CN107388607A - 一种光伏‑光热混合发电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏‑光热混合发电站，包括：太阳能吸热系统、储热系统、换热系统、光伏加热系统和产电系统；所述太阳能吸热系统包括吸热装置和聚光装置；所述储热系统包括冷罐和热罐；所述产电系统包括汽轮机和发电机；所述储热系统与产电系统通过换热系统耦合；所述光伏加热系统包括光伏组件、第一输电线缆和第一电加热装置，所述第一电加热装置设置于冷罐内部液面之下，所述光伏组件产生的电能通过第一输电线缆输送至第一电加热装置。本发明将太阳能热发电系统与光伏发电系统结合，最大化地利用自然资源尽可能多地产生高品质电能。
Description
技术领域
本发明属于新能源发电领域，尤其涉及一种光伏-光热混合发电站。
背景技术
随着社会经济的快速发展，对传统的化石能源消耗巨大，化石能源价格不断上涨，同时也对人类生存环境造成巨大的破坏，为了实现可持续发展，世界各国都在大力发展绿色新能源。
光伏发电是目前比较成熟的新能源发电技术，也是太阳能规模化开发利用的主要方式，但是由于光伏发电要完全依靠自然界光照的作用，由于自然界的光照有不稳定性和不可控性，导致利用光伏发电产生的电能品质较差，稳定性较低，在将其输入到电网时，会对电网的调度，运行方式，运行成本，甚至整个电网的电能品质产生较大影响，无法得到很好的利用。
光热发电技术是利用太阳能加热工质产生热能，然后利用产生的热能加热水工质产生蒸汽，进而驱动汽轮机产生电能，此种技术完全依赖于太阳光的照射，一旦太阳光被云层遮挡或者太阳落山，由于失去了太阳光的照射，整个发电系统无法正常产生高品质的蒸汽，如果此时不停机，会对系统后端的汽轮机造成冲击，因此，如果在天气状况较差的情况下，太阳能热发电系统会面临频繁停开机，甚至完全无法开机的问题，针对这个问题，国内外目前的解决方法是配套熔盐储热系统，但熔盐系统储热能力有限，并且熔盐熔点较高，在夜晚停机时候容易发生凝固，因此，需要通过电伴热将熔盐温度维持在熔点之上，避免明天无法正常开机，目前电伴热所需的电能主要是通过市电提供，将高品质的市电转化为热能，会造成高品质电能的浪费。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种光伏-光热混合发电站，能够实现将光伏组件产生的品质和稳定性差的电能转化为品质和稳定性高的电能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种光伏-光热混合发电站，包括：太阳能吸热系统、储热系统、换热系统、光伏加热系统和产电系统；所述太阳能吸热系统包括吸热装置和聚光装置，所述聚光装置将太阳光反射至吸热装置表面以加热填充于吸热装置内部的吸热工质；所述储热系统包括冷罐和热罐，所述冷罐出口与吸热装置入口通过第一管道连接，用于向吸热装置中补充吸热工质，所述热罐入口与吸热装置出口通过第二管道连接，用于接收在吸热装置中被加热的吸热工质；所述产电系统包括汽轮机和发电机；所述储热系统与产电系统通过换热系统耦合，来自热罐中的吸热工质与产电系统中的水工质在换热系统中通过热传递的方式换热产生过热蒸汽，产生的过热蒸汽到达汽轮机用于发电，经换热降温的吸热工质到达冷罐；所述光伏加热系统包括光伏组件、第一输电线缆和第一电加热装置，所述电加热装置设置于冷罐内部液面之下，所述光伏组件产生的电能通过第一输电线缆输送至第一电加热装置。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述储热系统为熔盐储热系统。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述换热系统包括过热器，蒸发器和预热器，所述吸热工质自热罐输出后依次经过过热器，蒸发器和预热器，所述产电系统中的水工质依次经过预热器，蒸发器和过热器。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述光伏加热系统还包括第二输电线缆，第二电加热装置，所述第二电加热装置设置于热罐内部液面之下，光伏组件产生的电能通过第二输电线缆输送至第二电加热装置。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述太阳能吸热系统是槽式太阳能吸热系统，所述聚光装置为槽型抛物面反射镜，所述吸热装置为线型真空集热管。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述太阳能吸热系统是塔式太阳能吸热系统，所述聚光装置为定日镜，所述吸热装置为设置于吸热塔上的塔式吸热器。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述第一管道与第二管道之间通过第四管道连通，第四管道上设置有第一阀门。
作为本发明所述的一种光伏-光热混合发电站的改进，所述光伏组件设置于发电站内任意空闲区域。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1.本发明通过利用光伏组件产生的电能为熔盐电伴热装置供电，能够将品质和稳定性均较差的电能转化为热能存储于熔盐之中，当利用存储于熔盐中的热能进行发电时，能够实现将品质和稳定性差的电能转化为品质和稳定性高的电能。
附图说明
