Солнечная энергетическая установка

Солнечная энергетическая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: на разных высотных отметках башни 1 устанавливаются основной и дополнительный приемники излучения 2, 3, а в составе системы автоматического управления гелиостатами предусматривается специальный блок для выбора приемника излучения на заданный интервал рабочего времени каждому гелиостату 5. При этом повышается энергетический вклад и сокращаются затраты энергии на собственные нужды каждого гелиостата за счет выбора наиболее целесообразного приемника, снижаются требования к автоматической системе управления гелиостатами (по скоростям и углам разворота); повышается надежность работы установки за счет дублирования приемника излучения, работающего в условиях резко переменных нагрузок.4 ил. сл VI XI Os ю СА) О / / /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ И СТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 24 J 2/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796713/06 (22) 28.02.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Западный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Ç.Дэержинского (72) В.М.Дубил ович (56) Авторское свидетельство СССР

М 989265, кл. F 24 J 2/38, 1983 г.

Сапожников Ф.H., Малевский Ю.Н., Гусев В.К. О воэможности создания в СССР солнечных электростанций. Теплоэнергетика, 1980 г., % 3, с.5 — 8, Патент ФРГ М 3139162, кл. F 24 J 2/38, 1984 г. (прототип). (54) СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА,. Ж,, 1776936 А1 (57) Сущность изобретения: на разных высотных отметках башни 1 устанавливаются основной и дополнительный приемники излучения 2, 3, а в составе системы автоматического управления гелиостатами предусматривается специальный блок для выбора приемника излучения на заданный интервал рабочего времени каждому гелиостату 5. При этом повышается энергетический вклад и сокращаются затраты энергии на собственные нужды каждого гелиостата за счет выбора наиболее целесообразного

- приемника, снижаются требования к автоматической системе управления гелиостатами (по скоростям и углам разворота); повышается надежность работы установки за счет дублирования приемника излучения, работающего в условиях резко переменных 3 нагрузок. 4 ил.

1776936

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано при создании солнечных энергетических установок башенного типа.

Известны солнечные энергетические установки (СЭУ), содержащие башню; наверху которой находится приемник излучения, причем башня располагается в центре кругового концентратора солнечных лучей (гелиостатного поля). Управление отражателями гелиостатов, установленных на поле, осуществляет специальная автоматическая система управления в соответствии с движением Солнца па небосводу. Отражатели при слежении за Солнцем изменяют свое положение в пространстве по двум коорди.натам (азимуту и зениту), направляя отраженные лучи в прицельные точки, находящиеся на приемнике излучения. Высота установки на башне приемника излучения и расположение гелиостатов на поле вЬкруг башни определяются исходя из минимальных суммарных затенений и блокировок всех отражателей за рабочий период работы СЭУ. Однако, не смотря на это, данные установки обладают существенным недостатком, заключающимся в низкой эффективности работы, связанной с плохой концентрацией энергии значительным количеством гелиостатов в течение рабочего дня из-за их неудовлетворительного расположения относительно Солнца и приемника излучения.

Наиболее близким техническим решением является СЭУ, которая содержит не одну, а несколько установленных на поле гелиостатов башен с приемниками излучения наверху. Для такой СЭУ на основании расчета выбираются наиболее целесообразные приемники и группы гелиостатов, оптическое взаимодействие которых производится с помощью автоматической системы управления. Через определенные интервалы времени сформированные оптические системы пересматриваются и при необходимости устанавливаются новые.

Недостатком данной СЭУ является увеличение количества башен с приемниками излучения, увеличение площади, занимаемой установками, увеличение расходов на собственные нужды (для переориентации гелиостатов с одного приемника излучения на другой, находящийся не на одной башне) и дР

Цель изобретения — повышение оптического КПД СЗУ.

Данная цель достигается тем, что СЗУ, содержащая башню,с установленным на ней приемником излучения, поступающего от гелиостатов, размещенных вокруг башни. нях и выполнены в виде усеченных ячеистых

10 конусов, каждая ячейка которых выполнена в виде полостного приемника, а автоматиче15

30

55- полостной приемник (фиг.4).

