CN101761366A - 聚光式太阳能抽凝式热电联产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚光式太阳能抽凝式热电联产系统。太阳能饱和蒸汽集热场与蒸汽发生器、过热器、汽轮机发电系统抽气出口、热输出系统依次连接，汽轮机发电系统与输变电系统连接，汽轮机发电系统乏汽出口与冷凝器、抽水泵、蒸汽发生器依次连接，太阳能饱和蒸汽集热场与中温蓄热器、蒸汽发生器依次连接；太阳能过热集热场与过热器、蒸汽发生器分别连接，太阳能过热集热场与高温蓄热器、过热器、蒸汽发生器分别连接；系统由控制系统控制。系统利用分级集热场产生不同品位蒸汽实现热发电，降低成本；采用抽汽方式供热蒸汽需求，提高效率；分级蓄热器、热量控制器实现热量的平稳供应，保证系统稳定运行。可实现太阳能的高效、低成本的商业化运行。

Description

聚光式太阳能抽凝式热电联产系统
技术领域
本发明涉及太阳能利用装置，尤其涉及一种聚光式太阳能抽凝式热电联产系统。
背景技术
随着化石能源等常规能源的日益枯竭，以及燃烧化石能源带来的环境污染压力，发展可再生能源和清洁能源已成为全球能源发展的趋势。太阳能作为一种可再生的清洁能源，其利用已受到广泛的关注。
目前太阳能利用主要包括太阳能光-电，光-热和光-化学三种形式。太阳能发电又分为光伏发电和热发电技术，太阳能热利用目前最广泛的是太阳能中低温利用，即太阳能热水器。目前国际上商业化的太阳能热发电系统存在太阳能的利用率低(11％-16％(槽式))，系统造价成本和发电成本很高，回收周期长等主要问题。同时工业生产对热蒸汽的需求量巨大，经济效益可观，因此在太阳能发电系统中直接利用汽轮机中低压缸蒸汽作为热产品，能够有效提高整个系统的太阳能利用率，提高经济效益。
太阳能发电系统中，产生的蒸汽参数越高，发电效率越高，但造价和技术成本越高。结合我国当前的技术现状，从经济、技术等多方面出发，设计符合我国国情的商业化太阳能热电利用系统，降低投资成本，提高经济效益，也提出了非常现实的要求。
发明内容
本发明的目的克服上述问题，提供一种高效低成本聚光式太阳能抽凝式热电联产系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
聚光式太阳能抽凝式热电联产系统包括太阳能过热集热场、热量调节控制器、蒸汽发生器、过热器、太阳能饱和蒸汽集热场、抽水泵、汽轮机发电系统、热输出系统、输变电系统、控制系统、冷凝器、高温蓄热器和中温蓄热器；太阳能饱和蒸汽集热场与蒸汽发生器、过热器、汽轮机发电系统抽气出口、热输出系统依次连接，汽轮机发电系统与输变电系统连接，汽轮机发电系统乏汽出口与冷凝器、抽水泵、蒸汽发生器依次连接，太阳能饱和蒸汽集热场与中温蓄热器、蒸汽发生器依次连接；太阳能过热集热场与过热器、蒸汽发生器分别连接，太阳能过热集热场与高温蓄热器、过热器、蒸汽发生器分别连接；系统由控制系统控制。
所述的太阳能过热集热场中的热媒为高温导热油或熔盐，太阳能饱和蒸汽集热场中的热媒为水或纳米流体。所述的太阳能过热集热场和太阳能饱和蒸汽集热场所采用的太阳能聚光集热方式为槽式或蝶式。所述的汽轮机发电系统采用抽汽方式。
本发明利用能量梯级利用原理，通过热电联产方式，大大提高了太阳能的利用效率。与单一的太阳能热发电系统相比，太阳能利用效率将提高30％以上。通过采用分级集热场，在满足不同阶段的蒸汽品位需求下，能够大大降低投资成本，初步估算建造成本降低1/3左右。在保证热量的稳定供应中，针对不同品质的蒸汽特征，分别设有高温和中温蓄热器，同时在高温蓄热器和蒸汽发生器之间同时装有热量调节控制器，保证调节系统更稳定有效的调节。系统布局可与厂房屋顶等建筑相结合，实现太阳能与建筑一体化设计。能够实现低成本、高效率的运行，对工艺技术适应性强，适合商业化大规模运行。
附图说明
图1是聚光式太阳能抽凝式热电联产系统示意图；
图中：太阳能过热集热场1、热量调节控制器2、蒸汽发生器3、过热器4、太阳能饱和蒸汽集热场5、抽水泵6、汽轮机发电系统7、热输出系统8、输变电系统9、控制系统10、冷凝器11、高温蓄热器12、中温蓄热器13。
具体实施方式
如图1所示，聚光式太阳能抽凝式热电联产系统包括太阳能过热集热场1、热量调节控制器2、蒸汽发生器3、过热器4、太阳能饱和蒸汽集热场5、抽水泵6、汽轮机发电系统7、热输出系统8、输变电系统9、控制系统10、冷凝器11、高温蓄热器12和中温蓄热器13；太阳能饱和蒸汽集热场5与蒸汽发生器3、过热器4、汽轮机发电系统7抽气出口、热输出系统8依次连接，汽轮机发电系统7与输变电系统9连接，汽轮机发电系统7乏汽出口与冷凝器11、抽水泵6、蒸汽发生器3依次连接，太阳能饱和蒸汽集热场5与中温蓄热器13、蒸汽发生器3依次连接；太阳能过热集热场1与过热器4、蒸汽发生器3分别连接，太阳能过热集热场1与高温蓄热器12、过热器4、蒸汽发生器3分别连接；系统由控制系统10控制。
所述的太阳能过热集热场1中的热媒为高温导热油或熔盐，太阳能饱和蒸汽集热场5中的热媒为水或纳米流体。所述的太阳能过热集热场1和太阳能饱和蒸汽集热场5所采用的太阳能聚光集热方式为槽式或蝶式。所述的汽轮机发电系统7采用抽汽方式。
聚光式太阳能抽凝式热电联产系统包括太阳能分级集热场(过热集热场，饱和蒸汽集热场)，分级蓄热器(高温蓄热器，中温蓄热器)，热量调节控制器，过热器，蒸汽蒸发器，汽轮机发电系统，热输出系统，自动控制系统，输变电系统，冷凝器，抽水泵。太阳光照射到太阳能集热场，太阳能过热集热场和饱和蒸汽集热场分别加热热媒达到不同温度，太阳能过热集热场和过热器相连，太阳能饱和蒸汽集热场和蒸汽发生器相连，分别产生过热蒸汽和饱和蒸汽，蒸汽发生器与过热器相连，过热器出口过热蒸汽进入汽轮机发电系统进行发电，最后经输变电系统向电网供电。汽轮机通过汽轮机发电系统中低压缸抽汽经热输出系统提供热中高温蒸汽需求，实现热电联产目标。汽轮机乏汽经冷凝器11冷却由抽水泵进入蒸汽发生器。同时系统通过高温蓄热器和中温蓄热器、热量调节控制器分别与过热器和蒸汽发生器连接，实现热量的平稳持续供应，保证发电系统的稳定运行。控制系统实现太阳能追踪，集热系统、发电系统、供热系统等的集成控制，提高自动化运行水平。
所述的采用太阳能分级集热场包括太阳能过热集热场和饱和蒸汽集热场。过热集热场与过热器相连，产生过热蒸汽，饱和蒸汽集热场与和蒸汽发生器产生过饱和蒸汽，满足系统不同阶段蒸汽的需求。采用聚光式集热，可采用槽式或蝶式。所述的热量调节控制器，高温蓄热器，中温蓄热器，实现过热器和蒸汽发生器蒸汽流量的稳定和可调节，保证系统平稳运行。所述的太阳能过热集热场中的热媒为高温导热油或熔盐，饱和蒸汽集热场中的热媒为水、纳米流体等。热媒和换热器、汽轮机中水蒸汽的进出口的参数可根据技术和经济条件进行优化调整。所述的汽轮机发电系统中采用抽汽方式，同时为热用户提供中高温蒸汽，实现热电联产。汽轮机发电系统采用当前成熟的汽轮机产品，不需要再次开发。所述的控制系统包含实现太阳能自动追踪，集热系统、发电系统、供热系统等的集成控制，提高自动化运行水平。
本系统布局可与厂房屋顶等建筑相结合，实现太阳能与建筑一体化设计。本系统通过集热场分配的优化以及热电比的优化，实现太阳能高效、低成本的商业化运行。

