CN106677990A - 光热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光热发电系统，其包括用于将风能转换为电能的风电转换装置、与风电转换装置连接并与电网连接的控制器、电加热装置、用于将光能转换为热能的光热转换装置、储热装置和汽轮发电装置，控制器选择地将风电转换装置产生的电能供应至电加热装置；储热装置中容纳有介质，并且储热装置与光热转换装置能够热交换，介质由电加热装置加热并且/或由来自光热转换装置的热能加热，以产生蒸汽；汽轮发电装置与储热装置和电网分别连接，以接收来自储热装置的蒸汽并产生用于传输至电网的电能。根据本发明的光热发电系统，可以减少大部分弃风，将弃风期间的风能转化为电能并不增加风能发电和光热发电的投资。

Description

光热发电系统
技术领域
本发明总地涉及能源领域，且更具体地涉及一种光热发电系统。
背景技术
风能发电的特点是在负荷低谷的时候发电能力比较强，但用户在负荷低谷并无旺盛的需求，而现阶段又没有大容量的蓄能设备，因此产生弃风。
造成风能发电“弃风”原因主要有四个方面的原因：
一、风电场的规划与电网的规划在某种程度上出现了不协调，风电场的建设速度和整个电网特别是送出工程建设有不同步问题，影响了风电场的正常运行。
二、由于当地经济发展、产业结构的原因，风电不能在当地完全消耗，所以有一部分电要送出来。那么在送出来的过程当中，送出输电线路能力的不足也影响了送出。
三、风电本身具有不确定性，也有间歇性，其运行需要电网做好配合，即需要做好调峰。有一些地方，电网调峰能力不足，特别是三北地区，例如华北、东北、西北等地在冬季要进行供暖，这需要首先要保证供暖机组的运行，而这导致调峰出现问题，在运行方式不允许的情况下，也导致弃风。
四、整个风电场运行的机制政策上还需要进一步的完善。
据统计，我国部分省市风电弃风达20％左右，“三北”(东北、华北和西北)一些风资源丰富的地区或超过30％，直接经济损失达近百亿元。
而光热发电负荷主要集中在白天，通过蓄热装置，夜晚汽轮发电机组可低负荷运行，如果要夜晚也满负荷发电，就需要增加镜场和蓄热装置的投资或通过增加燃料如煤、天然气等非可再生资源来增加汽轮机的运转率和满负荷率。
现有技术采用风光电互补的方式解决风电波动造成对电网的冲击，其技术方案为风力发电和光伏发电分别通过相应控制器把直流功率直接供给蓄电池组充电，然后通过逆变器并网后送至电网。这样可以弥补了独立发电的不足，有效地降低各自独立运行时输电功率的波动性，减少部分弃风或弃光。
但是，现有的风光互补系统虽然可以解决部分弃风，但是也会电网产生一些不良影响，如孤岛效应、谐波污染等，另外也无法解决三北地区在冬季供暖电网调峰时的弃风问题。
因此，需要提供一种光热发电系统，以至少部分地解决上面提到的问题。
发明内容
为至少部分地解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种光热发电系统，其特征在于，包括：
风电转换装置，所述风电转换装置用于将风能转换为电能；
控制器，所述控制器与所述风电转换装置连接，并与电网连接；
电加热装置，所述控制器选择性地将所述风电转换装置产生的所述电能供应至所述电加热装置；
光热转换装置，所述光热转换装置用于将光能转换为热能；
储热装置，所述储热装置中容纳有介质，并且所述储热装置与所述光热转换装置能够热交换，所述介质由所述电加热装置加热并且/或者由来自所述光热转换装置的所述热能加热，以产生蒸汽；
汽轮发电装置，所述汽轮发电装置与所述储热装置和所述电网连接，以接收来自所述储热装置的所述蒸汽并产生用于传输至所述电网的电能。
可选地，所述汽轮发电装置包括发电机以及与所述发电机连接的汽轮机或抽汽式机组。
可选地，还包括与所述汽轮发电装置连接的蒸汽产生装置，所述蒸汽产生装置用于产生蒸汽。
可选地，所述蒸汽产生装置包括燃气锅炉、燃煤锅炉和生物质锅炉中的至少一种。
可选地，所述控制器经由变压器与所述电网连接，以用于将所述风电转换装置产生的电能升压。
可选地，所述汽轮发电装置经由升压站与所述电网连接，以用于将所述汽轮发电装置产生的电能升压。
可选地，所述光热转换装置包括延伸进入所述储热装置的所述介质中的集热管。
可选地，所述汽轮发电装置具有延伸进入所述储热装置的所述介质中的管路，以使得所述汽轮发电装置产生的水能够经由所述管路被所述储热装置加热为蒸汽。
可选地，所述控制器根据所述风电转换装置产生的所述电能是否符合电网要求和/或所述电网是否允许并网发电而选择性地供应所述电能。
根据本发明的光热发电系统，风电转换装置通过控制器判断符合条件时，能够直接通过变压器输送至电网并网后送至用户，如果风电转换装置发出的电不符合电网的要求时或在电网限制风电转换装置并网发电时，将风电转换装置发出的电通过电加热装置加热储热装置内的介质，从而将风能转换的电能参与到光热发电过程中。可以减少大部分弃风，将弃风期间的风能转化为电能，再转化为热能，最终再转换为电能，并且不额外增加风能发电和光热发电的投资。
附图说明
为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施例更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施例，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。
图1为本发明的光热发电系统的一种实施方式的示意图。
附图标记说明：
1：风电转换装置 2：控制器
3：变压器 4：电网
5：用户 6：光热转换装置
7：储热装置 8：电加热装置
9：汽轮机 10：发电机
11：升压站
具体实施方式
在下文的讨论中，给出了细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，本领域技术人员可以了解，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在特定的示例中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详尽地描述。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
如图1所示，本发明提供了一种光热发电系统，其包括风电转换装置1、控制器2、电加热装置8、光热转换装置6、储热装置7和汽轮发电装置。
其中，风电转换装置1用于将风能转换为电能。控制器2与风电转换装置1连接，并与电网4连接。控制器2选择性地将风电转换装置1产生的电能供应至电加热装置8。光热转换装置6用于将光能转换为热能。
储热装置7中容纳有介质(例如，水)，并且光热转换装置6的热能可以被输送到储热装置7，例如通过光热转换装置6中的介质(温度较高)与储热装置7中的介质(温度较低)之间的热交换，使得储热装置7中的介质由电加热装置8加热并且/或由来自光热转换装置6的热能加热，以产生蒸汽。
汽轮发电装置与储热装置7和电网4连接，以接收来自储热装置7的蒸汽并产生用于传输至电网4的电能。汽轮发电装置包括发电机10以及与发电机10连接的汽轮机9或抽汽式机组。
继续参照图1，控制器2可以根据例如风电转换装置1产生的电能是否符合电网4要求和/或电网4是否允许并网发电而选择性地供应电能。
由此，当控制器2判断风电转换装置1发出的电能够如果可以并网，那么该风电转换装置1发出的电通过控制器2送至变压器3，随后升压后通过电网4可送至客户处。
当如果风力发出的电因各种原因不能并网发电时，该风电转换装置1发出的电能通过控制器2送至安装在储热装置7内的电加热装置8，以加热储热装置7的介质(例如水)，从而将电能转换为热能。
光热发电的流程是，诸如镜场的光热转换装置6吸收太阳光，并将光热转换装置6的集热管中的介质加热，之后集热管中的介质通过第一循环管线被输送至储热装置7，与储热装置7内的介质发生热交换，以对储热装置7中的介质加热。
而储热装置7中的介质通过第二循环管线将来自汽轮机9(汽机房)的水加热成过热蒸汽，并输送回汽轮机9，以推动发电机10发电。之后发电机10的电能被输送送至变电站，并网后通过电网4送至用户5。从而可实现利用风力发电弃风的利用。
根据本发明的光热发电系统，风电转换装置1通过控制器2判断符合条件时，能够直接通过变压器3输送至电网4并网后送至用户5，如果风电转换装置1发出的电不符合电网4的要求时或在电网4限制风电转换装置1并网发电时，将风电转换装置1发出的电通过电加热装置8加热储热装置7内的介质，从而将风能转换的电能参与到光热发电过程中。可以减少大部分弃风，将弃风期间的风能转化为电能，再转化为热能，最终再转换为电能，并且不额外增加风能发电和光热发电的投资。
发电机10和汽轮机或抽汽式机组的构造已经为本领域技术人员所熟知，本文将不再描述。
而为了增加系统的稳定性，系统还可以包括与汽轮发电装置连接的蒸汽产生装置，蒸汽产生装置用于产生蒸汽。例如，在由于光照不足或夜晚的情况下，光热转换装置所产生的热能不足，此时可以使用蒸汽产生装置产生蒸汽以使得汽轮发电装置能够持续工作。。进一步，蒸汽产生装置可包括燃气锅炉、燃煤锅炉和生物质锅炉中的至少一种。这样，由储热装置7产生的蒸汽可以和蒸汽产生装置产生的蒸汽一起被输送至汽轮发电装置处。
可选地，控制器2可以经由变压器3与电网4连接，以用于将风电转换装置1产生的电能升压。而汽轮发电装置可以经由升压站11与电网4连接，以用于将汽轮发电装置产生的电能升压。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (9)

