CN102305199A - 太阳能发电设备及太阳能连续发电的方法 - Google Patents

太阳能发电设备及太阳能连续发电的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能发电设备及连续发电的方法,太阳能发电设备包括:抽水泵、太阳能集热器、蒸汽锅炉组、蒸汽轮机发电机组、低温熔盐罐、熔盐泵、高温熔盐炉、高温蓄热熔盐罐、热交换器组、中央控制器、感光器、配电箱,抽水泵和蒸汽锅炉组通过管道相连,蒸汽锅炉组蒸汽出口管道和蒸汽轮机发电机组相连,中央控制器和感光器连接;蒸汽轮机发电机组通过配电箱将多余的电能提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉内有低温熔盐,将其电能转化为热能存储;高温熔盐炉和换热器相连;晚上或阴天需发电时,高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。太阳能连续发电的方法是利用太阳热能集中技术、高温熔盐存储热能技术和熔盐能量交换技术,通过系列步骤,有效地解决了太阳能发电系统不间断发电的问题。

Description

太阳能发电设备及太阳能连续发电的方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电设备及太阳能连续发电的方法。
背景技术
随着全球能源需求的不断增长,能源、环境和气候变暖等问题日益突出。倡导低碳经济运行,环保运行,提高资源利用率,加大利用可再生能源力度,进一步减少化石能源消耗,保护生态环境,共同推进人类社会和谐可持续发展,已成为全社会的共识和责任,开发和利用太阳能是解决以上问题的重要方向。
现有技术中,太阳能光发电和太阳能热发电,在白天有阳光的情况下可以进行发电,当遇到阴雨天气或晚上的时候,太阳能发电机无法工作,缺失电源。本发明将白天多余的电量及能量积累起来,在没有阳光或阴雨天气的时候继续让发电系统工作发电,提高整个系统的利用率降低单位发电量的成本,增加系统的稳定性,同时可以削减晚上用电高峰时期用电紧张趋势,从而有效地解决了太阳能连续发电和环保的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能发电设备及太阳能连续发电的方法。
本发明是这样实现的:一种太阳能发电设备,包括:抽水泵、太阳能集热器、蒸汽锅炉组、蒸汽轮机发电机组、低温熔盐罐、熔盐泵、高温熔盐炉、高温蓄热熔盐罐、热交换器组、中央控制器、感光器、配电箱,抽水泵和蒸汽锅炉组通过管道相连,蒸汽锅炉组蒸汽出口管道和蒸汽轮机发电机组相连,中央控制器和感光器连接;蒸汽轮机发电机组通过配电箱将多余的电能提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉内有低温熔盐,将其电能转化为热能存储;高温熔盐炉和换热器相连;晚上或阴天需发电时,高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。
以上所述蒸汽锅炉组底部有底盖,冷却后可打开清除蒸汽锅炉组内的水垢及熔盐。
以下结合附图作进一步的说明:
图1、2、3、4中,抽水泵1,用于给蒸汽锅炉3和换热器9提供海水;
太阳能集热器2,用于接受太阳光或镜面反射过来的太阳能,产生热能,给蒸汽锅炉3加热;
蒸汽锅炉3和13,用于存储海水,并在其中加热产生蒸汽和工业盐,产生的蒸汽为发电机4提供先决条件;
