BRPI1011382B1

BRPI1011382B1 - Método para operar uma central elétrica

Info

Publication number: BRPI1011382B1
Application number: BRPI1011382-7A
Authority: BR
Inventors: Dirk Neumann; Marcus Kurth; Udo Sommer
Original assignee: Steag Energy Services Gmbh
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2020-07-07
Also published as: ZA201106072B; AU2010219134B2; EP2224104A1; US8820081B2; ES2382939T3; BRPI1011382A2; ATE550522T1; PT2224104E; AU2010219134A1; US20120117969A1; WO2010097203A2; EP2224104B1; WO2010097203A3; CL2011002088A1

Abstract

MÉTODO PARA OPERAR UMA CENTRAL ELÉTRICA Em um método para operar uma central elétrica híbrida compreendendo um aquecimento operado com combustível e um térmico solar de fluidos de transferência, em que uma primeira porção da potência total fornecida pela central elétrica é com base no aquecimento operado com combustível de fluidos de transferência e uma segunda porção da potência total é com base no aquecimento térmico solar de fluidos de transferência, o calor absorvido por um fluido de transferência termicamente aquecido por energia solar é transferido para um circuito de fluido de transferência de uma parte operada com combustível (1) da central elétrica. Depois, quando um aumento ou redução súbita da potência total fornecida pela planta de potência for requerido quando comparado a um estado básico, a segunda porção com base em aquecimento térmico solar é primeiro aumentada ou reduzida em período de pouco tempo para fornecer uma energia de reserva positiva ou negativa. Subsequentemente, a primeira porção com base em aquecimento operado com combustível é lentamente aumentada ou reduzida e a segunda porção com base em aquecimento térmico solar é correspondentemente reduzida ou aumentada novamente. A segunda porção com base no aquecimento térmico solar é aumentada ou reduzida focalizando ou (...).

Description

[001] A invenção diz respeito a um método de operar uma central elétrica de modo que se, a partir de uma condição de base, um aumento ou redução em forma de etapa na potência total (potência instantânea) produzida pela central elétrica for necessária, uma reserva de potência positiva ou negativa (correspondente) é fornecida rapidamente.

[002] Para centrais elétricas, que operam junto em um sistema em rede interconec- tada, há certos requerimentos com relação à potência de reserva a ser mantida em prontidão. Considerando que a energia elétrica não é armazenável a uma extensão significativa, um equilíbrio sempre deve ser produzido em um sistema de rede interconectada entre a potência alimentada em pelas centrais elétricas e a potência removida pelos consumidores. Em operação normal, este equilíbrio de potência é alcançado a uma frequência desejada, que é 50Hz na Europa, por meio do qual os geradores das centrais elétricas, que são acoplados à rede principal em uma relação de frequência fixa, giram em velocidade constante. Qualquer perturbação no equilíbrio da potência resulta em uma alteração na velocidade e desse modo na frequência. A manutenção do equilíbrio da potência é alcançada pelas cen-trais elétricas envolvidas pela contensão de potência de reserva disponível. Para ser capaz de reagir às perturbações ou às alterações de carga quase em forma de etapas, potência de reserva deve ser mantida em prontidão pelo produtor. Por exemplo, desse modo de acordo com as regulamentações atuais na Alemanha ou Europa, a energia elétrica efetiva de uma unidade de central elétrica participativa deve ser aumentada em pelo menos dois por cento dentro de 30s (vide Verband der Netzbetreiber VDN e V., no VDEW, Transmission Code 2007 - Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber’, versão 1.1, Berlin, agosto de 2007, Capítulo 3.3.7.1, páginas 27/90 e UCTE Operation Handbook, Policy P1, Bruxelas, V2.2, 20.07.2004).

