CN102493930B - 一种实现太阳能聚光光热发电的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用太阳能实现聚光光热发电的系统，该系统由热能储存与转换；热能转换与发电；水的冷凝与循环三大部份构成，采用热能储存与转换部份紧密连接，动密封技术，均压技术实现了利用蒸汽直接发电，与通常的聚光光热发电系统相比，减少了系统设备，多方面降低了成本，提高了热能利用和转换效率，电能质量受太阳能的间歇性和非稳定性影响更小，发电时间更长，经济效益更好，更适合商业化和大规模并网营运。
Description
技术领域
本发明属于新能源开发应用领域，具体涉及应用太阳能实现聚光光热发电的一种系统。
背景技术
太阳能做为一种永不枯竭的清洁环保能源倍受瞩目，其开发应用已成为当今世界各国探索利用新能源，实现节能减排、环保的重要研究课题之一，越来越多的国家已将其纳入未来绿色能源的发展规划。我国近年来，已逐步重视和强调太阳能的开发应用。
目前，太阳能的开发应用最理想的是利用太阳能发电。太阳能发电主要有两种形式，一种是光伏发电，另一种是光热发电。
光伏发电是依靠硅太阳能电池将太阳辐射能直接转化为电能的一种发电技术。这种发电方式发电成本较高，转换效率较低，一般不超过20%。并且受光照的变化影响很大，电能质量不高，会随光照变化产生一定波动，进入夜晚没有光照时就完全不能发电。商业化和并网营运不理想。同时，其上游硅材料的生产对环境还会造成严重污染。
太阳能光热发电是通过某种装置将太阳辐射能转换成热能，然后将这部分热能转化为机械能，再由机械能转化为电能的发电方式。这种发电方式与光伏发电相比较，转换效率得到很大的提高，受光照的变化影响小，电能质量较好，并随热能的储存发电时间可得到延长。生产对环境不会造成污染，较适合商业化和并网营运。目前主要应用有槽式、塔式、碟式及菲涅尔式四种发电形式。槽式∶利用槽式聚光镜，直接将太阳光反射到位于镜面焦点处的集热管，将内部传热物质转化为蒸气从而驱动涡轮发电。塔式∶将吸收到的太阳能射线集中到塔中，对传热工作物质加热进而驱动涡轮发电。碟式∶利用旋转抛物面反射镜，将入射太阳光聚焦到焦点上，用焦点处放置的斯特林发电装置进行发电。菲涅尔式∶工作原理类似槽式光热发电，只是采用菲涅耳结构的聚光镜来替代抛面镜。但综合上述四种形式的太阳能光热发电应用来看，仍存在着发电设备复杂，转换效率偏低，发电成本与收益之比比值过高，电能质量受太阳能的间歇性和非稳定性影响等各种问题，这些问题很大程度地制约了太阳能光热发电大规模的发展与应用。
发明内容
本发明的目的是以新的方法设计一种太阳能光热发电系统，使发电设备减少、结构简单可靠，电能质量受太阳能的间歇性和非稳定性影响更小，热能的储存利用更高效，发电时间得到进一步延长，降低发电成本与收益之比的比值。更适合商业化和大规模并网营运，促进太阳能光热发电的大规模发展与应用。
本发明解决上述问题的技术方案是：采用热能储存与转换直接进行，动密封技术，均压技术等多项技术的综合。
本发明采取的具体方法是设计一种聚光光热发电系统，它包括：热能储存与转换；热能转换与发电；水的冷凝与循环三大部份。
热能储存与转换部份进一步包括：聚光装置，融盐储热室，加热面板，蒸汽产生室。聚光装置（现有技术）聚焦照射到融盐储热室受热面板，利用融盐可大量储热的特性以热能形式储存聚光所得的太阳能，通过融盐储热室储存释放热能的调节，保持加热的均衡性和持久性，消除太阳能的间歇性和非稳定性影响，延长发电时间。融盐储热室大小根据储热容量需要确定。融盐储热室直接连接蒸汽产生室并通过直接安装的加热面板把蒸汽产生室的水加热成高温高压饱和蒸汽，完成热能储存与转换。
