技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能发电和制冷系统，具体是指太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统。
背景技术
[0002] 太阳能作为取之不尽同时又是生态学上纯净的和不改变地球上
燃料平衡的
能源，有着能源总量大，又容易实现分散化利用的优点。但是常规的太阳能热利用只能用于低温热应用领域，比如说家用的太阳能
热水器、低温热
水循环系统等，工质
温度低，难以满足工业
热能和太阳能热发电需求，应用受到极大限制。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统。该系统能够利用太阳能集热、储热技术，驱动发电装置发电或者制冷机制冷。
[0004] 本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统，其特征在于：所述系统包括集热器、储热罐、汽包、制冷机、发电装置、
冷却塔、
冷却水箱、补水水箱、集水缸Ⅰ和集水缸Ⅱ，所述集热器用于吸收太阳能的热量，集热器的出口与汽包的进口通过高压热水管路相连通，汽包的出口连接有
蒸汽主管路，所述的蒸汽主管路在尾端分成并联的两条管路，一条管路为制冷机蒸汽进气管，与制冷机的蒸汽进口相连通，另一条管路为发电装置蒸汽进气管，与发电装置的蒸汽进口相连通，所述的制冷机还分别连接有冷冻水回水管路、冷冻水供水管路、塔底支管路Ⅰ、塔顶支管路Ⅰ和制冷机蒸汽出气管，所述的发电装置还分别连接有塔底支管路Ⅱ、塔顶支管路Ⅱ和发电装置蒸汽出气管，所述的发电装置还与发
电机相连接，通过蒸汽做功驱动发电机发电，所述的制冷机蒸汽出气管和发电装置蒸汽出气管相交汇，交汇后与冷却水箱的进水管路相连通，所述冷却塔具有塔顶主管路和塔底主管路，所述的塔底支管路Ⅰ和塔底支管路Ⅱ相交汇，交汇后与所述的塔底主管路相连通，所述的塔顶支管路Ⅰ和塔顶支管路Ⅱ相交汇，交汇后与所述的塔顶主管路相连通，冷却塔塔底还连接有
自来水补水管路，所述冷却水箱的出水口通过连接管路与集热器的进口相连通，所述的集水缸Ⅰ和集水缸Ⅱ沿着自集热器向冷却水箱的方向设置在所述连接管路上，所述冷却水箱还具有旁支管路，与所述补水水箱的进水口相连通，补水水箱的出水口通过补水管路与所述的连接管路相连接，连接点位于集水缸Ⅱ与冷却水箱之间的管段，所述汽包还旁支一路与所述集水缸Ⅱ相连接的汽包支管路，所述集水缸Ⅰ还旁支一路回水管路，所述回水管路与集热器的高压热水管路相连接，所述储热罐的两端分别连接有储热进水管路和储热出水管路，储热进水管路与集热器的高压热水管路相交汇，储热出水管路与回水管路相交汇，所述储热进水管路、连接管路、旁支管路和塔底主管路上均设置有
循环水泵，所有管路上均设置有
阀，以控制管路的切断和连通，该系统通过集热器和汽包产生蒸汽，然后通过蒸汽驱动发电装置发电，或者驱动制冷机制冷。
[0005] 本实用新型中，所述的集热器优选线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，也可以采用其他能够吸收太阳能热量，产生高温高压水的集热器。线性菲涅尔跟踪聚焦集热器使用的是平面镜列，采用单轴东西跟踪太阳的方式，保证太阳光一直线聚焦于镜列上方的吸收器。吸收器采用直通型
真空集
热管，内管为不锈
钢管，钢管外表面有选择性吸收涂层。外层的玻璃管和内层
不锈钢管之间是真空隔
热层。
[0006] 本实用新型中，所述的制冷机优选蒸汽型溴化锂
吸收式制冷机，也可以选用其他类型的制冷机。
[0007] 本实用新型中，所述的发电装置优选有机
朗肯循环发电装置，也可以选用其他类型的发电装置。
[0008] 本实用新型中，所述储热罐的蓄热材料为HITEC熔盐，HITEC熔盐为
硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸的混合物，配比为：7％NaNO3±53％KNO3±49％NaNO2，利用HITEC熔盐的