[003] Em uma ‘central elétrica operada por combustível’, significando aqui uma central elétrica queimando combustíveis fósseis ou uma central elétrica nuclear, tal alteração rápida na potência produzida pela central elétrica não pode ser alcançada alterando o fluxo de combustível (alteração na quantidade de combustível fóssil fornecida ou alteração na posição do controle e bastões absorventes em uma central elétrica nuclear). Por este moti-vo, as válvulas de entrada das turbinas são usualmente não completamente abertas em tais centrais elétricas (de modo que a saída de potência dependeria apenas da pressão de saída do gerador de vapor) mas são do contrário estranguladas para fazer um rendimento de potência de reserva giratória disponível abrindo aquelas válvulas. Outra possibilidade conhecida para fazer uma reserva rápida utilizável dentro de segundos disponível reside em breve e temporariamente desligar os pré-aquecedores de pressão alta ou pressão baixa no lado de vapor e/ou de água para recuperar a energia ramificada das turbinas para estes elementos (isto é, deixá-los nas turbinas).

[004] De desvantagem com estas medidas conhecidas é a redução na eficiência da planta ou uma provisão pouco econômica de potência de reserva, que está associada, por exemplo, com o estrangulamento persistente das válvulas de entrada das turbinas. Portanto, é o objetivo da invenção evitar estas desvantagens.

[005] De acordo com a invenção, o objetivo é solucionado por um método com as características da reivindicação 1. A invenção é com base na idéia fundamental de criar uma central elétrica híbrida com um aquecimento de energia solar adicional de fluidos de transferência e fazer uso das possibilidades de uma alteração rápida na saída que desse modo fica disponível.

[006] Em um método de acordo com a invenção de operar uma central elétrica híbrida com aquecimento operado com combustível e energia solar de fluidos de transferência, uma primeira proporção da potência total produzida pela central elétrica é com base no aquecimento operado com combustível de fluidos de transferência e uma segunda proporção de potência da potência total produzida pela central elétrica é com base no aquecimento por energia solar de fluidos de transferência. O calor absorvido por um fluido de transferência aquecido por energia solar é transferido para um circuito de um fluido de transferência da parte da central elétrica operada com combustível. Se, a partir de uma condição de base, um súbito aumento ou redução na potência total produzida pela central elétrica for necessário, a segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é primeiramente aumentada ou reduzida de modo rápido para fornecer uma reserva de potência positiva ou negativa. A primeira proporção com base em aquecimento por combustível é depois lenta- mente aumentada ou reduzida e a segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é correspondentemente reduzida ou aumentada novamente. O aumento ou redução lenta na primeira proporção com base em aquecimento por combustível pode começar diretamente após o aumento ou diminuição temporária, rápida na segunda proporção com base em aquecimento por energia solar; pode, porém, também apenas começar mais tarde. Além disso, a redução ou aumento lento correspondente na segunda proporção com base em aquecimento por energia solar (isto é, a recriação da reserva) não necessita ocorrer em sincronismo com o aumento ou redução lenta na primeira proporção com base em aquecimento por combustível. A segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é aumentada ou reduzida focalizando ou desfocalizando os coletores solares, por rendimento aumentado ou reduzido do fluido de transferência aquecido por energia solar e/ou esvaziando ou enchendo um reservatório cheio do fluido de transferência aquecido por energia solar.

[007] A possibilidade, que é com base no aquecimento adicionado de fluidos de transferência por energia solar, de fornecer uma potência de reserva dentro de segundos também tem a vantagem que os custos de investimento e de funcionamento para a geração de eletricidade por energia solar são reduzidos mediante a incorporação em um gerador de energia operado com combustível que já está presente ou que é de qualquer forma requerido. Além disso, o uso de geração de energia operada por combustível permite a operação de giro de uma maneira econômica.

[008] Uma outra vantagem da combinação de acordo com a invenção do aquecimento operado por combustível e por energia solar de fluidos de transferência reside no fato que os procedimentos de partida para a parte da central elétrica operada com combustível podem ser projetados mais economicamente.