蒸汽轮机发电机组4,通过蒸汽的驱动,发电机工作,产生电能;
低温熔盐罐5,用于存储熔盐,并将其加热到可以用泵运输的程度;
熔盐泵6,用于将低温熔盐罐5中的熔盐运输到高温熔盐炉7中;
高温熔盐炉7,用于将低温熔盐加热到高温熔盐,将电能转化为热能的形式,存储其能量;
高温储热熔盐罐8,用于存储高温熔盐,并给换热器9提供高温熔盐;
换热器9,采用螺旋盘管形式,用于高温熔盐将能量转化到水中,使水产生高温蒸汽;
中央控制器10,用于控制蒸汽锅炉组、高温熔盐炉、低温熔盐罐、熔盐泵、太阳能集热器2、感光器11、高温储热熔盐罐8、热交换器9、抽水泵1和蒸汽轮机发电机组4工作;
感光器11,用于接收周围环境信息,可以分析当前是否有阳光,将光信号转变为电信号,给中央控制器10提供数据信息;
建筑玻璃幕墙12,用于太阳光照射其中反射太阳能,沿海的建筑的玻璃幕墙形成聚焦弧形,给太阳能集热器2提供了及大的太阳能。
一种太阳能连续发电的方法:
利用太阳热能集中技术、高温熔盐存储热能技术和熔盐能量交换技术,通过系列步骤,来实现不间断的发电;太阳热能集中技术利用镜面将阳光集中起来,集中照射在太阳能集热器上以便产生大量热能,然后利用热能使锅炉中的海水产生蒸汽,再利用蒸汽驱动蒸汽轮机发电机组来发电,与此同时生成产物70度左右的工业盐;高温熔盐存储热能技术将白天多余的电量加热海盐,把能量以熔盐的高温形式存储热能;熔盐能量交换技术将高温熔盐经过热交换器,将热能交换给水,产生蒸汽驱动蒸汽轮机发电机组来发电,来弥补夜晚或阴天没有太阳光的缺陷,从而实现了不间断的发电。
上述所述太阳能连续发电的方法通过以下一系列的步骤去实现太阳能连续发电功能,详细步骤如下:
步骤a,当设备开机后,感光器11工作,系统分析是否有阳光,若有阳光执行b步骤,若没有阳光执行步骤i;
步骤b,太阳能集热器2工作;
步骤c,抽水泵1工作,抽水至蒸汽锅炉3;
步骤d,太阳能集热器2加热锅炉,锅炉中的海水产生蒸汽,将蒸汽输送到蒸汽轮机发电机组4;
步骤e,蒸汽轮机发电机组4受蒸汽的驱动,发电机工作进行发电;
步骤f,系统分析有多余电量未使用,驱动熔盐泵6工作,将低温熔盐罐5中的熔盐抽至高温熔盐炉7;
步骤g,电能启动高温熔盐炉7工作,将熔盐变成热载体流;
步骤h,高温熔盐热载体流流入到高温储热熔盐罐8,高温储热熔盐罐8将热载体流存储;
步骤i,抽水泵1给换热器组供应海水,高温载热熔盐从高温储热熔盐罐8流入到热交换器9,与水进行热交换,产生高温的水蒸汽;
步骤j,高温的水蒸汽驱动蒸汽发电机工作进行发电;
步骤k,高温熔盐热交换后产生低温熔盐流入低温熔盐罐5;
步骤l,循环步骤f,实现不间断发电。
太阳热能集中技术的发电过程,沿海的建筑多数用了玻璃幕墙,当太阳照射在玻璃幕墙上即会有反射太阳能量,沿海的建筑的玻璃幕墙设计成聚焦弧形,将发电系统建设在海中或海边,一方面有利于太阳能集热器吸收太阳直射的能量和镜面反射太阳能量,另一方面使用海水方便;抽水泵给锅炉供应海水,太阳能集热器为锅炉加热海水产生蒸汽,蒸汽驱动蒸汽轮发电机发电,海水蒸发完毕后同时产生工业盐。
熔盐是有蒸汽锅炉将海水蒸发完后产生的工业盐,其主要成分包括:氯化钠,氯化钾,氯化镁等物质组成。常温下,氯化钠的熔点是800度,氯化钾的熔点是790度,氯化镁的熔点是718度,所以使用此熔盐可以高温保存热能。
工业盐是固体混合物,当用盐泵运输的时候需要把它熔化,变成可以运输的载体。由于单体盐熔点高,而熔化难。然而氯化钠和氯化钾共摩尔,氯化钾和氯化镁共晶,共摩尔和共晶物质在充分混合后达到低熔点状态,为运输提供了方便。