相变潜热进行蓄热。储热罐蓄热材料为HITEC熔盐，熔点约为142℃。从线性菲涅尔跟踪聚焦集热器出来的液态承压的中温热水进入储热罐中的盘管，将热量传给HITEC熔盐，然后仍以液态水的形式流出储热罐。储热罐放热时，温度较低的水流经储热罐内的盘管，吸收熔盐的热量后变成温度较高的水流出储热罐。
[0009] 本实用新型中，所述汽包内还设置有电加热器，需要时给进入汽包的水加热，使水
汽化。
[0010] 本实用新型中，所述冷却水箱与补水水箱之间还增设一路并联回水管路。
[0011] 本实用新型系统的集热器采用线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，能将水加热到200℃，能够驱动双效吸收式制冷机，并能驱动
有机朗肯循环发电设备发电。能实现制冷和发电两个基本功能，同时储热罐具有
能量存储和放热利用的功能，熔盐相变储热技术因其储热
密度大的特点，应用在太阳能集热系统中能增加系统的可靠性和
稳定性，并提高能源利用率。
[0012] 该系统中，集热器吸收太阳能的热量后，加热水至饱和状态，进入汽包变成蒸汽，然后蒸汽驱动有机朗肯循环发电装置发电，或驱动蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷。集热器出来水的热量不够时，可启动电加热器作为辅助热源。当集热器收集热量富余，或不进行制冷和发电时，可将多余的热量存储在储热罐中，以备集热器集热量不足时使用。本实用新型使用了中温线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，最大限度地采集太阳能，能实现发电和制冷两个基本功能。同时加入了电加热和蓄热装置，增加了系统的可靠性，并提高能量利用率。
[0013] 本实用新型太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统可以采用如下多种运行模式：
[0014] 运行模式一：当
太阳辐射强度足够时，线性菲涅尔跟踪聚焦集热器运行产生的热水进入汽包，
气化成蒸汽进入蒸汽型溴化锂吸收式制冷机或有机朗肯循环发电装置进行制冷或发电，此时冷却塔启用。从蒸汽型溴化锂吸收式制冷机或有机朗肯循环发电装置出来的水经
过冷却水箱冷却，再经循环水泵加压进入线性菲涅尔跟踪聚焦集热器吸收聚焦后的太阳热量，完成循环。
[0015] 运行模式二：当线性菲涅尔跟踪聚焦集热器运行产生的热水热量富余，部分热水流经储热罐进行蓄热，然后进入线性菲涅尔跟踪聚焦集热器完成循环。
[0016] 运行模式三：当太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统的不需要制冷或发电时，从线性菲涅尔跟踪聚焦集热器出来的全部热水流经储热罐进行蓄热，然后进入线性菲涅尔跟踪聚焦集热器完成循环。
[0017] 运行模式四：当太阳辐射强度不够、线性菲涅尔跟踪聚焦集热器产生热水的热量不足时，启用电加热器，给从集热器出来的水再次加热，至满足热量需求。
[0018] 运行模式五：当太阳辐射强度不够、线性菲涅尔跟踪聚焦集热器产生热水的热量不足时，启用储热罐，给从集热器出来的水再次加热，至满足热量需求。
[0019] 运行模式六：当太阳辐照条件不好，或在阴雨天、夜间时，线性菲涅尔跟踪聚焦集热器无法运行，可以启用储热罐，给管路回水加热，驱动蒸汽型溴化锂吸收式制冷机或有机朗肯循环发电装置。
[0020] 在本实用新型中，蒸汽型溴化锂吸收式制冷机和有机朗肯循环发电装置不同时工作；储热罐和电加热器不同时工作。
[0021] 与
现有技术相比，本实用新型具有如下显著效果：
[0022] (1)本实用新型采用的是直接蒸汽产生系统，产生的蒸汽
直接驱动吸收式制冷机或有机朗肯循环发电装置，系统
热损失小，热利用率高。
[0023] (2)本实用新型的集热器采用的是线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，能充分采集太阳能，同时线性菲涅尔跟踪聚焦集热器维护方便，成本较低、抗
风性好.
