CN106438237A - 熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统，包含集热系统、熔盐储热系统、蒸汽发生系统和汽轮机发电系统，汽轮机发电系统与蒸汽发生系统连接，熔盐储热系统和蒸汽发生系统均连接集热系统，且熔盐储热系统和蒸汽发生系统并联设置，集热系统至蒸汽发生系统间设置高温缓冲油罐和油泵，太阳能辐射短时波动时，高温缓冲油罐的设置，不会引起蒸汽发生系统中蒸汽的温度及汽轮发电机系统的发电量突变，仅是高温缓冲油罐的液位有缓慢的变化，即使高温缓冲油罐中的导热油液面下降较多，还可由熔盐储热系统放热进行补偿，控制系统有充足的时间可以从容的控制，不但热效率高，而且发电量稳定性好。
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，特别是一种熔融盐及导热油两种储热形式的槽式太阳能热发电系统。
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。
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，采用南北向布置方式。其主要作用为吸收太阳热量。
（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。
如图1所示的现有的一种槽式太阳能热发电系统，该系统的特点在于导热油流经集热系统11、熔盐储热系统12及蒸汽发生系统13。导热油在太阳能集热系统中为吸热介质，在熔盐储热系统12内为放热和吸热介质，在蒸汽发生系统13作为放热介质。导热油的热量来自于集热系统吸收太阳能辐射。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，进而造成蒸汽发生系统13蒸汽参数的变化，容易造成汽轮机发电机系统14出力的负荷波动。虽然系统内配置了熔盐储能系统13，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，但熔盐储热系统12由充热阶段转入放热阶段需要一定时间，这段时间内无法消除汽轮机的负荷变化，因此发电机的发电量必然会忽大忽小，不稳定。给电站控制增加了很大难度。
另一种现有的槽式太阳能热发电系统如图2所示，导热油在槽式太阳能集热系统21中由290℃被加热至390℃，390℃导热油进入熔盐储热系统22放热，将低温熔盐储罐222中286℃熔盐送至导热油-熔盐换热器223加热至386℃后进入高温熔盐储罐221储存，而放热后的导热油变为290℃，回到集热场进行吸热。同时，高温熔盐储罐221内的386℃高温熔盐，由高温熔盐泵送入蒸汽发生系统23内加热给水，产生水蒸气推动汽轮发电机组24发电。发电后产生的乏汽经冷凝后变为凝结水，由凝结水泵送入蒸汽发生系统内进行新一轮吸热。
与图1的结构相比，将太阳能集热系统21与蒸汽发生系统23隔开，熔盐储热系统起到一个热量“缓存”的作用，即由于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系统产生的蒸汽参数产生影响，仅是熔盐储热系统内储热罐内熔融盐液位随着导热油参数的变化而变化。这极大的提高了动力发电岛电力负荷输出的稳定性，大大减少了负荷波动，提升了电站整体控制的可操作性。但是其缺点在于，高温导热油是390℃，只能把熔盐加热到386℃(不同的换热器设计，温度值不同，总的而言，要想加热到更高的温度，换热器的价格会越贵)，损失了4℃，然后再用386℃的熔盐去加热水，根据换热器的端差原理，把水加热成T1℃的水蒸气，T1一定<386℃，而对于汽轮机而言，水蒸气的温度越低，效率越低。因此这种方案，虽然提高了发电的稳定性，发电量不会忽高忽低，但是系统效率下降了。
发明内容
本发明的所解决的技术问题即在提供一种热效率高、发电量稳定性好的熔融盐及导热油双重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。
一种熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统，包含集热系统、熔盐储热系统、蒸汽发生系统和汽轮机发电系统，汽轮机发电系统与蒸汽发生系统连接，所述熔盐储热系统和蒸汽发生系统均连接集热系统，且熔盐储热系统和蒸汽发生系统并联设置，集热系统至蒸汽发生系统间设置高温缓冲油罐。
所述高温缓冲油罐与蒸汽发生系统之间设油泵。
所述熔盐储热系统，包含依次相连的高温熔盐储罐、导热油-熔融盐换热器和低温熔盐储罐，集热系统与导热油熔融盐换热器相连，形成集热-储热回路。
所述导热油-熔融盐换热器和蒸汽发生系统共用的回路上设油泵和膨胀油箱，导热油-熔融盐换热器在膨胀油箱之前的管路上设第一控制开关，导热油-熔融盐换热器设另条管路连接于油泵之后并在该管路上设第二控制开关。
本发明所产生的有益效果：由于设置了高温缓冲油罐，太阳能辐射短时波动时，高温缓冲油罐可持续提供高温导热油，不会引起蒸汽发生系统中蒸汽的温度及汽轮发电机系统的发电量突变，仅是高温缓冲油罐的液位有缓慢的变化，即使高温缓冲油罐中的导热油液面下降较多，还可由熔盐储热系统放热进行补偿，控制系统有充足的时间可以从容的控制，不但热效率高，而且发电量稳定性好。