蒸汽锅炉组和换热器组是可以分段使用的,当第一组锅炉和换热器中的海水蒸发完毕后即停止工作,接着第二组开始工,依次类推地进行工作。停止工作的锅炉和换热器,将其产生的工业盐取出,其中一部分用于补充熔盐,另一部分即作为中医疗法用盐。
锅炉和换热器产出的工业盐太概70度,含适当温度的盐可以促进人体的血液循环,并具有一种天然的负离子散播功能,可以有效改善室内空气质量,带给我们洁净的空气和将康的呼吸,能有效改善哮喘等呼吸系统疾病,改善情绪波动、抑郁情绪、慢性疲劳,缓解精神紧张状况等。通过埋盐、盐袋热敷来软化皮肤角质层,深层清洁肌肤,祛除多余油脂和老化的角质层,促进皮肤新陈代谢。盐疗还可以对皮肤起到消炎、杀菌、快速治愈小伤口的作用,令肌肤柔滑细嫩。对于风湿性关节炎病患者,可使其血液中硒、锌的浓度有所降低,减少疼痛,缓解病情。因此可以将发电系统附带的产物工业盐用于中医疗病,为沿海的中医诊所和保健场所提供了丰富的资源。
使用高温熔盐存储热能技术和熔盐能量交换技术的发电过程,首先工业混合盐加热在低温熔盐罐中加热到可以用泵运输的状态,由高温熔盐泵运输到高温熔盐炉,在高温熔盐炉加热,吸收由电能转化的热能,变成高温的热载流体。从高温熔盐炉升温后高温熔盐先进入高温储热熔盐罐,将其存储,太阳能集热器不工作的时候,系统热量控制高温储热熔盐罐的出口熔盐量,高温载体流入热交换器与海水进行热交换,产生高温水蒸汽,保证发电系统继续正常运行,同时熔盐也因为自身温度降低后回到低温熔盐罐中。
本发明使用上述设备及方法,采用太阳热能集中技术、高温熔盐存储热能技术和熔盐能量交换技术,来实现不间断的发电。中央控制器具有接收感光器信号和计算分析功能,会根据实际情况来控制系统组件三条工作路线。当系统分析有阳光的时候,执行第一条工作路线,太阳能集热器工作,抽水泵给锅炉供应海水,太阳能集热器为锅炉加热海水产生蒸汽,蒸汽驱动蒸汽轮发电机发电;当系统计算分析当前发电量供过于求的时候,为充分利用能量以及保证无阳光的时候发电系统继续运行,系统执行第二条工作路线,发电机发出多余的电能提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉加热低温熔盐,使达到高温并运输到中,将其电能转化为热能存储;当系统检测到无阳光的时候,系统执行第三条工作路线,控制高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。
本发明有益效果:通过沿海的建筑的玻璃幕墙设计成聚焦弧形,使太阳能集热器吸收太阳直射的能量和镜面反射太阳能量,使太阳能集热器为锅炉加热海水产生大量蒸汽,蒸汽驱动蒸汽轮发电机发电,海水蒸发完毕后同时产生工业盐;将其产生的工业盐取出,其中一部分用于补充熔盐,另一部分即作为中医疗法用盐;同时有效地解决了太阳能发电系统不间断发电的问题。
附图说明
图1为本发明所述太阳能发电设备结构示意图。
图2为本发明所述太阳能连续发电的方法的流程图。
图3为本发明所述太阳能发电实施示意图。
图4为本发明所述太阳能发电控制系统示意图。
图中,1-抽水泵;2-太阳能集热器;3-蒸汽锅炉;4-蒸汽轮机发电机组;5-低温熔盐罐;6-熔盐泵;7-高温熔盐炉;8-;9-热交换器;10-中央控制器;11-感光器;12-建筑玻璃幕墙组;13-蒸汽锅炉组。
具体实施方式
实施例
图1为本发明所述太阳能发电设备结构示意图:
一种太阳能发电设备,包括:抽水泵1、太阳能集热器2、蒸汽锅炉组13、蒸汽轮机发电机组、低温熔盐罐、熔盐泵、高温熔盐炉、高温蓄热熔盐罐、热交换器组、配电箱,抽水泵和13组通过管道相连,蒸汽锅炉组13蒸汽出口管道和蒸汽轮机发电机组相连,中央控制器和感光器连接;蒸汽轮机发电机组通过配电箱将多余的电能提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉内有低温熔盐,将其电能转化为热能存储;高温熔盐炉和换热器相连;晚上或阴天需发电时,高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。
以上所述蒸汽锅炉组底部有底盖,冷却后可打开清除蒸汽锅炉组内的水垢及熔盐。
抽水泵1,用于给蒸汽蒸汽锅炉3和换热器9提供海水;
太阳能集热器2,用于接受太阳光或面镜反射过来的太阳能,产生热能,给蒸汽蒸汽锅炉3加热;
蒸汽锅炉3,用于存储海水,并在其中加热产生蒸汽和工业盐,产生的蒸汽为发电机4提供先决条件;
蒸汽发电机4,通过蒸汽的驱动,发电机工作,产生电能;
低温熔盐罐5,用于存储熔盐,并将其加热到可以用泵运输的程度;
熔盐泵6,用于将低温熔盐罐5中的熔盐运输到高温熔盐炉7中;
高温熔盐炉7,用于将低温熔盐加热到高温熔盐,将电能转化为热能的形式,存储其能量;
8,用于存储高温熔盐,并给换热器9提供高温熔盐;
换热器9,采用螺旋盘管形式,用于高温熔盐将能量转化到水中,使水产生高温蒸汽。
图2为本发明所述太阳能连续发电的方法的流程图。
该方法包括:
步骤a,当设备开机后,感光器11工作,系统分析是否有阳光,若有阳光执行b步骤,若没有阳光执行步骤i;
步骤b,太阳能集热器2工作;
步骤c,抽水泵1工作,抽水至蒸汽锅炉3;
步骤d,太阳能集热器2加热锅炉,锅炉中的海水产生蒸汽,将蒸汽输送到蒸汽轮机发电机组4;
步骤e,蒸汽轮机发电机组4受蒸汽的驱动,发电机工作进行发电;
步骤f,系统分析有多余电量未使用,驱动熔盐泵6工作,将低温熔盐罐5中的熔盐抽至高温熔盐炉7;
步骤g,电能启动高温熔盐炉7工作,将熔盐变成热载体流;
步骤h,高温熔盐热载体流流入到高温储热熔盐罐8,高温储热熔盐罐8将热载体流存储;
步骤i,抽水泵1给换热器组供应海水,高温载热熔盐从高温蓄热熔盐罐8流入到热交换器9,与水进行热交换,产生高温的水蒸汽;
步骤j,高温的水蒸汽驱动蒸汽发电机工作进行发电;
步骤k,高温熔盐热交换后产生低温熔盐流入低温熔盐罐5;
步骤l,循环步骤f,实现不间断发电。
图3为本发明所述太阳能发电实施示意图。
建筑玻璃幕墙12,太阳光照射其中反射太阳能,使沿海的建筑的玻璃幕墙形成聚焦弧形,将发电系统建设在海中或海边,如锅炉组13置于海中,于沿海建筑反射的太阳能包围,一方面有利于太阳能集热器吸收太阳直射的能量和镜面反射太阳能量,另一方面使用海水方便;抽水泵给锅炉供应海水,太阳能集热器为锅炉加热海水产生蒸汽,蒸汽驱动蒸汽轮发电机发电,海水蒸发完毕后同时产生工业盐。
图4为本发明所述太阳能发电控制系统示意图。
感光器11,用于接收周围环境信息,可以分析当前是否有阳光,将光信号转变为电信号,给中央控制器10提供数据信息;然后中央控制器10根据实际情况,控制蒸汽锅炉组、高温熔盐炉、低温熔盐罐、熔盐泵、太阳能集热器、感光器、高温蓄热熔盐罐、热交换器组、抽水泵和蒸汽轮机发电机组工作。