[009] Em uma modalidade preferida, o circuito para o fluido de transferência da parte da central elétrica operada por combustível, à qual o calor absorvido por um fluido de transferência aquecido por energia solar é transferido, é conectado a um conjunto de turbina de modo que o fluido de transferência aquecido por energia solar não necessita ser conectado a uma unidade de turbina separada. Este fluxo de junção da proporção da energia produzida por potência solar no conjunto de turbina da parte da central elétrica operada por combustível resulta em uma eficiência significativamente melhor e uma utilização melhor da energia fornecida por potência solar que seria o caso com um conjunto de turbina separada para geração de potência usando apenas energia solar. Além disso, como resultado de tal acoplamento, os custos de investimento e de funcionamento para a geração solar de eletricidade diminuem consideravelmente. No lado do investimento, os custos para um circuito de água-vapor individual incluindo o conjunto de turbina a vapor, o circuito de refrigeração na extremidade fria e a condução de energia elétrica desaparece substancialmente. No lado de custo de funcionamento, as despesas operacionais para pessoal, reparos, inspeção, manutenção e seguro são reduzidos.

[0010] Em uma modalidade preferida, a segunda proporção da potência total produzida pela central elétrica que é com base no aquecimento de fluidos de transferência por potência solar é menos que 50%, preferivelmente menos que 30%. Isto permite operação de giro em uma potência liberada alta, até mesmo durante as horas do dia em que não há nenhum sol ou apenas fraco.

[0011] A fim de completamente satisfazer os requerimentos referidos acima para uma potência de reserva giro pelo aquecimento de um fluido de transferência por energia solar, é fornecido em uma modalidade preferida que no aumento ou redução rápida da segunda proporção da potência total produzida com base em aquecer com energia solar, o aumento ou redução é realizada a uma taxa de 2-5% dentro de um período de tempo de menos que 30s, preferivelmente de cerca de 3-5% em menos de 5s. Esta taxa pode ser ajustável e mutável ou equivalente à alteração na carga. O método é preferivelmente caracterizado em que, no aumento ou redução lenta subsequente da primeira proporção com base em aquecimento com combustível, a potência produzida é aumentada ou reduzida a uma taxa de 2-5% dentro de um período de tempo de pelo menos 1,5 min, preferivelmente pelo menos 3 min, como é comum, por exemplo, em centrais elétricas operadas por combustível convencionais.

[0012] O calor absorvido do fluido de transferência aquecido por energia solar é preferivelmente transferido para um circuito de água-vapor da central elétrica operada por combustível. Em uma modalidade em que o fluido de transferência aquecido por energia solar também inclui água ou vapor, é alimentado diretamente no circuito de água-vapor da parte da central elétrica operada por combustível. Em outra modalidade, o calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar é transferido para o circuito de água- vapor por meio de um permutador de calor.

[0013] Em uma modalidade preferida da invenção, o calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar é transferido para água de alimentação da parte da central elétrica operada por combustível. Como resultado do uso de calor produzido por energia solar para aquecer a água de alimentação, menos vapor necessita ser extraído das turbinas para este propósito, por meio do qual a potência de reserva necessária pode ser fornecida mais rapidamente. O calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar pode ser transferido por meio de um permutador de calor (na região de pressão alta) para a água de alimentação que foi removida de um tanque de água de alimentação e será provida a um gerador de vapor. Este pode também ser transferido por meio de um permutador de calor (na região de pressão baixa) para a água de alimentação que deixa um condensador conectado a jusante da turbina e ser provido a um tanque de água de alimentação. Por fim, o calor pode ser transferido por meio de um permutador de calor para a água que é alimentada de um abastecimento de água desmineralizada para um tanque de água de alimentação.

[0014] Modalidades vantajosas e/ou preferidas da invenção são caracterizadas nas reivindicações dependentes.

[0015] A invenção será descrita abaixo em mais detalhes por via das modalidades exemplares preferidas ilustradas nos desenhos.