Солнечная энергетическая установка

40 и следящих за дневным перемещением Солнца посредством таймера, коммутатора и блока задания углов наведения гелиостатов на приемник, входящих в автоматическую систему управления, снабжена дополнительным приемником, установленным на башне, при этом основной и дополнительный приемник установлены на разных уровская система управления снабжена блоком выбора приемника, первый и второй входы которого соединены с коммутатором и таймером, а выход — с блоком задания углов наведения.

На фиг.1 — 4 показана предлагаемая установка.

На фиг.1 представлена общая компоновка установки, которая имеет башню 1 с размещенными на разной высоте приемниками излучения 2 и 3 (B общем случае приемников может быть и больше) и концентратор в виде кругового поля гелиостатов 5. Слежение гелиостатов 5 за Солнцем 4 осуществляется с помощью автоматической системы управления (фиг.2), содержащей блок 6 задания приемника излучения, выход которого соединен с первым входом блока 8 задания углов наведения гелиостата на приемник, выход кото- рого соединен с первым входом блока 10 отработки задания. Помимо указанного входа на блок 10 поступают сигналы от датчиков 11 положения гелиостатов (ДП). Блок 10 содержит столько выходов. сколько имеется гелиостатов 5, с каждым иэ которых он связан через соответствующие исполнительные механизмы 12 (ИМ). Вход коммутатора

9 соединен с одним иэ.выходов блока 10 отработки задания, а выход — с первым входом блока задания приемника излучения, на второй вход которого подключен выход таймера 7, связанного также. и со вторым входом,блока 8 задания углов наведения гелиостата.на приемник излучения. В зависимости от режима работы или возникшей ситуации на СЭУ приемники излучения 2 и

3 могут быть включены последовательно, параллельно или любой из них может быть выведен из работы.с помощью задвижек 13 (фиг.3). Приемники излучения 2 и 3 выполнены в виде усеченных ячеистых конусов, каждая ячейка 14 которых представляет работает следующим образом.

К началу рабочего дня поле гелиостатов

5 ориентировано таким образом, чтобы с наступлением назначенного времени рабо1776936 ты все отраженные потоки энергии направлялись на приемники. С включением автоматической системы управления блок 6 задания приемника излучения по сигналу коммутатора 9, определяющего номер гелиостата 5, для которого необходимо определить наиболее целесообразный приемник излучения, с которым он должен оптически взаимодействовать, начинает работать. Этот блок 6 рассчитывает возможный энергетический вклад назначенного коммутатором 9 гелиостата с учетом возникающих затенений и блокировок, если он будет взаимодействовать по отдельности с приемником 2 (Э2) и с приемником 3 (Эз).

Затем определяются затраты энергии на собственные нужды для осуществления процесса слежения гелиостата,за движением Солнца 4 (соответственно 32 и 33). После этого находится разность

Л = (Э2 — Зг) — (Эз — Зз), по знаку которой и устанавливается наиболее целесообразный для данного гелиостата приемник излучения: если неположительна, то приемник 2, отрицательна — приемник 3.

Для установления положения Солнца 4 на небосводе в блоках 6 и 8 используются сигналы таймера 7, позволяющие судить об астрономическом времени. После установления приемника излучения в блоке 8 определяются углы наведения гелиостата на выбранный приемник излучения. Кроме того, в блоке 6 проверяется возможность появления особых точек в управлении

° гелиостатом, который должен взаимодействовать с выбранным приемником излучения. При их наличии на предстоящий интервал работы гелиостат переключается на работу с другим приемником во избежа ние потери управления. В блоке 10 сравниваются заданные углы наведения с фактическими, полученными с помощью датчика 11 положения гелиостата, и на основании этого сравнения вырабатывается воздействие для исполнительного механизма 12 гелиостата. Гелиостат, отрабатывая выработанный сигнал, устраняет рассогласование и тем самым начинает наиболее оптимально с энергетической точки зрения функционировать в установке. Далее коммутатор 9 назначает следующий номер гелиостата, и процесс повторяется. Следует отметить, что энергетический вклад каждого гелиостата поля, а также его затраты энергии на собственные нужды для осуществления процесса слежения не являются постоянными ни в течение дня, ни в течение

10 между Солнцем 4 и башней 1, приемник 2 более предпочтителен, чем приемник 3, по затратам энергии на собственные нужды, т.к. в процессе слежения гелиостаты разво- .