热能转换与发电部份进一步包括：蒸汽导管，蒸汽导轴，喷汽转轮，动密封1。蒸汽导管将蒸汽产生室产生的高温高压饱和蒸汽导入蒸汽导轴，再由与蒸汽导轴连接为一体的一到数个喷汽转轮喷出产生转矩，驱动喷汽转轮和蒸汽导轴旋转。蒸汽导轴上端部与发电机主轴连接，带动发电机主轴旋转发电，完成热能转换为机械能发电。喷汽转轮数量与大小可根据发电机发电量功率设计大小确定。另一方面，喷汽转轮的旋转惯性可进一步避免短时的间歇性和非稳定性影响，保证电能质量的提高。动密封1是保证蒸汽导轴下端部分与蒸汽导管的上端部分之间的无摩擦转动和高温、高压、高转速条件下对高温高压饱和蒸汽的良好动密封。其构成为蒸汽导轴下端部套接于蒸汽导管的上端部，蒸汽导轴下端部分与蒸汽导管的上端部分共处于固定在蒸汽导管上的油盆1之中。蒸汽导轴下端部分内壁与蒸汽导管的上端部分外壁之间加工有迷宫或浮环，配以油盆中的润滑油形成迷宫动密封或浮环动密封，构成动密封1。
水的冷凝与循环部份进一步包括：冷凝室，动密封2，水箱，常开电磁阀1，常断电磁阀2，均压管，逆止阀。喷汽转轮喷出的蒸汽在冷凝室冷凝为水，发电机主轴与油盆2及油盆中的润滑油构成迷宫或浮环动密封2，达到在不影响发电机主轴旋转的情况下对冷凝室的密封，防止水的跑失。冷凝的水通过常开电磁阀1流入水箱，由于水箱位置高于蒸汽产生室位置，在高程压力差的作用下，水由水箱经过逆止阀自动注入蒸汽产生室。当蒸汽产生室压力较高时，逆止阀起阻止蒸汽产生室的水及蒸汽流入水箱，在正常发电过程中或蒸汽产生室压力较高需不断快速注入水到蒸汽产生室时，可通过控制打开常断电磁阀2，同时关闭常开电磁阀1，由均压管使水箱上部压力与蒸汽产生室压力相等，水箱中的水在水箱上部压力与高程差压力的作用下大于蒸汽产生室压力将水箱中的水自动注入蒸汽产生室，然后，控制同时打开常开电磁阀1，关闭常断电磁阀2，完成水的冷凝和自动注入蒸汽产生室实现循环。
本发明的有益效果为：所发明的聚光光热发电系统由热能储存与转换；热能转换与发电；水的冷凝与循环三大部份组成。
热能储存与转换部份的构成方式减少了其它光热发电方式中将热能输送到蒸发器的额外泵送系统和泵送过程中的热能损失，实现了简化设备，提高所储热能的利用效率。保证加热的均衡性和持久性及发电时间的延长，消除了太阳能的间歇性和非稳定性影响。
热能转换与发电部份的构成方式实现了类似火箭的发射与飞行，通过喷汽转轮不断喷出蒸汽，驱动喷汽转轮和蒸汽导轴旋转，带动发电机主轴旋转发电。这种采用直接蒸汽发电方式，转换率较高。与通常的汽轮机发电相比较，减少了设备，降低了成本。同时，喷汽转轮的旋转转动惯性进一步避免了短时的间歇性和非稳定性影响，保证电能质量的提高。
水的冷凝与循环部份的构成方式实现了无需额外泵送系统完成水的注入与循环。并达到了整个系统的良好密封，无需不断补充传热工作物质水，达到了低成本的循环发电。
三大部份的整体组合构成的聚光光热发电系统，是一种发电设备少、结构简单可靠，太阳能转换效率高，电能质量受太阳能的间歇性和非稳定性影响更小，热能的储存利用更高效，发电时间更长，发电成本与收益之比的比值低，更适合商业化和大规模并网营运的太阳能光热发电系统。
在多套系统发电时，还可实现灵活调度，热能的储存共享和高效，发电时间更长。
附图说明
图1为本太阳能聚光光热发电系统的系统构成示意图。
图2为喷汽转轮连接蒸汽导轴的剖视与蒸汽喷射示意图。
图3为动密封1连接结构局部剖视示意图。
图4为动密封2连接结构局部剖视示意图。