[0016] Nos desenhos:

[0017] Figura 1 é uma vista esquemática de uma modalidade exemplar de uma central elétrica híbrida que é operada pelo método de acordo com a invenção e

[0018] Figura 2 mostra uma segunda modalidade de uma central elétrica híbrida que é operada de acordo com a invenção.

[0019] Figura 1 é uma vista esquemática exibindo o princípio básico de uma central elétrica híbrida que pode ser operada pelo método de acordo com a invenção. A central elétrica híbrida ilustrada tem primeiramente uma parte da central elétrica 1 operada por combustível em que é produzido vapor por meio de um gerador de vapor 2 pela combustão de um combustível fóssil, por exemplo, carvão, e é provida por meio de um conduíte de vapor carregado com fio 3 em que uma válvula de entrada da turbina 4 é em geral incorporada, para uma turbina de pressão alta 5. O vapor partindo da turbina de pressão alta 5 é alimentado por meio de um conduíte 6 para um superaquecedor intermediário quente (HIS) 7 e depois flui por meio do conduíte 8 para uma turbina de pressão média 9 e subsequentemente por meio do conduíte 10 para uma turbina de pressão baixa 11.0 vapor flui de lá para um condensador 12. O vapor condensa aqui e a água que é produzida é alimentado por meio do conduíte 13 em uma pluralidade de pré-aquecedores de pressão baixa 14 conectados em série. A água que deixa para os pré-aquecedores de pressão baixa 14 flui para o tanque de água de alimentação 15 e constitui o abastecimento de água de alimentação. Um sistema de bomba (não mostrado) carrega a água de alimentação para fora do tanque de água de alimentação 15 por meio do conduíte 16 através de um ou mais pré-aquecedores de pressão alta 17 dispostos em série novamente antes da água de alimentação aquecida fluir sob pressão no gerador de vapor 2, por meio do qual o circuito é completado.

[0020] O combustível (carvão) provido ao espaço de combustão no gerador de vapor 2 é alimentado, por exemplo, dos moinhos de rolos de mesa giratória 19 que moem o carvão. Para o propósito de pré-aquecer a água de alimentação nos pré-aquecedores de pressão baixa 14 e para aquecer a água de alimentação no pré-aquecedor de pressão alta 17, vapor é comumente usado que é extraído do circuito em uma posição adequada, por exemplo, nas turbinas ou no HIS. Como resultado da extração do vapor quente que é alimentado para os permutadores de calor nos pré-aquecedores 14 e 17 menos vapor fica disponível para acionar as turbinas que reduzem seu rendimento.

[0021] Desse modo, ao operar a central elétrica de acordo com a invenção, uma proporção do calor deste vapor que é extraído é substituída pelo calor de um fluido de transferência aquecido por energia solar, isto é, menos vapor é extraído para os pré-aquecedores 14 e/ou 17 e em seu lugar a água de alimentação é aquecida com a ajuda do fluido de transferência aquecido por energia solar nos permutadores de calor paralelos dos pré-aquecedores 14 e 17. Em particular, a proporção substituída do vapor pode ser alterada rapidamente (aumentada ou reduzida). Para este propósito, a central elétrica mostrada na Figura 1 tem uma parte de energia solar 30. A parte de energia solar 30 tem um campo de aquecimento solar 31 que consiste em coletores de radiação ajustáveis tais como coletores parabólicos, coletores de Fresnel ou outros. Um fluido de transferência que será aquecido por energia solar é alimentado para o campo de aquecimento solar por meio de um conduíte 32. O fluido de transferência aquecido que deixa o campo de aquecimento solar 31 flui por meio do conduíte 33 e conduíte 34 para um ou mais pré-aquecedores de pressão alta 17. No exemplo ilustrado na Figura 1, o fluido de transferência aquecido é conduzido em contra- corrente através dos permutadores de calor dos pré-aquecedores de pressão alta 17 de modo que entra no primeiro pré-aquecedor de pressão alta 17 naquele lado em que a água de alimentação aquecida deixa por meio do conduíte 18. O fluido de transferência que deixa os pré-aquecedores de pressão alta por meio do conduíte 35 flui por meio do conduíte 36 para um ou mais pré-aquecedores de pressão baixa 14 para pré-aquecer a água de alimentação. O fluido de transferência é provido por meio do conduíte 37 para um permutador de calor 38, onde aquece a água desmineralizada que foi removida de um tanque de água desmineralizada 39 e fornecida ao abastecimento de água de alimentação no tanque de água de alimentação 15. O fluido de transferência que deixa o permutador de calor 38 por meio do conduíte 40 e o fluido de transferência que deixa os pré-aquecedores de pressão baixa 14 por meio do conduíte 41 são combinados e alimentados por meio do conduíte 42 para uma bomba de campo solar 43, que por sua vez alimenta o fluido de transferência 32 para dentro do campo de aquecimento solar 31. Conectado ao conduíte 32 está um tanque de expansão 44 e conectado ao conduíte 33 está um tanque de expansão 45.