附图说明
图1为现有的槽式太阳能热发电系统的示意图。
图2为现有的另一种槽式太阳能热发电系统的示意图。
图3为本发明的熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统的示意图。
图4为本发明的熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统的另一示意图。
具体实施方式
本发明保护一种熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统，如图3所示，其包含集热系统31、熔盐储热系统32、蒸汽发生系统33和汽轮机发电系统34。熔盐储热系统32和蒸汽发生系统33均连接集热系统31，且熔盐储热系统32和蒸汽发生系统33并联设置，集热系统31至蒸汽发生系统32间设置高温缓冲油罐35，该高温缓冲油罐35与蒸汽发生系统33之间设油泵36。
上述熔盐储热系统32，包含依次相连的高温熔盐储罐321、导热油-熔盐换热器323和低温熔盐储罐322，集热系统31与导热油-熔融盐换热器相连323，形成集热-储热回路。
导热油-熔融盐换热器323和蒸汽发生系统33共用的回路上设油泵37和膨胀油箱38，导热油-熔融盐换热器323在膨胀油箱38之前的管路上设第一控制开关324，导热油-熔融盐换热器323设另条管路连接于油泵37之后，该管路上设第二控制开关325。
基于上述结构，以下对本发明的熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统的工作过程进行详细描述。
如图3所示，当太阳能辐射保持恒定水平时，闭合第一控制开关324，断开第二控制开关324，集热系统31中的导热油吸收热量形成390℃的高温导热油，一部分进入熔盐储热系统32的导热油-熔融盐换热器323。此时，低温熔盐管323中的286℃低温熔盐与高温导热油进行热量交换，形成386℃的高温熔盐存储至高温熔盐罐321。经过换热的导热油的温度从390℃降至290℃，通过第一控制开关处、膨胀油箱38及油泵37回到集热系统31继续吸收太阳能热，重复上述给熔盐储热系统储热的过程。
在上述过程中，集热系统31的高温导热油另一部分进入高温缓冲油罐35，油泵36运行，高温油罐中的高温导热油进入蒸汽发生系统33后，成为290℃低温导热油，流经膨胀油箱38及油泵37回到集热系统31继续吸收太阳能热，重复上述给高温缓冲油罐、蒸汽发生系统提供热量的过程。
如图4所示，当太阳能辐射临时性短时降低（例如一朵云飘过，遮住太阳），导致高温导热油产量减少。高温缓冲油罐35内有缓存的高温导热油，只要高温缓冲油罐35内的导热油的液位足够高，汽轮机发电量不会下降，可平稳发电。如果高温缓冲油罐里的导热油的液位下降到某个值，此时闭合第二控制开关325，断开第一控制开关324，低温导热油进入熔盐储热系统32，即流经导热油-熔融盐换热器的导热油改变方向，此时熔盐储热系统32内的熔盐由高温熔盐管向低温熔盐罐流动，从而利用高温熔盐罐的储热释放热量，补足太阳下降造成的影响，虽然熔盐系统从储热/停机状态变成放热状态，需要一段时间。但是由于高温缓冲油罐的存在，在这段时间内，汽轮发电机的发电量不会变化，不需要下调。
从上述的结构描述可知，太阳能辐射短时波动不会引起汽轮发电机系统的发电量突变，仅是高温缓冲油罐的液位有缓慢的变化，而这个变化可以由储热系统放热进行补偿，控制系统有充足的时间可以从容的控制。
相比于图1的现有结构，由于本发明设置了高温缓冲油罐，将太阳能集热系统和汽轮发电机系统解耦，两个系统解耦后。各自可以相对独立控制，因此整个电厂的控制难度大大降低。这极大的提高了发电量的稳定性，大大减少了发电量的忽大忽小的波动性。
相比于图2的另一种现有结构，其用高温熔盐（386℃）把水加热成T1℃水蒸气，本发明是高温导热油（390℃）直接把水加热成T2℃水蒸气。根据换热器端差原理，在同样成本的换热器下，T2 >T1, 而根据汽轮机原理，温度越高，热效率越高。
Claims (4)
1.一种熔融盐及导热油双重储热太阳能热发电系统，包含集热系统、熔盐储热系统、蒸汽发生系统和汽轮机发电系统，汽轮机发电系统与蒸汽发生系统连接，其特征在于，所述熔盐储热系统和蒸汽发生系统均连接集热系统，且熔盐储热系统和蒸汽发生系统并联设置，集热系统至蒸汽发生系统间设置高温缓冲油罐。
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，所述高温缓冲油罐与蒸汽发生系统之间设油泵。
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,所述熔盐储热系统，包含依次相连的高温熔盐储罐、导热油-熔融盐换热器和低温熔盐储罐，集热系统与导热油熔融盐换热器相连，形成集热-储热回路。
4.如权利要求3所述的熔融盐储热太阳能热发电系统，其特征在于，所述导热油-熔融盐换热器和蒸汽发生系统共用的回路上设油泵和膨胀油箱，导热油-熔融盐换热器在膨胀油箱之前的管路上设第一控制开关，导热油-熔融盐换热器设另条管路连接于油泵之后并在该管路上设第二控制开关。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |