[发明专利]一种带储热的自由活塞直线发电机太阳能热发电系统及方法

说明书

一种带储热的自由活塞直线发电机太阳能热发电系统及方法，包括太阳能集热器，太阳能集热器的工质侧出口分为两路，一路与阀门c连接，一路与阀门d连接，阀门c与储能系统连接，储能系统出口与阀门e的入口连接，阀门e的出口与阀门d的出口汇合后与自由活塞直线发电机相连接，自由活塞直线发电机的排气口与冷凝器相连接，储能系统出口与阀门f的入口相连接，阀门f的出口与冷凝器的出口汇合后与储液器的进口相连接，储液器的出口分为两路，一路与阀门a的入口相连接，阀门a的出口与太阳能集热器的入口相连接，储液器的出口另一路与阀门b的入口相连接，阀门b的出口与储能系统低温侧的入口相连接。本发明具有高效、廉价、工作范围广的优点。

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，特别涉及一种带储热的自由活塞直线发电机太阳能热发电系统及方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，由于太阳能光热发电在高温集热时理论热效率高，并且理论上可以采用较为廉价的蓄热储能来解决太阳能时间分布不均的问题，使得光热发电越发受到重视。

但太阳能热发电一直存在着成本过高难以推广的困难，太阳能本身的能量密度较为分散，目前传统的发电装置适合于应用在能量密度较高的场合，例如化石能源发电，核电等。在能量密度较低的场合，例如太阳能发电，首先需要收集聚焦太阳能的热量，就是所谓的聚焦集热器。目前的聚焦集热器种类很多，大致分为跟踪型和非跟踪型，以及聚焦型和非聚焦型等。跟踪型即集热器需要根据太阳每天不同时刻相对地面的位置角度变化，跟着光线转动，这类集热器的效率高，但是需要配备跟踪系统，包括减速电机，传统机构等，增加了不少成本。非聚焦型则无需转动，依靠本身的聚光镜面形状设计保证太阳在不同角度都能将光线聚集到吸热器上，缺点是聚光效率低，集热温度低。聚焦型集热器是采用透镜或反光镜将一定投影面积上的阳光聚集到一点或一线，优点是集热温度高，缺点是需要制造一点几何型面要求的反光镜或透镜，增加一定的成本，成本高低与镜面要求高低有关。费聚焦型集热器，例如平板集热器则单纯依靠太阳能正面辐射加热工质，制造简单，但是集热温度较低。太阳能光热发电就是在多种不同的设备之间综合成本、效率等因素比较选择，配备出最合理的发电系统。

直线发电机几乎是与旋转发电机同时出现的发电机形式，只是旋转发电机在高速运动情况下更加适用，后来直线发电只有在特殊情况下才被采用。近年来随着对于波浪能等新能源的开发和利用直线发电机再次被重视。直线发电机在相对较低频率的运动条件下也可以保持较高的效率，这是旋转发电机所无法做到的，同时在配备弹簧和活塞等做功部件后，活塞膨胀-直线发电机系统可以利用很低压差，很低温差的气流发电，这是普通的透平及普通发电机所无法做到的。并且这种活塞膨胀-直线发电机系统已经被广泛研究和应用。活塞膨胀-直线发电机系统的这些特点给低温余热发电带来的新的契机。

同时，太阳能存在间断性问题，若需要连续发电，则可通过储能系统来解决。本发明即针对这些问题提出。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带储热的自由活塞直线发电机太阳能热发电系统及方法，具有高效、廉价、工作范围广的优点，还可以解决太阳能间断性的问题，实现连续发电的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带储热的自由活塞直线发电机太阳能热发电系统，包括太阳能集热器1，太阳能集热器1的工质侧出口分为两路，一路与阀门c的入口连接，一路与阀门d的入口连接，阀门c的出口与储能系统5高温侧入口连接，储能系统5的高温侧出口与阀门e的入口连接，阀门e的出口与阀门d的出口汇合后与自由活塞直线发电机2的进气入口相连接，自由活塞直线发电机2的排气口与冷凝器3的进口相连接，储能系统5的低温侧出口与阀门f的入口相连接，阀门f的出口与冷凝器3的出口汇合后与储液器4的进口相连接，储液器4的出口分为两路，一路与阀门a的入口相连接，阀门a的出口与太阳能集热器1的入口相连接，储液器4的出口另一路与阀门b的入口相连接，阀门b的出口与储能系统5低温侧的入口相连接。