[发明专利]一种周期通孔腔体旋转式热电转换装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，涉及一种热电转换装置，具体涉及一种通过周期性通孔的加热腔体驱动叶轮旋转运动，进而带动发电机发电的热电转换装置，可用于碟型聚光太阳能热电转换系统。

背景技术

清洁环保、价廉物美的可再生能源是当今人类社会追求的迫切目标，在人类现代化生活中有着广泛的应用前景。2013年中国新增的可再生能源装机容量超过了欧洲和亚太地区其他国家容量的总和，REmap 2030的研究显示，可再生能源在中国发电部门中的比例估计将从目前的20％增加到2030年的40％。

国外现有聚光太阳能(Concentrating Solar Power:CSP)应用系统相对其他太阳能应用系统，具有几乎是最高的能量转换效率，但其成本高昂，占地面积广大。德国的SBP公司开展了30多年的太阳能应用研究，可提供多种汇聚太阳能产品，包括抛物线槽型、抛物面碟型、反射阵列塔型。该公司的新型的EuroDish抛物面碟型聚光太阳能系统，口径达16米。使用的太阳能斯特林发电机中，25kw的4-95型号重330kg，30kw的NS30A型号重243kg。有着双作用活塞的斯特林机在实际工作中有着最高的功率密度，即功率/重量比。目前斯特林电机中功率密度最高为160w/kg，斯特林电机作为核心的热电转换装置，其难以提高的功率密度和其高昂的成本，严重制约着聚光太阳能的推广应用。

现有抛物面碟型聚光太阳能系统中广泛使用的太阳能斯特林发动机是一种外燃机，和发电机配合使用可以实现热能到电能的转换。例如美国专利授权公告号：US4586334A，名称为：Solar Energy Power Generation System，公开了一种单反射面的碟型聚光热电转换系统，能够在馈源处利用热管将太阳能汇聚并传送到下方的介质中，再利用导热介质去加热斯特林发电机发电。这种系统能减轻馈源处的重量，降低系统的重心。但该系统相对于其他斯特林电机的安装形式，系统总重量并没有降低，且结构复杂，成本较高。也有采用汽轮机作为抛物面碟型聚光太阳能系统的案例，例如世界专利公开号：WO1994027096A2，名称为：Solar Dish Concentrator Coupled to Power Generator，公开了一种碟式太阳能光电转换系统，为了减轻馈源处的重量，该系统采用汽轮机作为热电转换装置，汽轮机和发电机都安装在地面上，但该系统需要地面上的储热系统、冷却系统以及工质循环管道与之配合，系统复杂，占地面积大，建造成本高。

国内在应用方面，该领域的研究仅才起步，核心技术处在刚开始引进消化之中。其应用成本远超现有离网光伏的成本。太阳能光热发电系统的典型容量一般大于等于50MW。尽管系统中的所有关键零部件都可以国产化，但是因为还没有在商业电站中应用，产品质量和使用寿命还缺乏长期验证。国内还缺乏商业电站的集成设计与运行经验。

综上所述，聚光太阳能应用唯有显著降低成本，才有进一步发展和应用的空间。而作为其核心技术之一的热电转换装置，同样需要提高功率密度、并显著降低结构复杂度和应用成本。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供了一种周期通孔腔体旋转式热电转换装置，旨在简化现有热电转换装置的结构，并降低质量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种周期通孔腔体旋转式热电转换装置，包括加热腔体1、叶轮体2、发电机4、上支撑体3和下支撑体5，其中：

所述加热腔体1，包括相互固定的加热腔盖13和加热板15，形成密闭空腔，所述加热腔盖，其侧壁上设置有排气孔12，顶端中心位置安装有上盖板14；所述加热板15，用于吸收反射器反射的光能并传导到密闭空腔内，其中心位置设置有通孔。

所述叶轮体2，包括叶轮21和叶轮轴24，所述叶轮21的外形轮廓尺寸与加热腔体1上的密闭空腔的尺寸相等；所述叶轮轴24采用空心结构，其上设置有上进气孔23和下进气孔25。

所述上支撑体3，包括支撑架31。

所述发电机4，包括转子43、定子44、机箱41和机箱盖42。

所述下支撑体5，包括法兰盘51。