[0022] Na modalidade exemplar mostrada na Figura 1, o calor do fluido de transferência aquecido por energia solar é não só usado para adicionalmente aquecer a água de alimentação nos pré-aquecedores de pressão alta 17 mas também para pré-aquecer a água de alimentação nos pré-aquecedores de pressão baixa 14 e para pré-aquecer a água desmineralizada no permutador de calor 38. Em modalidades alternativas, apenas uma proporção destas possibilidades pode ser implementada. Além disso, outras possibilidades para transferir o calor do fluido de transferência aquecido por energia solar para o circuito de água-vapor da parte 1 da central elétrica operada com combustível são possíveis. Por exemplo, um permutador de calor poderia ser fornecido diretamente no tanque de água de alimentação 15.

[0023] Além disso, o conteúdo de calor de todos os armazenamentos (abastecimento de água de alimentação, tanque de água desmineralizada, calor armazenado nos pré- aquecedores de pressão alta e pressão baixa) que podem ser enchidos com fluido de transferência aquecido por energia solar é preferivelmente rastreado de modo que no caso de uma demanda súbita na reserva de potência, uma decisão pode ser tomada em uma maneira flexível e otimizada como calor produzido por energia solar pode ser usado. Desse modo, aquela medida pode ser selecionada que leva ao melhor resultado.

[0024] Na modalidade exemplar ilustrada na Figura 1, o circuito para o fluido de transferência da parte de aquecimento solar 30 da central elétrica é separado do circuito de água-vapor da parte 1 da central elétrica operada por combustível. Em tal sistema fechado, o calor é transferido para o circuito de água-vapor apenas indiretamente por meio de permu- tadores de calor. Isto permite o uso de fluidos de transferência de aquecimento solar melhorados, tais como óleos térmicos com temperaturas de vaporização alta, e desse modo operação em baixas pressões.

[0025] Figura 2 mostra uma modalidade alternativa da central elétrica híbrida em que uma integração aberta é usada. Isto significa que a água quente aquecida por energia solar ou vapor é introduzida em um ou mais pontos no circuito de água-vapor da parte da central elétrica operada por combustível. Água para alimentar o campo de aquecimento solar 31 é removida do circuito de água-vapor em outra posição.