Claims (4)

1.一种聚光式太阳能抽凝式热电联产系统，其特征在于包括太阳能过热集热场(1)、热量调节控制器(2)、蒸汽发生器(3)、过热器(4)、太阳能饱和蒸汽集热场(5)、抽水泵(6)、汽轮机发电系统(7)、热输出系统(8)、输变电系统(9)、控制系统(10)、冷凝器(11)、高温蓄热器(12)和中温蓄热器(13)；太阳能饱和蒸汽集热场(5)与蒸汽发生器(3)、过热器(4)、汽轮机发电系统(7)抽气出口、热输出系统(8)依次连接，汽轮机发电系统(7)与输变电系统(9)连接，汽轮机发电系统(7)乏汽出口与冷凝器(11)、抽水泵(6)、蒸汽发生器(3)依次连接，太阳能饱和蒸汽集热场(5)与中温蓄热器(13)、蒸汽发生器(3)依次连接；太阳能过热集热场(1)与过热器(4)、蒸汽发生器(3)分别连接，太阳能过热集热场(1)与高温蓄热器(12)、过热器(4)、蒸汽发生器(3)分别连接；系统由控制系统(10)控制。
2.根据权利要求1所述的一种聚光式太阳能抽凝式热电联产系统，其特征在于所述的太阳能过热集热场(1)中的热媒为高温导热油或熔盐，太阳能饱和蒸汽集热场(5)中的热媒为水或纳米流体。
3.根据权利要求1所述的太阳能热电联产系统，其特征在于所述的太阳能过热集热场(1)和太阳能饱和蒸汽集热场(5)所采用的太阳能聚光集热方式为槽式或蝶式。
4.根据权利要求1所述的太阳能热电联产系统，其特征在于所述的汽轮机发电系统(7)采用抽汽方式。
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