以及发电机(74)，所述发电机(74)和电控离合器(72)分别连接在汽轮机(73)的输出轴两端，所述减速机(71)的输入端与电控离合器(72)连接。

技术总结

本发明涉及一种太阳能发电储能供电系统，包括：集热器系统、发电及追踪驱动系统、储热系统以及换热系统，本发明通过与换热介质同步循环输送的气流对换热介质进行输送驱动，取代了使用循环泵进行介质输送，降低了介质阻力，且不会出现循环泵高温工况下运行不可靠的问题；对一组或多组集热器阵列采用同一驱动控制装置进行追踪控制，一方面无需为每一组集热器单独配套完整的追踪系统，可大大减少因追踪系统带来的投入成本；另一方面，将追踪系统的动力来源集成到发电系统中，即利用汽轮机发电的同时也能控制光线追踪，进一步减少设备投入。进一步减少设备投入。进一步减少设备投入。