CN105626402A - 熔融盐储热太阳能热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的熔融盐储热太阳能热发电系统，包含依次相连的集热子系统、储热子系统、蒸汽发生子系统和发电子系统，集热子系统连接储热子系统，储热子系统连接蒸汽发生子系统，蒸汽发生子系统连接发电子系统，通过改进蒸汽发生子系统与集热子系统、储热子系统的连接关系，提高了发电子系统的电力负荷输出稳定性，系统输出电负荷不受太阳能辐射变化而变化，大大减少了负荷波动，提升了电站整体控制的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种槽式熔融盐储热太阳能热发电系统，特别是一种能稳定输出电力负荷的槽式熔融盐储热太阳能热发电系统。
背景技术
槽式太阳能热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置。
槽式太阳能热发电技术是目前世界上最成熟的，也是商业化运行项目最多的太阳能热发电技术。槽式太阳能热发电技术的优势在于：系统结构紧凑，其太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式系统的要小30%-50%；槽式抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的槽式抛物面聚光器加工简单，制造成本较低；太阳能槽式发电不需太高的建筑，其跟踪系统只需一维同轴跟踪即可实现多个集热器的实时跟踪，减少跟踪系统难度和费用。
然而现有的槽式太阳能热发电系统也存在诸多问题。如图1所示的现有的槽式太阳能热发电系统主要包括以下四个子系统。
（1）集热子系统，是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。热接收器采用真空管式，跟踪方式采用一维跟踪，可采用南北向布置方式。
（2）蒸汽发生子系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。工质为导热油时，采用双回路，即接收器中导热油被加热后，进入蒸汽发生子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电子系统发电。
（3）发电子系统，基本组成与常规发电设备类似，但需要配置一种专用控制装置，用于太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换，或用于太阳能加热系统与辅助能源加热系统混合工作。
（4）储热子系统，在白天导热油提供热量并储存，在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠热储能系统储存的能量维持系统正常运行一定的时间。
上述导热油流经集热子系统、储热子系统及蒸汽发生子系统，导热油在集热子系统中为吸热介质，在储热子系统内为放热和吸热介质，在蒸汽发生子系统内作为放热介质。导热油的热量来自于集热子系统内的集热镜场吸收太阳能辐射，一部分导热油进入蒸汽发生子系统，一部分进入储热子系统进行热量的交换和储存，在没有太阳的情况下，集热子系统无法供热或供热产生波动，储能子系统便可提供热量。在一定程度上，导热油的温度和流量随太阳能辐射的变化而变化，造成蒸汽发生子系统内蒸汽参数的变化，进而容易造成发电子系统内汽轮机出力的负荷波动。虽然系统内配置了储能子系统，在汽机出力发生波动的时候可调用储能装置消除负荷波动，但储热子系统的出热管道与集热子系统共用一个输送管道，由充热阶段转入放热阶段需要一定时间，产生时间差，这段时间内无法消除汽轮机的负荷变化，给电站控制增加了很大难度。
因此，如何保证蒸汽发生子系统内蒸汽参数和发电子系统内的出力负荷保持稳定、不产生波动，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的所解决的技术问题即在提供一种能稳定输出电力负荷的槽式熔融盐储热太阳能热发电系统。
本发明所采用的技术手段如下所述。
一种熔融盐储热太阳能热发电系统，包含集热子系统、储热子系统、蒸汽发生子系统和发电子系统，所述集热子系统连接储热子系统，储热子系统连接蒸汽发生子系统，蒸汽发生子系统连接发电子系统。
所述储热子系统，包含依次相连的高温熔盐储罐、导热油-熔盐换热器和低温熔盐储罐，所述蒸汽发生子系统包含依次相连的过热器、蒸汽发生器和预热器，还包含再热器，所述高温熔盐储罐连接过滤器和再热器，所述低温熔盐储罐连接预热器和再热器，导热油-熔盐换热器连接集热子系统。
所述过热器和再热器连接发电子系统内的汽轮机和冷凝设备。
所述集热子系统包括集热镜场。在集热镜场输送导热油管道上设有膨胀油箱和导热油泵。
本发明所产生的有益效果：槽式集热、熔盐和蒸汽3个回路构成本发明的槽式熔盐储热太阳能热发电系统。改变储热子系统与集热子系统集热电场的结合方式，集热子系统直接连接在储能子系统上，使储热子系统起到一个热量“缓存”的作用，即熔盐罐中存储大量的热能，能够保证稳定的、源源不断的输送热量至蒸汽发生子系统，当没有太阳能辐射或者太阳能辐射产生波动时，集热子系统提供的热量会产生波动，但是熔盐罐中庞大的熔盐的温度不会产生大幅的波动，不会影响高温熔盐的输出及蒸汽参数，即因太阳能辐射波动而引起的导热油参数变化不会对蒸汽发生子系统产生影响，仅是储能子系统的储热罐内熔融盐液位随着导热油参数的变化而变化。同时解决了储热子系统由充热转入放热阶段的时间差而导致蒸汽发生子系统和发电子系统产生波动的问题。这极大的提高了动力发电岛电力负荷输出的稳定性，系统输出电负荷不受太阳能辐射变化而变化，大大减少了负荷波动，提升了电站整体控制的可操作性。
