[发明专利]槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于槽式太阳能热发电技术领域，具体的说，是涉及一种槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统及其实现方法。

背景技术

随着我国工业化进程的不断加快，能源消耗和电力需求也呈现出快速增长的趋势。我国以煤炭为主的电力结构不仅急剧地消耗着煤炭等不可再生资源，而且严重污染环境，不利于环保，致使我国面临着能源资源和环境两方面的严峻挑战。大力开发利用太阳能、风能和生物质能等可再生的绿色、清洁能源，可以有效地较低资源和能源的消耗，维护环境。

目前，国内外在高温太阳能热发电已经有多年的大规模商业化应用经验，其中以槽式太阳能聚光热发电系统最为成熟。槽式太阳能聚光热发电技术主要是利用槽式抛物面镜（聚光器）将太阳光聚焦在一条线上，通过在这条焦线上安装的管状热量吸收器（集热管）吸收聚焦后的太阳辐射能，同时，集热器管内充装用于吸收太阳辐射能的流体工质（导热油），然后通过管线将被加热的工质送到蒸汽发生器（太阳能锅炉），产生过热蒸汽送入汽轮发电机系统发电，从而完成太阳能到电能的转换。

检测聚光器的集热效率是槽式太阳能热发电中的一个重要技术指标。现有技术中，聚光器集热效率的常规检查是做整个光场聚光器的检测，该种检查方式所需导热油量很大，检查系统的设备庞大，设备的技术要求非常高，且检测不便、检测效率低。

因此，如何研发一种设备小型化，检测可靠、简捷的测试设备用于槽式太阳能聚光热发电站聚光器集热效率的检测，就成为了本领域技术人员的重点研究内容。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种设备小型化，检测可靠、简捷、快速的槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统，包括存储有导热油的膨胀罐，与膨胀罐连通用于将导热油传输至聚光器的导热油泵，与聚光器和膨胀罐均连通的冷油器系统，检测系统，以及用于控制导热油泵、冷油器系统和检测系统的控制系统。

为了防止导热油因接触空气而氧化，本发明还包括与膨胀罐连通用于向膨胀罐内充入氮气的氮封系统。该氮封系统由氮气瓶组组成，氮封系统向膨胀罐内充入氮气，保持膨胀罐内压力恒定。

为了保证膨胀罐内压力始终保持在安全值以下，本发明还包括与膨胀罐连通的排放罐，且在膨胀罐内设有用于控制膨胀罐与排放罐连通状态的超压保护安全阀。膨胀罐内压力超过设定值（安全值）时，膨胀罐内的导热油排入排放罐内，从而降低膨胀罐内压力，直至膨胀罐内压力降至安全值以内。

进一步的，本发明还包括用于实时监测太阳辐射值的在线太阳能辐射监测系统。

具体的说，所述检测系统包括导热油温度、流量及压力检测仪器；所述控制系统为DCS控制系统。

再进一步的，所述冷油器系统包括变频控制电制冷机冷油器及其旁路管道，且二者均与聚光器和膨胀罐连通。

为了高效快捷就地检测安装好的槽式太阳能聚光热发电站聚光器，所述槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统集成于移动平台上。

为了保证导热油泵的持续稳定运行，所述膨胀罐位于导热油泵的上方。在一种实施方案中，膨胀罐设置在系统最高点，对处于下游的导热油泵入口造成一个正压头，使泵吸入口充满流体，保证导热油泵的持续稳定运行。

在上述结构的基础上，本发明还提供了该槽式太阳能热发电集热器热效率检测系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）在线太阳能辐射监测系统实时检测太阳辐射值；导热油泵将膨胀罐内的导热油输送至聚光器，检测系统检测聚光器入口的导热油温度、流量及压力；

（2）聚光器内的导热油加热升温后，经冷油器系统回流至膨胀罐内，检测系统检测聚光器出口的导热油温度、流量及压力；

（3）控制系统根据实时测得的太阳能辐射值，设置不同的导热油泵和冷油器系统的工作频率并重复步骤（1）至（2），得到若干组聚光器入口的导热油温度、流量及压力及聚光器出口的导热油温度、流量及压力；

（4）控制系统根据所有测得的太阳辐射值、与之对应的聚光器入口的导热油温度、流量及压力以及聚光器出口的导热油温度、流量及压力导入计算机，计算不同太阳能辐射下聚光器的集热效率，得出聚光器集热效率与太阳能辐射值的效率曲线。