[0024] (3)本实用新型储热罐储热材料使用相变储热材料，罐体储热密度大，体积小。
[0025] (4)本实用新型系统有电加热器和储热罐作为辅助热源，可靠性好。
[0026] (5)本实用新型利用线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦型集热器，将太阳能中高温集热技术用于有机朗肯循环发电系统和吸收式制冷系统中，为线性菲涅尔太阳能光热技术国产化奠定
基础。
[0027] (6)本实用新型中汽包内有电加热器，在必要的时候给进入汽包的水加热，使水气化。
[0028] (7)本实用新型中，从蒸汽型溴化锂吸收式制冷机，或者有机朗肯循环发电装置出口处的水要经过冷却水箱进行冷却，防止出口处的水仍为蒸汽状态，影响循环水泵工作。
[0029] (8)本实用新型中，冷却水箱和补水水箱通过管路连接成回路，通过回路水循环，保持冷却水箱中水的温度较低的状态。
[0030] (9)本实用新型中，蒸汽型溴化锂吸收式制冷机和有机朗肯循环发电装置共用一个冷却塔，初投资节省成本。
附图说明
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
[0032] 图1是本实用新型太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统的整体结构
框图。
[0033] 附图标记说明
[0034] 1、集热器；2、储热罐；3、汽包；4、电加热器；5、制冷机；6、冷却塔；
[0035] 7、发电装置；8、冷却水箱；9、补水水箱；10、集水缸Ⅱ；11、集水缸Ⅰ；
[0036] 12～15、循环水泵；16～25、
电磁阀；26～31、
截止阀；32、发电机；
[0037] 33、减压阀；34、安全排气阀；35、蒸汽流量计；
[0038] 101、高压热水管路；102、蒸汽主管路；103、制冷机蒸汽进气管；
[0039] 104、发电装置蒸汽进气管；105、冷冻水回水管路；106、冷冻水供水管路；
[0040] 107、塔底支管路Ⅰ；108、塔顶支管路Ⅰ；109、制冷机蒸汽出气管；
[0041] 110、塔底支管路Ⅱ；111、塔顶支管路Ⅱ；112、发电装置蒸汽出气管；
[0042] 113、汽包支管路；114、自来水补水管路；115、塔顶主管路；
[0043] 116、塔底主管路；117、进水管路；118、连接管路；119、旁支管路；
[0044] 120、补水管路；121、并联回水管路；122、回水管路；
[0045] 123、储热出水管路；124、储热进水管路；
具体实施方式
[0046] 如图1所示的太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统，该系统包括集热器1、储热罐2、汽包3、制冷机5、发电装置7、冷却塔6、冷却水箱8、补水水箱9、集水缸Ⅰ11和集水缸Ⅱ10，集热器1为线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，制冷机5为蒸汽型溴化锂吸收式制冷机，发电装置7为有机朗肯循环发电装置，集热器1用于吸收太阳能的热量。线性菲涅尔跟踪聚焦集热器使用的是平面镜列，采用单轴东西跟踪太阳的方式，保证太阳光一直线聚焦于镜列上方的吸收器。吸收器采用直通型真空集热管，内管为不锈钢管，钢管外表面有选择性吸收涂层。
外层的玻璃管和内层不锈钢管之间是真空
隔热层。
[0047] 集热器1的出口与汽包3的进口通过高压热水管路101相连通，汽包3内还设置有电加热器4，需要时给进入汽包3的水加热，使水汽化，汽包3的出口连接有蒸汽主管路102，蒸汽主管路102在尾端分成并联的两条管路，一条管路为制冷机蒸汽进气管103，与制冷机5的蒸汽进口相连通，另一条管路为发电装置蒸汽进气管104，与发电装置7的蒸汽进口相连通，制冷机5还分别连接有冷冻水回水管路105、冷冻水供水管路106、塔底支管路Ⅰ107、塔顶支管路Ⅰ108和制冷机蒸汽出气管109，发电装置7还分别连接有塔底支管路Ⅱ110、塔顶支管路Ⅱ111和发电装置蒸汽出气管112，发电装置7还与发电机36相连接，通过蒸汽做功驱动发电机发电，制冷机蒸汽出气管109和发电装置蒸汽出气管112相交汇，交汇后与冷却水箱8的进水管路117相连通，冷却塔6具有塔顶主管路115和塔底主管路
116，塔底支管路Ⅰ107和塔底支管路Ⅱ110相交汇，交汇后与塔底主管路116相连通，塔顶支管路Ⅰ108和塔顶支管路Ⅱ111相交汇，交汇后与塔顶主管路115相连通，冷却塔6塔底还连接有自来水补水管路114，冷却水箱8的出水口通过连接管路118与集热器1的进口相连通，集水缸Ⅰ11和集水缸Ⅱ10沿着自集热器1向冷却水箱8的方向设置在连接管路
