新型太陽能蒸汽式發(fā)電裝置的分析與研究

趙迪

摘 要：發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)就要開發(fā)新能源，充分利用太陽能，太陽能資源是最豐富的可再生資源，它分布廣泛、可再生、不污染環(huán)境，是國際社會(huì)公認(rèn)的最理想的替代能源。在人們生活、工作中有廣泛的作用，其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而太陽能蒸汽發(fā)電設(shè)備的工作原理則是利用匯聚的太陽光，把低沸點(diǎn)的液態(tài)工質(zhì)加熱變?yōu)樗魵猓缓笸苿?dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電。該文提出一種新型太陽能蒸汽式發(fā)電裝置，并介紹了該裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理、突破與創(chuàng)新以及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：太陽能 蒸汽式 自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)

中圖分類號：TH113 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0006-01

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對能源提的要求越來越高，當(dāng)前人類在不斷尋找新能源。太陽能是一種清潔可再生的新能源，越來越受到人們的親睞，在人們生活、工作中有廣泛的作用，其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，太陽能發(fā)電技術(shù)也在不斷的進(jìn)步。而太陽能蒸汽發(fā)電設(shè)備的工作原理則是利用匯聚的太陽光，把低沸點(diǎn)的液態(tài)工質(zhì)加熱變?yōu)樗魵猓缓笸苿?dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電。

1 國內(nèi)外的研究狀況及存在的問題

我國太陽能資源豐富，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/㎡以上，西藏最高達(dá)7kWh/㎡，但是在我國太陽能發(fā)電技術(shù)發(fā)展緩慢，其大規(guī)模的利用在短期內(nèi)難以啟動(dòng)，而阻礙其發(fā)展主要在于多晶硅的缺乏，成本太高等原因。當(dāng)前太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式可劃分為：太陽能槽式發(fā)電；太陽能塔式熱發(fā)電；太陽能碟式熱發(fā)電。這幾種形式的太陽熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言，塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，而配以斯特林發(fā)電機(jī)的拋物面盤式熱發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的性能指標(biāo)，但目前主要還是用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型獨(dú)立供電，大規(guī)模應(yīng)用成熟度則稍遜一籌。這三種太陽能發(fā)電方式都有公共的缺點(diǎn)：造價(jià)較高，不適合民用；無法安裝太陽跟蹤系統(tǒng)，太陽光利用率低；占地面積大；液態(tài)工質(zhì)沸點(diǎn)較高，在溫度較低或陽光不充足的情況下無法達(dá)到設(shè)計(jì)的發(fā)電要求。

2 新型太陽能蒸汽式發(fā)電裝置

2.1 基本結(jié)構(gòu)

該太陽能蒸汽式發(fā)電設(shè)備（如圖1所示），主要由加熱灌、低沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)、葉輪、發(fā)電機(jī)、蒸汽導(dǎo)管、散熱片、聚光罩、 旋轉(zhuǎn)底座、液體工質(zhì)回流管及控制系統(tǒng)組成。

2.2 工作原理

該太陽能蒸汽發(fā)電設(shè)備，通過聚光罩反射平行太陽光，并通過凸透鏡將太陽光聚焦到加熱灌上，從而加熱加熱灌內(nèi)的低沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)使之達(dá)到沸騰狀態(tài)，如此在加熱灌內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)高壓條件，在加熱灌上部設(shè)有束口的頸部因此會(huì)在這個(gè)束口的頸部產(chǎn)生一股高速蒸汽流該股高速蒸汽流推動(dòng)設(shè)置在此處的葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)，該葉輪通過聯(lián)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)，在發(fā)電的同時(shí)通過蓄電裝置將電能儲存起來。當(dāng)氣流通過發(fā)電裝置到達(dá)散熱片后，通過散熱片快速散熱，從而在散熱片處液體蒸汽從氣態(tài)迅速凝結(jié)成液態(tài)，氣體體積迅速減小，加速了葉輪處的蒸汽流動(dòng)，在散熱片凝結(jié)形成的液體通過液體工質(zhì)回流管返回到加熱灌補(bǔ)償加熱灌內(nèi)的低沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)的損失，從而在整個(gè)裝置內(nèi)形成一個(gè)循環(huán)往復(fù)的汽—液循環(huán)系統(tǒng)。

2.3 突破與創(chuàng)新

（1）該太陽能蒸汽式發(fā)電設(shè)備安裝有太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，大大提高了太陽能利用率，并且有效地提高了發(fā)電效率。

新型太陽跟蹤系統(tǒng)。

我們在太陽跟蹤系統(tǒng)中安裝智能太陽跟蹤儀，它可以隨著太陽的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要計(jì)算一年內(nèi)太陽的位置。當(dāng)太陽落山時(shí)，本智能太陽跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)回原位，我們計(jì)算出早上太陽升起的位置，在太陽升起前那一時(shí)刻，此太陽跟蹤系統(tǒng)已把位置準(zhǔn)備好。這樣提高了太陽跟蹤精度，完美實(shí)現(xiàn)適時(shí)跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率。該太陽能跟蹤系統(tǒng)可以廣泛的使用于各類設(shè)備的需要使用太陽跟蹤的地方，該太陽能跟蹤系統(tǒng)性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準(zhǔn)確、方便易用。

若加熱灌與聚光罩連接在一起則太陽跟蹤系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)則非常困難，因此本產(chǎn)品聚光罩底部設(shè)有圓弧行的旋轉(zhuǎn)基座，加熱灌底部設(shè)計(jì)為半球形集熱片，在加熱灌不動(dòng)的情況下，聚光罩通過連接件沿弧形旋轉(zhuǎn)基座跟蹤太陽光旋轉(zhuǎn)，使該設(shè)備旋轉(zhuǎn)更方便，太陽光反射率更高，加熱效率更高。

（2）該太陽能蒸汽式發(fā)電設(shè)備利用低沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)作原料，易得到，整個(gè)裝置是一個(gè)汽—液循環(huán)系統(tǒng)，無污染，無輻射，節(jié)省原料。

（3）該太陽能蒸汽式發(fā)電設(shè)備使用壽命長，本發(fā)電設(shè)備科技含量高，智能化設(shè)計(jì)

（4）該太陽能發(fā)電設(shè)備既可使用于大型發(fā)電站，又可以用于家庭發(fā)電。

（5）該設(shè)備的加熱灌內(nèi)裝有電熱絲輔助加熱設(shè)備在陽光不充足的情況下輔助加熱以提高發(fā)電量。

3 結(jié)語

發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)就要開發(fā)新能源，太陽能資源是最豐富的可再生資源，他分布廣泛、可再生、不污染環(huán)境，是國際社會(huì)公認(rèn)的最理想的替代能源。該太陽能蒸汽式發(fā)電設(shè)備利用低沸點(diǎn)液態(tài)工質(zhì)作原料，整個(gè)裝置是一個(gè)汽—液循環(huán)系統(tǒng)，無污染，無輻射，節(jié)省原料。這對于加速我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，保護(hù)日益惡化的自然環(huán)境作出巨大貢獻(xiàn)。

該設(shè)備安裝有太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，可提高太陽能利用率，進(jìn)而提高發(fā)電效率，適合用在發(fā)電站。加之這種發(fā)電設(shè)備造價(jià)低，占地面積小，非常適合民用。該設(shè)備的推廣與應(yīng)用，將會(huì)在太陽能發(fā)電領(lǐng)域掀起新的浪潮。

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