[0026] Na modalidade exemplar ilustrada na Figura 2, aqueles componentes que correspondem aos componentes mostrados na Figura 1 são indicados com os mesmos numerais de referência. O circuito da parte da central elétrica operada com combustível consiste novamente em o gerador de vapor 2, o conduíte de vapor com fio carregado 3, a válvula de entrada da turbina 4, a turbina de pressão alta 5, o conduíte 6, o superaquecedor intermediário quente 7, o conduíte 8, a turbina de pressão média 9, o conduíte 10, a turbina de pressão baixa 11, o condensador 12, os pré-aquecedores de pressão baixa 14, o tanque de água de alimentação 15, o conduíte 16 (com a bomba de pressão que não é mostrada), os pré-aquecedores de pressão alta 17 e o conduíte 18. No exemplo sob consideração, a água é removida da região de condensado da parte da central elétrica operada com combustível e alimentada para instalação de energia solar 30. Isto pode ser implementado, como mostrado, por meio de um conduíte 50 do condensador 30 para um ponto de coleta 50 e um conduíte 51 do ponto de coleta para os pré-aquecedores de pressão baixa 14. Alternativamente, o conduíte 51 para alimentar os pré-aquecedores de pressão baixa pode também se ramifi- car-se diretamente do conduíte 50 com uma válvula de controle adequada. Na modalidade exemplar mostrada na Figura 2, a água aquecida por energia térmica que entra nos pré- aquecedores de pressão alta 17 por meio do conduíte 34 e deixa novamente por meio do conduíte 35, não é alimentada para os permutadores de calor dos pré-aquecedores de pressão baixa. Do contrário, há um conduíte 49 por meio do qual a água aquecida por energia solar que deixa o conduíte 35 pode ser alimentada diretamente para o tanque de água de alimentação 15. A água aquecida por energia solar que deixa o conduíte 35 pode ser alimentada por meio do conduíte 37 para o permutador de calor 38 e depois por meio do conduíte 53 para o ponto de coleta 52. A água a ser provida ao campo de aquecimento solar 31 é também alimentada do ponto de coleta 52 por meio do conduíte 42 e a bomba de campo solar 43.

[0027] Em uma modalidade preferida da modalidade exemplar ilustrada na Figura 2, o fluido de transferência que deixa o campo de aquecimento solar 31 por meio do conduíte 33 é água quente. Esta tem a vantagem sobre o vapor que o sistema inteiro é mais simples de implementar uma vez que um sistema de controle de drenagem complexo de condensa- do/água não é necessário. Um tambor de ebulição pode também ser omitido.

[0028] Ambas as modalidades exemplares ilustradas nas figuras incluem aquecimento da água desmineralizada alimentada para o tanque de água de alimentação 15 do tanque de água desmineralizada 39 por meio do permutador de calor 38. Adicional ou alternativamente, é também possível um permutador de calor ser disposto diretamente no tanque de água desmineralizada de modo que possa agir como um armazenamento de calor. A água que deixa o permutador de calor do tanque de água desmineralizada 39 neste caso, que é alimentada por meio do conduíte 40 ou 53 para um ponto de coleta 48 ou 52, consequentemente tem uma temperatura de fluxo de retorno mais baixa. Isto permite dimensionamento menor dos conduítes de conexão entre o ponto de coleta e o campo de aquecimento solar.

[0029] Em operação normal das centrais elétricas ilustradas nas figuras, a provisão de potência produzida por energia solar à central elétrica a vapor é realizada assim que a produção de calor adequada no campo de aquecimento solar começa quando a bomba de campo solar pode ser sensivelmente operada de modo enérgico. No começo do volume de circulação mínimo da bomba de campo solar 3, a liberação de calor para as posições de alimentação começa. Um sistema operando com um fluido de transferência líquido em vez de vapor tem a vantagem que o sistema não necessita ser primeiro aquecido até o ponto de vaporização e calor pode ser provido do contrário aos pontos de alimentação assim que uma tal transferência térmica fica significante. Isto resulta em perdas de aquecimento reduzidas e em perdas de calor mais baixas para o ambiente nas horas frescas da manhã e da noite com uma temperatura externa mais baixa. O rendimento total do campo de aquecimento solar aumenta. Com um aumento na produção de calor no campo de aquecimento solar, todas as fontes de calor referidas acima da parte da central elétrica operada por combustível podem ser providas após alcançar uma temperatura de fluxo de entrada predeterminada. O uso de um fluido de transferência líquido na situação integrada descrita acima adicionalmente oferece a vantagem que o efeito dos bancos de nuvens que se movem pode ser obviado através de armazenamentos de calor no campo solar e não pode terminar a produção de vapor por energia solar. A passagem de tais bancos de nuvens resulta apenas em uma temperatura de entrada deslizante.