最后应说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种太阳能发电设备,其特征是:包括:抽水泵、太阳能集热器、蒸汽锅炉组、蒸汽轮机发电机组、低温熔盐罐、熔盐泵、高温熔盐炉、高温蓄热熔盐罐、热交换器组、中央控制器、感光器、配电箱,抽水泵和蒸汽锅炉组通过管道相连,蒸汽锅炉组蒸汽出口管道和蒸汽轮机发电机组相连,中央控制器和感光器连接;蒸汽轮机发电机组通过配电箱将多余的电能提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉内有低温熔盐,将其电能转化为热能存储;高温熔盐炉和换热器相连;晚上或阴天需发电时,高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。
2.如权利要求1所述太阳能发电设备,其特征是:所述蒸汽锅炉组底部有底盖。
3.一种太阳能连续发电的方法,其特征是:利用太阳热能集中技术、高温熔盐存储热能技术和熔盐能量交换技术,通过系列步骤,来实现不间断的发电;太阳热能集中技术利用镜面将阳光集中起来,集中照射在太阳能集热器上以便产生大量热能,然后利用热能使锅炉中的海水产生蒸汽,再利用蒸汽驱动蒸汽轮机发电机组来发电,与此同时生成产物70度左右的工业盐;高温熔盐存储热能技术将白天多余的电量加热海盐,把能量以熔盐的高温形式存储热能;熔盐能量交换技术将高温熔盐经过热交换器,将热能交换给水,产生蒸汽驱动蒸汽轮机发电机组来发电,来弥补夜晚或阴天没有太阳光的缺陷,从而实现了不间断的发电。
4.如权利要求3所述太阳能连续发电的方法,其特征是:通过以下一系列的步骤去实现太阳能连续发电功能,详细步骤如下:
步骤a,当设备开机后,感光器11工作,系统分析是否有阳光,若有阳光执行b步骤,若没有阳光执行步骤i;
步骤b,太阳能集热器2工作;
步骤c,抽水泵1工作,抽水至蒸汽锅炉3;
步骤d,太阳能集热器2加热锅炉,锅炉中的海水产生蒸汽,将蒸汽输送到蒸汽轮机发电机组4;
步骤e,蒸汽轮机发电机组4受蒸汽的驱动,发电机工作进行发电;
步骤f,系统分析有多余电量未使用,驱动熔盐泵6工作,将低温熔盐罐5中的熔盐抽至高温熔盐炉7;
步骤g,电能启动高温熔盐炉7工作,将熔盐变成热载体流;
步骤h,高温熔盐热载体流流入到高温储热熔盐罐8,高温储热熔盐罐8将热载体流存储;
步骤i,抽水泵1给换热器组供应海水,高温载热熔盐从高温储热熔盐罐8流入到热交换器9,与水进行热交换,产生高温的水蒸汽;
步骤j,高温的水蒸汽驱动蒸汽发电机工作进行发电;
步骤k,高温熔盐热交换后产生低温熔盐流入低温熔盐罐5;
步骤l,循环步骤f,实现不间断发电。
5.如权利要求3所述太阳能连续发电的方法,其特征是:高温熔盐存储热能技术,是用高温熔盐炉将海盐熔化变成高温熔盐,将电能转化为热能存储,熔盐主要包括:氯化钠、氯化钾、氯化镁等。
6.如权利要求3所述太阳能连续发电的方法,其特征是:熔盐能量交换技术,是将高温熔盐经过热交换器,将热能交换给水,产生蒸汽。
7.如权利要求3所述太阳能连续发电的方法,其特征是:中央控制器具有接收感光信号和计算分析功能,会根据实际情况来控制系统组件三条工作路线。
8.如权利要求3或7所述太阳能连续发电的方法,其特征是:第一条工作路线为太阳能集热器工作,抽水泵给锅炉组供应海水,太阳能集热器为锅炉组加热海水产生蒸汽,蒸汽驱动蒸汽轮发电机发电;第二条工作路线发电机发出多余的电能通过配电箱提供给高温熔盐炉,高温熔盐炉加热低温熔盐,将其电能转化为热能存储;第三天工作路线,高温熔盐流入换热器,将换热器中的水变成高温蒸汽,提供给蒸汽轮发电机发电。
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