[发明专利]一种满足月球基地昼夜热电需求的太空储能发电系统

说明书

本发明提出了一种满足月球基地昼夜热电需求的太空储能发电系统，属于月球基地能源供给领域。解决了月夜期间月球基地能源短缺和温度过低的问题以及月球基地电能、热能供给效率低的问题的问题。它包括舱室、储/放热模块、布雷顿循环系统以及有机朗普循环系统，所述布雷顿循环系统包括太阳能槽式集热器、高压涡轮、压气机以及一号换热器，所述有机朗普循环系统包括月球热管辐射散热器、一号换热器以及低压涡轮，所述布雷顿循环系统与有机朗普循环系统共用一个一号换热器，所述太阳能槽式集热器的输出端连接有二号换热器，所述二号换热器的热量输送管路连接有储/放热模块。它主要用于月球基地昼夜得到的能电供给。

技术领域

本发明属于月球基地能源供给领域，特别是涉及一种满足月球基地昼夜热电需求的太空储能发电系统。

背景技术

地外空间探索、开发与应用是人类文明延续和进化的必然选择，随着人们对太空探索的渴望越来越高，月球基站的建设已经成为人们关注的重点，但是月球资源勘探开采、月球基地建设等一切月基活动的关键基础之一为长时间稳定且充足的能源供给，月球能源供给的难题主要受限于月球特殊的地质环境，月球距离地球38×104km，难以直接利用地球上的能源资源，太阳几乎是月球可利用天然能源的唯一来源，此外，一个月日大约有28个地球日，月昼时间大约长达14.75个地球日，具有充足的能量来源，剩余的月夜时间基地内部设备的供电亟需解决。

目前探月工程主要利用太阳能发电，如果仅仅依靠太阳能电池板向设备供电，难以维持其正常工作，并且太阳能电池板在无太阳辐射的情况下无法发电，月昼时，通过高效的太阳能电池板和蓄电池为月基各类设备提供必需的能源；月夜时，利用自带的能源动力装置为必需工作的少数设备提供动力，其它非必要设备则进入‘休眠’模式，能源供给装置仅提供必要的保温能量以尽量节省能源，只有月昼再次来临时再重新启动进行工作。此外，在探月工程中，单一的发电方式往往抗风险能力极低，最重要的是电池板发电、温差发电等技术的发电能力较弱，无法与热力循环发电系统相比。寻找发电效率高、昼夜连续供电、稳定性强的发电系统已经成为月球基地建设的重中之重。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种满足月球基地昼夜热电需求的太空储能发电系统,以解决月夜期间月球基地能源短缺和温度过低的问题以及月球基地电能、热能供给效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种满足月球基地昼夜热电需求的太空储能发电系统，包括舱室、储/放热模块、一号换热器、布雷顿循环系统以及有机朗肯循环系统，所述布雷顿循环系统包括太阳能槽式集热器、高压涡轮以及压气机，所述有机朗肯循环系统包括月球热管辐射散热器以及低压涡轮，所述布雷顿循环系统与有机朗肯循环系统共用一个一号换热器，所述太阳能槽式集热器、高压涡轮、一号换热器和压气机沿着气体循环方向依次连接，所述太阳能槽式集热器的输出端连接有二号换热器，所述二号换热器的热量输送管路连接有储/放热模块，所述二号换热器的气体输送管路与压气机连接，所述一号换热器、低压涡轮和月球热管辐射散热器沿着气体循环方向依次连接，所述一号换热器连接有三号换热器，所述三号换热器的热量输送管路与舱室连接，所述三号换热器的气体输送管路与压气机连接。

更进一步的，所述太阳能槽式集热器采用变向反光板将太阳辐射的热量集中到受热流体管路中，发光板的方向根据太阳高度角的变化发生改变，保证始终位置最高的太阳辐射水平。

更进一步的，所述月球热管辐射散热器使用热管嵌入辐射板中，将蒸发端连接换热流体管路，冷凝端设置在辐射板边缘，热量可以均匀传递至整个辐射板，最后将热量辐射到深空之中，完成循环工质的冷凝过程。

更进一步的，所述舱室内设有四号换热器，所述四号换热器与三号换热器连接。

更进一步的，所述有机朗肯循环系统还包括循环工质泵，所述循环工质泵位于月球热管辐射散热器与一号换热器之间。

更进一步的，所述有机朗肯循环系统的循环工质采用苯。