[0030] De acordo com a invenção, a instalação oferece a possibilidade de fornecer energia de reserva em uma questão de segundos. Além disso, reserva ou outra potência adicional para dinamicamente alterar a potência da planta pode também ser fornecida em uma questão de minutos. A potência da planta (parte da central elétrica operada por combustível) pode ser desse modo rapidamente alterada pela magnitude da potência do campo de aquecimento solar. A potência produzida pelo campo de aquecimento solar pode, por sua vez, ser alterada relativamente de modo rápido, por exemplo, focalizando ou desfocalizando os coletores solares ou ligando outros coletores solares ou desligando os coletores solares. Além disso, a temperatura de entrada (no conduíte 33) pode ser reduzida ou aumentada de uma maneira visada aumentando ou reduzindo o volume circulado e operando dentro dos limites materiais. Em particular, a potência pode ser rapidamente produzida pelas turbinas, a saber, na mesma quantidade que a energia produzida por aquecimento solar é provida aos pré-aquecedores de pressão alta 17 ou aos pré-aquecedores de pressão baixa 14, e uma quantidade correspondentemente inferior de potência é removida das turbinas para propósitos de pré-aquecimento. O mesmo se aplica, claro, aos outros permutadores de calor que removem seu calor de vapor que foi removido das turbinas. Além disso, o calor gerado por potência solar pode ser redistribuído reduzindo a quantidade de fluido de transferência fluindo através de um permutador de calor e correspondentemente aumentando a quantidade do fluido de transferência que flui através de outro permutador de calor. Por exemplo, a redistri- buição dos pré-aquecedores de pressão baixa para os pré-aquecedores de pressão alta ou vice-versa é possível. Outras redistribuições de potência são possíveis por uma redução visada na temperatura de fluxo de retorno e permuta em outros pré-aquecedores de pressão baixa. Se uma redução de potência dinâmica rápida for para ser alcançada, os coletores solares podem ser por um lado desfocalizados, e por outro lado calor, que é alimentado diretamente no circuito de água-vapor, pode ser desviado nos permutadores de calor, por exemplo no tanque de água desmineralizada. Além disso, potência térmica poderia ser se movida dos pré-aquecedores de pressão alta para os pré-aquecedores de pressão baixa. Uma extração de turbina que leva aos pré-aquecedores de pressão baixa ou aos pré- aquecedores de pressão alta pode também ser permutada e o calor do campo solar passado para um dos armazenamentos acima mencionados.

[0031] O acoplamento de uma parte 1 de uma central elétrica operada por combustível com o aquecimento por energia solar de fluidos de transferência e a alimentação do calor produzida por energia solar no circuito de água-vapor da parte 1 da central elétrica, como descrito com referência às Figuras 1 e 2, também tem vantagens ao iniciar uma cen-trai elétrica após uma paralisação. Por exemplo, o calor produzido por energia solar pode ser usado para manter as partes da planta quentes, por exemplo a caldeira ou o tanque de água de alimentação ou, ao iniciar, para pré-aquecer o tanque de água de alimentação e outras partes da planta. Particularmente em plantas que são frequentemente iniciadas e paradas, economias grandes são alcançadas por um uso reduzido ou eliminado de combustíveis de partida.

[0032] Em uma modalidade, uma turbina de pressão baixa pequena ou um motor Sterling pode ser conectado ao tanque de água de alimentação 15 de modo que o vapor produzido possa ser liberado para a turbina de pressão baixa pequena/motor Sterling. Durante a obstrução da parte da central elétrica operada por combustível, o fluido de transferência (água quente) aquecido por energia solar no campo de aquecimento solar 31 pode ser alimentado no tanque de água de alimentação e aquecer a água de alimentação. O vapor desse modo produzido pode ser depois provido a esta turbina de pressão baixa pequena/motor Sterling.

