[发明专利]低成本高效率的太阳能发电厂

说明书

本发明涉及一种系统和设备，其设计为使用抛物面聚光器将阳光聚焦到接收器上，所述接收器使用冷却剂将热量送至储热单元。该系统包括主回路，所述主回路包括至少一个太阳能电池阵和至少一个储热单元。该系统还包括次回路，所述次回路与所述主回路操作性地连通。太阳能电池阵包括多个反射盘组件，所述反射盘组件包括反射盘装置，由此所述盘装置设置为彼此紧密接近，其中，所述盘装置使得能够获得高阳光聚集比率，以提供从热能到电力的高转化效率。

技术领域

本发明涉及一种非常低成本而高效率的系统和设备，其设计为使用抛物面聚光器来将阳光聚焦到接收器上，而接收器使用冷却剂来将热量送至储热单元。使用水作为冷却剂的次回路从储热单元提取热量并用于使涡轮机运转以产生电力。来自次回路的废热可再用于运转海水淡化工厂，或简单的消耗到环境中。

背景技术

目前，已开发或正在开发若干种将阳光转换为电力的系统。下面将对这些系统及其优点和缺点作简要描述，以更好地理解太阳能发电。

1)拋物面槽：这是最早开发的系统之一，且是某些国家中仍在继续使用的最受欢迎的系统之一。在这样的系统中，拋物面槽具有穿过焦点的管道。这样的管道具有有效吸光的涂层。高温度油经过该管道并被聚集的阳光加热。这样被加热的油随后被用于将水加热为过热蒸汽，过热蒸汽用于驱动蒸汽涡轮机，而蒸汽涡轮机进而驱动发电机以产生电力。太阳追踪系统用于追踪太阳的位置，而电机系统用于旋转整个抛物面盘(Parabolic dish)和相关管道。这样的系统的优点是单轴追踪就足以跟随太阳。其存在的主要局限是，由于长管道会再辐射能量，所以能够达到的最大温度相当低。由于辐射与绝对温度的四次方成正比，所以超过某一温度以后，接收管开始辐射与它们接收到的同样多的能量。因此，这样的系统被认为不够有效。

2)发电塔：在这样的系统中，使用平面镜来代替抛物面镜。接收器被设置在高的中心塔的顶部上，且所有镜子被设置为使得它们将阳光反射到该中央塔接收器上。该系统的优点是能够达到的温度远高于拋物面槽系统所能达到的温度，因此效率也高得多。该系统还具有管道较少的优点。其缺点是每个镜子必须以特定的方式跟随太阳，以将光线聚焦到中央塔顶的接收器上。塔的高度还要随着太阳能电池阵的尺寸而增加，这增加了成本。最大的缺点是许多镜子在阳光峰值时段将以一角度倾斜，因此不能使最大阳光时间期间的能量收集最大化。接收器也具有大的表面积，其再辐射了大量的能量，这限制了操作的最大温度。

3)抛物面盘：抛物面盘系统的现有设计由大的抛物面盘组成，所述抛物面盘将阳光聚焦在斯特林发动机(Stirling engine)上，所述斯特林发动机用于将热量直接转化为电力。这样的设计允许非常高的温度，因此比拋物面槽系统的效率高。现有设计的该系统的问题是其非常昂贵且具有许多独立部件，导致需求高的维护费。

4)光生伏打系统：这些系统通过光生伏打效应将光线直接转换为电力。这些系统的缺陷是起始成本高且效率低。另一个问题是储存电力与储存热量更为困难、昂贵且具有污染性。

5)WO/2012/128877描述了一种比如温室等包围结构(enclosure)，该包围结构包围聚集的太阳能系统，该太阳能系统具有线聚焦太阳能聚集器。线聚焦太阳能聚集器具有能反射光的前层、芯层和后层。在一些实施例中，芯层和后层与能反射光的前层结合在一起时，能够使线聚焦太阳能聚集器保持特定形状而不需要附加的强化元件。在一些实施例中，芯层是蜂窝层。在一些实施例中，芯层和/或后层是通过从单件材料中去除材料而形成的。

6)其它系统：有多种处于实验阶段的其它系统，这些系统因技术原因而不太可能获得多大成功，因此不在本文中讨论。