118上，冷却水箱8还具有旁支管路119，与补水水箱9的进水口相连通，补水水箱9的出水口通过补水管路120与连接管路118相连接，连接点位于集水缸Ⅱ10与冷却水箱8之间的管段，冷却水箱8与补水水箱9之间还增设一路并联回水管路121，汽包3还旁支一路与集水缸Ⅱ10相连接的汽包支管路113，集水缸Ⅰ10还旁支一路回水管路122，回水管路122与集热器1的高压热水管路101相连接，储热罐2的两端分别连接有储热进水管路124和储热出水管路123，储热进水管路124与集热器1的高压热水管路101相交汇，储热出水管路123与回水管路122相交汇。
[0048] 储热进水管路124、连接管路118、旁支管路119和塔底主管路116上均设置有循环水泵12～15，通过循环水泵泵压液态水，所有管路上均设置有阀，以控制管路的切断和连通，管路上设置的阀包括电磁阀16～25、截止阀、排气阀等，该系统还包括温度
传感器、
压力传感器、流量计等部件，这些阀、传感器、流量计的设置均采用常规技术手段即可实现。该系统通过集热器1和汽包3产生蒸汽，然后通过蒸汽驱动发电装置7发电，或者驱动制冷机5制冷。
[0049] 本
实施例中，集热器1、制冷机5、发电装置7均为优选的现有设备或装置，集热器1除了选取线性菲涅尔跟踪聚焦集热器，也可以采用其他能够吸收太阳能热量，产生高温高压水的集热器。制冷机5除了选取蒸汽型溴化锂吸收式制冷机，也可以选用其他类型的制冷机。发电装置7除了选取有机朗肯循环发电装置，也可以选用其他类型的发电装置。
[0050] 储热罐2的蓄热材料为HITEC熔盐，利用HITEC熔盐的相变潜热进行蓄热。从集热器1出来的液态承压的温度为200℃热水进入储热罐2中的盘管，将热量传给HITEC熔盐，然后仍以液态水的形式流出储热罐2。储热罐放热时，温度较低的水流经储热罐内的盘管，吸收HITEC熔盐的热量后变成温度较高的水流出储热罐。
[0051] 本实施例的系统在运行时，可以采用如下多种运行模式：
[0052] 运行模式一：当太阳辐射强度足够时，运行集热器1，关闭截止阀26、29、30，开启截止阀28、31，关闭
循环泵13，关闭电加热器4，让从集热器1出来的温度为200℃、压力为20个
大气压的高温高压热水进入汽包3，在汽包内气
化成温度为150℃、压力为5个大气压的蒸汽进入制冷机5或发电装置7进行制冷或发电，此时冷却塔6启用。制冷机5和发电装置7不同时工作。
[0053] 制冷机5制冷时，电磁阀18、21、23关闭，电磁阀19、20、22、25打开，制冷机蒸汽出气管109出来的蒸汽温度为120℃，从冷冻水回水管路105进入制冷机5的水温为12℃，从制冷机5流入冷冻水供水管路106的水温为7℃，来自塔底主管路116的水温为28℃，经换热后，进入塔顶主管路115的水温为35℃.
[0054] 发电装置7发电时，电磁阀19、20、22关闭，电磁阀18、21、23、24打开发电装置蒸汽出气管112出来的蒸汽温度为120℃，来自塔底主管路116的水温为28℃，经换热后，进入塔顶主管路115的水温为35℃。
[0055] 从制冷机5或发电装置7出来的水经过冷却水箱8冷却至液体水，再经循环水泵12加压进入集热器1吸收聚焦后的太阳热量，完成循环。从制冷机5或者发电装置7出来的水经过冷却水箱8进行冷却，为了防止出口处的水仍为蒸汽状态，影响循环水泵12、15的工作。制冷机5和发电装置7共用一个冷却塔6，初投资节省成本。
[0056] 运行模式二：当集热器1运行产生的热水热量富余，在运行模式一的基础上，同时开启电磁阀16、17，并开启循环水泵3，关闭截止阀26、27，让部分热水流经储热罐2进行蓄热，然后进入集水缸Ⅰ11，同集水缸Ⅱ10过来的水汇合后进入集热器1。另一部分水进入汽包5，流程同运行模式一。
[0057] 运行模式三：当太阳能跟踪聚焦发电及制冷系统的不需要制冷或发电时，开启电磁阀16、17，并开启循环水泵3，关闭截止阀26、27、28，从集热器1出来的全部热水流经储热罐2进行蓄热，然后进入集热器1完成循环。
[0058] 运行模式四：当太阳辐射强度不够、集热器1产生热水的热量不足时，在运行模式一的基础上，启用电加热器4，给从集热器出来的水再次加热，至满足热量需求。
[0059] 运行模式五：当太阳辐射强度不够、线性菲涅尔跟踪聚焦集热器产生热水的热量不足时，在运行模式一的基础上，开启截止阀26、27和电磁阀17，关闭截止阀30和电磁阀16，关闭循环水泵13，启用储热罐2，给从集热器出来的水再次加热，至满足热量需求。
[0060] 运行模式六：当太阳辐照条件不好，或在阴雨天、夜间时，线性菲涅尔跟踪聚焦集热1无法运行，关闭截止阀26、31，关闭循环水泵13，开启截止阀27和电磁阀17，启用储热罐2，给管路回水加热，驱动制冷机5或发电装置7。
[0061] 本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的
修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。