1.一种光热发电系统，其特征在于，包括：
风电转换装置，所述风电转换装置用于将风能转换为电能；
控制器，所述控制器与所述风电转换装置连接，并与电网连接；
电加热装置，所述控制器选择性地将所述风电转换装置产生的所述电能供应至所述电加热装置；
光热转换装置，所述光热转换装置用于将光能转换为热能；
储热装置，所述储热装置中容纳有介质，并且所述储热装置与所述光热转换装置能够热交换，所述介质由所述电加热装置加热并且/或者由来自所述光热转换装置的所述热能加热，以产生蒸汽；
汽轮发电装置，所述汽轮发电装置与所述储热装置和所述电网连接，以接收来自所述储热装置的所述蒸汽并产生用于传输至所述电网的电能。
2.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述汽轮发电装置包括发电机以及与所述发电机连接的汽轮机或抽汽式机组。
3.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，还包括与所述汽轮发电装置连接的蒸汽产生装置，所述蒸汽产生装置用于产生蒸汽。
4.根据权利要求3所述的光热发电系统，其特征在于，所述蒸汽产生装置包括燃气锅炉、燃煤锅炉和生物质锅炉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述控制器经由变压器与所述电网连接，以用于将所述风电转换装置产生的电能升压。
6.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述汽轮发电装置经由升压站与所述电网连接，以用于将所述汽轮发电装置产生的电能升压。
7.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述光热转换装置包括延伸进入所述储热装置的所述介质中的集热管。
8.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述汽轮发电装置具有延伸进入所述储热装置的所述介质中的管路，以使得所述汽轮发电装置产生的水能够经由所述管路被所述储热装置加热为蒸汽。
9.根据权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述控制器根据所述风电转换装置产生的所述电能是否符合电网要求和/或所述电网是否允许并网发电而选择性地供应所述电能。
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