附图说明
图1为现有的带熔盐储热系统的槽式太阳能热发电系统的示意图。
图2为本发明的熔融盐储热太阳能热发电系统的示意图。
具体实施方式
本发明保护如图2所示的一种槽式熔融盐储热太阳能热发电系统，包含集热子系统1、储热子系统2、蒸汽发生子系统3和发电子系统4，本发明的重点在于，所述集热子系统1连接储热子系统2，储热子系统2连接蒸汽发生子系统3，蒸汽发生子系统3连接发电子系统4。
所述集热子系统1内包括收集太阳能热辐射的集热镜场11。储热子系统2包含依次相连的高温熔盐储罐21、导热油-熔盐换热器22和低温熔盐储罐23。所述导热油-熔盐换热器22连接集热子系统1的导热油输出端及输入端，即导热油-熔盐换热器22和集热镜场11连接成为一个导热油的吸-放热回路。在向集热镜场11输送导热油的管道上可设有膨胀油箱12和导热油泵13，为导热油的流动提供动力。
所述蒸汽发生子系统3，包含依次相连的过热器31、蒸汽发生器32和预热器33，还包含再热器34。所述高温熔盐储罐21通过管道分别连接过滤器31和再热器34，低温熔盐储罐23通过管道分别连接预热器33和再热器34，形成共用储能子系统的2个熔盐的吸-放热回路。
还包含发电子系统4，包含汽轮机41、冷凝设备43和凝结水泵44，汽轮机41上连接发电机42构成汽轮发电机组。上述过热器31和再热器34均连接汽轮机41，汽轮机41连接冷凝设备43和凝结水泵44后，与预热器33相连，汽轮机41还直接与再热器34相连，形成共用汽轮机41的2个蒸汽发电的吸-放热回路。
根据上述对槽式熔融盐储热太阳能热发电系统的结构及连接关系，以下对其工作方式进行具体的说明。
导热油的吸-放热回路。
导热油在集热镜场11中由290℃被加热至390℃，随后390℃导热油通过储热子系统2的导热油-熔盐换热器22放热，放热后的导热油变为290℃，回到集热镜场进行再次吸热。
熔盐的吸-放热回路。
低温熔盐储罐23中的286℃低温熔盐由低温熔盐泵231送至导热油-熔盐换热器22，通过与390℃导热油进行热交换，286℃低温熔盐加热至386℃后进入高温熔盐储罐21储存热量。同时，高温熔盐储罐21内流出的386℃高温熔盐，由高温熔盐泵211送入蒸汽发生子系统3的过热器31和再热器34加热给水，放热后流出的286℃低温熔盐通过低温熔盐储罐23后流至导热油-熔盐换热器22进行新一轮的热量交换。在上述熔盐的放热过程中，386℃高温熔盐在通过过热器31后依次再通过蒸发器32和预热器33放热，然后再流回低温熔盐储罐23，保证了热量的充分利用。
蒸汽发电的吸-放热回路。
在过热器31及再热器34处经吸收高温熔盐放出的热量后，给出371℃的高温水蒸气推动发电子系统4内汽轮发电机组发电，汽轮发电机组发电后产生的乏汽经冷凝设备43冷凝后变为凝结水，由凝结水泵44送入蒸汽发生子系统3内进行新一轮吸热，或者，汽轮发电机组发电后产生的245℃的乏汽送入再热器34进行新一轮吸热。
以上槽式集热、熔盐和蒸汽3个回路构成本发明的槽式熔盐储热太阳能热发电系统。集热子系统1连接在储能子系统2上，储热子系统2起到一个热量“缓存”的作用，即熔盐罐中存储大量的热能，能够保证稳定的、源源不断的输送热量至蒸汽发生子系统，当没有太阳能辐射或者太阳能辐射产生波动时，集热子系统提供的热量会产生波动，但是熔盐罐中庞大的熔盐的温度不会产生大幅的波动，不会影响高温熔盐的输出及蒸汽参数，即因太阳能辐射波动而引起的导热油参数变化不会对蒸汽发生子系统产生影响，仅是储能子系统的储热罐内熔融盐液位随着导热油参数的变化而变化，同时解决了储热子系统由充热转入放热阶段的时间差而导致蒸汽发生子系统和发电子系统产生波动的问题。这极大的提高了动力发电岛电力负荷输出的稳定性，系统输出电负荷不受太阳能辐射变化而变化，大大减少了负荷波动，提升了电站整体控制的可操作性。
Claims (5)
1.一种熔融盐储热太阳能热发电系统，包含集热子系统、储热子系统、蒸汽发生子系统和发电子系统，其特征在于，所述集热子系统连接储热子系统，储热子系统连接蒸汽发生子系统，蒸汽发生子系统连接发电子系统。
2.如权利要求1所述的熔融盐储热太阳能热发电系统，其特征在于，所述储热子系统，包含依次相连的高温熔盐储罐、导热油-熔盐换热器和低温熔盐储罐，所述蒸汽发生子系统包含依次相连的过热器、蒸汽发生器和预热器，还包含再热器，所述高温熔盐储罐连接过热器和再热器，所述低温熔盐储罐连接预热器和再热器，导热油-熔盐换热器连接集热子系统。
3.如权利要求2所述的熔融盐储热太阳能热发电系统，其特征在于，所述过热器和再热器连接发电子系统内的汽轮机和冷凝设备。
4.如权利要求1至3其中任一所述的熔融盐储热太阳能热发电系统，其特征在于，所述集热子系统包括集热镜场。
5.如权利要求4所述的熔融盐储热太阳能热发电系统，其特征在于，在集热镜场输送导热油管道上设有膨胀油箱和导热油泵。
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