图5为冷凝室中安装冷凝管局部结构示意图。
图6为两套及以上聚光光热发电系统的连接示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本太阳能聚光光热发电系统先由融盐储热室受热面板将聚光装置聚焦太阳辐射能转换所得的热能吸收储存于融盐储热室。通过伸入融盐储热室内的传热筋板和加热面板的底部将储存的热能不断传递到加热面板，直接加热蒸汽产生室内的水为高温高压饱和蒸汽，蒸汽产生室产生的高温高压饱和蒸汽通过蒸汽导管导入蒸汽导轴，经与蒸汽导轴连接为一体的一到数个喷汽转轮喷出产生转矩，驱动蒸汽导轴旋转带动发电机主轴旋转发电。喷汽转轮喷出的蒸汽在冷凝室冷凝为水后汇聚流入水箱，在水箱与蒸汽产生室两者压力差的作用下，水箱的水又注入蒸汽产生室吸取热能产生高温高压饱和蒸汽，再由喷汽转轮喷出产生转矩驱动蒸汽导轴旋转带动发电机主轴旋转，实现循环发电。
实施例2：实施例1中，在冷凝室中安装如图5所示的冷凝管，可在提高冷凝室冷凝速度的同时实现热、电联供，更有利于商业化和大规模营运 ，降低发电成本与收益之比的比值。
实施例3：如图6所示，对于两套及以上聚光光热发电系统共同运行时，白天用电高峰期，可全部系统发电，最大限度地利用太阳能。晚上用电低谷期，可由其中某一套系统发电。如系统1发电，当其融盐储热室热能不足时，可通过打开电磁阀5、6、7、8、9关闭电磁阀3、4、10保持系统1继续发电，避免发电系统切换，实现多套系统发电时，灵活调度，热能的储存共享和高效利用，发电时间更长。
Claims (3)
1.一种实现太阳能聚光光热发电的系统，其特征在于：它包括：热能储存与转换；热能转换与发电；水的冷凝与循环三大部份；
所述的热能储存与转换部份包括融盐储热室、加热面板、蒸汽产生室，所述的融盐储热室直接连接蒸汽产生室，加热面板直接安装连接于融盐储热室和蒸汽产生室之间，加热面板底部连接有伸入融盐储热室中均布的传热筋板；
所述的热能转换与发电部份包括蒸汽导管、蒸汽导轴、喷汽转轮、动密封1，所述的喷汽转轮与蒸汽导轴连接为一体，蒸汽导轴下端部套接于蒸汽导管的上端，蒸汽导轴上端连接发电机主轴；
所述的水的冷凝与循环部份包括冷凝室、动密封2、水箱、常开电磁阀1、常断电磁阀2、均压管、逆止阀；
所述的均压管连接在水箱与蒸汽产生室之间。
2.按照权利要求1所述的一种实现太阳能聚光光热发电的系统，其特征在于：所述的动密封1构成包括蒸汽导轴下端部套接于蒸汽导管的上端部，蒸汽导轴下端部分与蒸汽导管的上端部分共处于固定在蒸汽导管上的油盆1之中，蒸汽导轴下端部分内壁与蒸汽导管的上端部分外壁之间加工有迷宫或浮环，配以油盆中的润滑油形成迷宫动密封或浮环动密封。
3.按照权利要求1所述的一种实现太阳能聚光光热发电的系统，其特征在于：所述的动密封2构成包括发电机主轴与油盆2及油盆２中的润滑油构成迷宫或浮环动密封。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN1225156A (zh) * | 1996-06-10 | 1999-08-04 | 西门子公司 | 带有至少一个太阳能蒸汽发生器的太阳能电站的运行方法以及太阳能电站 |
| US6374614B2 (en) * | 1999-05-18 | 2002-04-23 | Melvin L. Prueitt | Solar power generation and energy storage system |
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