15 рачиваются на меньший угол, а для гелио35

45 цем.

55 Использование изобретения позволит повысить энергетический вклад и сократить

30 года. Эти изменения существенно зависят от расположения гелиостата относительно башни, а также высоты установки приемника на башне, для подтверждения чего на фиг.1 показан ход падающих и отраженных лучей для гелиостатов 5, различно расположенных относительно башни 1 (отраженные лучи, взаимодействующие с приемником 3, изображены штрихозыми линиями). Действительно, для гелиостатов 5, находящихся статов 5, находящихся за башней 1— ситуация противоположная, более целесообразен приемник З..Уменьшение углов разворота приводит к снижению требуемой скорости движения гелиостатов, что немаловажно для организации непрерывного и точного слежения за Солнцем. При ненормальных режимах работы СЭУ в случае отказа приемника излучения, находящегося в работе, в блок 6 выдается команда на запрет загружать вышедший из строя приемник, и вся тепловая нагрузка передается на исправный приемник, который включается в работу, если не был включен. В остальных случаях аварийных ситуаций функционирование рассматриваемой СЭУ не отличается от действий ей подобных. После окончания работы СЭУ гелиостаты по командам из блока 8 приводятся в рабочие положения, соответствующие началу работы установки на следующий день. Данная СЭУ реально осуществима. Опыт разработки и изготовления приемников излучения в виде усеченных ячеистых конусов в мире имеется. Установка несколько приемников на одной башне трудностей не вызывает. Схема включения и переключения приемников излучения проста (приведена на фиг.3). Известная автоматическая система управления гелиостатами дополняется блоком 6 задания приемника излучения, который конструктивно не является сложным. Если в составе системы управления имеется ЭВМ, то функции данного блока могут быть выполнены в виде комплекса программ. Процесс выбора приемника излучения можно рассматривать, как корректирующий, по отношению к основному процессу слежения гелиостатов за Солнзатраты на собственные нужды каждого гелиостата концентратора установки; снизить требования к системе управления гелиостатами (по скоростям и углам разворота); уст i/6935

gym.Ã балочные лучи

Составитель В.Савенко

Техред M,Mîðãåíòàë

Корректор M.Êåðåöìàí

Редактор Т.Шагова

Заказ 4112 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ранить отрицательное влияние перекрестного эффекта в работе автоматической системы управления гелиостатами путем выбора соответствующего приемника энергии, позволяющего при слежении обойти особые точки, в которых гелиостаты теряют управление; повысить надежность работы установки эа счет дублирования одного из важнейших узлов — приемника энергии, работающего в условиях резко переменных нагрузок.

Формула изобретения

Солнечная энергетическая установка, содержащая башню с установленным на ней приемником излучения, поступающего от гелиостатов, размещенных вокруг башни и следящих за дневным перемещением Солнца посредством таймера, коммутатора и блока задания углов наведения гелиостатов на приемник, входящих в автоматическую систему управления, отличающаяся

5 тем, что, с целью повышения оптического

КПД установки, последняя снабжена дополнительным приемником, установленным на башне, при этом основной и дополнитель-. ный приемники установлены на разных

10 уровнях и выполнены в виде усеченных weистых конусов, каждая ячейка которых выполнена в виде полостного приемника, а автоматическая система управления снабжена блоком выбора приемника, первый и

15 второй входы которого соединены с коммутатором и таймером, а выход — с блоком задания углов наведения.