[0033] Numerosas modalidades alternativas são possíveis dentro do escopo do conceito inventivo definido nas reivindicações. Por exemplo, várias unidades de central elétrica operada com combustível poderiam ser acopladas com respectivo aos seus circuitos de água-vapor separados com um campo de aquecimento solar comum. Alternativamente, várias unidades de circuito de aquecimento solar podem ser também fornecidas, que transferem calor em pontos diferentes para o circuito de água-vapor da central elétrica operada por combustível. Em vez de uma central elétrica de parte de carvão em combustão, uma parte da central elétrica pode também ser usada que queima qualquer outro combustível (por exemplo gás, óleo ou sobra). A parte de aquecimento solar pode também ser conectada a uma central elétrica nuclear.

Claims

Método de operar uma central elétrica híbrida com o aquecimento de fluidos de transferência através de combustível e por energia solar, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira proporção da potência total produzida pela central elétrica é com base no aquecimento de fluidos de transferência por combustível e uma segunda proporção da potência total produzida pela central elétrica é com base no aquecimento por energia solar de fluidos de transferência, em que o calor absorvido por um fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido a um circuito de um fluido de transferência de uma parte (1) da central elétrica operada com combustível, em que, se a partir de uma condição de base, um abrupto aumento ou redução na potência total produzida pela central elétrica for necessário, a segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é primeiramente aumentada ou reduzida de modo rápido para fornecer uma reserva de potência positiva ou negativa e depois a primeira proporção com base em aquecimento por combustível é lentamente aumentada ou reduzida e a segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é correspondentemente reduzida ou aumentada novamente, em que a segunda proporção com base em aquecimento por energia solar é aumentada ou reduzida focalizando ou desfocalizando os coletores solares, por rendimento aumentado ou reduzido do fluido de transferência aquecido por energia solar e/ou esvaziando ou enchendo um reservatório enchido com fluido de transferência aquecido por energia solar.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito para o fluido de transferência da parte (1) da central elétrica operada com combustível, ao qual o calor absorvido por um fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido, é acoplado a uma unidade de turbina (5 - 11) de modo que o fluido de transferência aquecido por energia solar não necessita ser acoplado a uma unidade de turbina separada.
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda proporção da potência total produzida pela central elétrica, que é com base no aquecimento de fluidos de transferência por energia solar, é menos que 50%, preferivelmente menos que 30%.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, no rápido aumento ou redução da segunda proporção da potência total produzida com base em aquecimento por energia solar, o aumento ou redução é realizado a uma taxa de cerca de 2-5% dentro de um período de tempo de menos que 30s, preferivelmente de cerca de 3-5% em menos que 5s.
Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, no lento aumento ou redução subsequente na primeira proporção da potência total produzida com base em aquecimento por combustível, o aumento ou redução é realizado a uma taxa de cerca de 2-5% dentro de um período de tempo de pelo menos 1,5 minuto, preferivelmente pelo menos três minutos.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o aquecimento por energia solar do fluido de transferência é reduzido em um estado operacional normal para fornecer a reserva de potência positiva.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido do fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido a um circuito de água-vapor da parte (1) da central elétrica operada com combustível.
Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de transferência aquecido por energia solar inclui água ou vapor e é alimentado no circuito de água-vapor da parte (1) da central elétrica operada com combustível.
Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido do fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido ao circuito de água-vapor por meio de um permutador de calor (14, 17, 38).
Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido do fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido para a água de alimentação da parte (1) da central elétrica operada com combustível.
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido por meio de um permutador de calor (17) para a água de alimentação que é removida de um tanque de água de alimentação (15) e será provida a um gerador de vapor (2).
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar é transmitido por meio de um permutador de calor (14) para a água de alimentação que descarrega de um condensador (12) conectado a jusante de uma turbina (11) e a ser provida a um tanque de água de alimentação (15).
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o calor absorvido pelo fluido de transferência aquecido por energia solar é transferido por meio de um permutador de calor (38) para a água, que é provida de um abastecimento de água de alimentação adicional (39) para um sistema de água de alimentação (15).