图1为本发明的光伏-光热混合发电系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。
参看图1，本发明一个实施例的光伏-光热混合发电站中，包括：太阳能吸热系统、储热系统、换热系统、光伏加热系统和产电系统；
其中，吸热系统包括聚光装置1和吸热装置2，聚光装置1通过反射太阳光，使太阳光投射至吸热装置2的表面，从而利用太阳能加热填充于吸热装置2中的吸热工质，达到将太阳能转化为热能的目的，具体地，参看图1，本实施例中的太阳能吸热系统为塔式太阳能吸热系统，聚光装置1具体是指塔式太阳能吸热系统中的定日镜，定日镜的反射面为单个平面或者曲面镜，或者定日镜的反射面由若干个平面镜或者曲面镜组合而成，吸热装置2是指设置于吸热塔3上的吸热器，其中吸热器可为腔式吸热器或者外放式吸热器。在本发明的另一实施例中，太阳能吸热系统也可以为槽式太阳能吸热系统，所述聚光装置为槽型抛物面反射镜，所述吸热装置为线型真空集热管。
本实施例中的储热系统包括冷罐和热罐，冷罐出口与吸热装置2入口通过第一管道7连接，用于向吸热装置中补充吸热工质，所述热罐入口与吸热装置2出口通过第二管道4连接，用于接收在吸热装置中被加热的吸热工质；储热系统中储存的工质与太阳能吸热系统中储存的工质相同，储热系统与太阳能吸热系统构成一个闭合的循环系统，来自冷罐中的温度较低的吸热工质进入吸热装置2中，在吸热装置2中被加热到预定温度后排出至热罐中，热罐中的温度较高的吸热工质在换热系统处换热后温度降低，重新回到冷罐中，如此循环往复，形成一个闭合的循环系统，实现将太阳能转化为热能存储于吸热工质中加以利用。具体地，本实施例中的储热系统为熔盐储热系统，储存于储热系统中的吸热工质为熔盐。
产电系统包括汽轮机12与发电机13，汽轮机12通过蒸汽驱动运转，进而汽轮机12带动发电机13运转，最后产生电能。
换热系统包括至少一个换热器，储热系统与产电系统通过换热系统耦合，来自储热系统热罐中的吸热工质与产电系统中的水工质在换热系统中发生热交换，将储存于吸热工质中的热能传递给水工质，水工质因受热转化为蒸汽通过管道进入汽轮机，驱动汽轮机运转，因放出热量而温度降低的吸热工质通过第三管道3进入冷盐罐。具体地，在本实施例中，换热系统包括三个换热器，分别为过热器14，蒸发器15，预热器16，来自热罐的温度较高的吸热工质在换热过程中依次流经过热器14，蒸发器15，预热器16；产电系统中的水工质在换热过程中依次流经预热器16，蒸发器15，过热器14。其中预热器16用于对温度较低的水工质进行预热，蒸发器15用于将经过预热器16预热的水工质进一步加热，转化为饱和蒸汽，过热器14用于将在蒸发器15中产生的饱和蒸汽进一步加热，转化为过热蒸汽，最终将过热器通过管道输送至汽轮机，驱动汽轮机运转。
光伏加热系统包括光伏组件8、第一输电线缆9和第一电加热装置10，其中第一电加热装置5设置于冷罐内部液面之下，光伏组件8产生的电能通过第一输电线缆9输送至第一电加热装置。光伏发电产生的电能品质和稳定性较差，难以被直接利用，本发明通过利用光伏发电产生的电能为冷罐内的吸热工质加热，一方面可以抵消吸热工质的散热损失，防止吸热工质发生凝固，另一方面还可以将品质和稳定性较差的电能转化为热能储存于吸热工质中，在太阳能热发电系统正常工作时，可以将这部分热能转化为品质和稳定性较高的电能。
在本发明的另一实施例中，光伏加热系统还包括第二输电线缆6，第二电加热装置5，所述第二电加热装置5设置于热罐内部液面之下，光伏组件产生的电能通过第二输电线缆输送至第二电加热装置。
在本发明的另一实施例中，第一管道7与第二管道4之间通过第四管道17连通，第四管道17上设置有第一阀门18。在光照充足，太阳能热发电系统能够正常运转时，第一阀门18保持关闭状态，当太阳被云层遮挡或者夜晚时，将吸热装置2内的吸热工质排出至热罐内，然后关闭第二阀门19和第三阀门20，打开第一阀门18，如果光伏组件8产生的电能充足，光伏组件8产生的电能分别通过第一输电线缆9和第二输电线缆6输送至第一电加热装置和第二电加热装置，使热罐内的吸热工质保持在工作温度范围内，利用光伏组件产生的电能加热的吸热工质继续正常发电；如果光伏组件产生的电能不足以维持热罐内的吸热工质保持在工作温度范围内，则将产电系统停机，将光伏组件产生的电能分别通过第一输电线缆9和第二输电线缆6输送至第一电加热装置和第二电加热装置，使热罐和冷罐内的吸热工质维持在吸热工质熔点以上，防止吸热工质发生凝固，影响下次开机时的正常发电。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，包括：太阳能吸热系统、储热系统、换热系统、光伏加热系统和产电系统；
所述太阳能吸热系统包括吸热装置和聚光装置，所述聚光装置将太阳光反射至吸热装置表面以加热填充于吸热装置内部的吸热工质；
所述储热系统包括冷罐和热罐，所述冷罐出口与吸热装置入口通过第一管道连接，用于向吸热装置中补充吸热工质，所述热罐入口与吸热装置出口通过第二管道连接，用于接收在吸热装置中被加热的吸热工质；
所述产电系统包括汽轮机和发电机；
所述储热系统与产电系统通过换热系统耦合，来自热罐中的吸热工质与产电系统中的水工质在换热系统中通过热传递的方式换热产生过热蒸汽，产生的过热蒸汽到达汽轮机用于发电，经换热降温的吸热工质到达冷罐；
所述光伏加热系统包括光伏组件、第一输电线缆和第一电加热装置，所述电加热装置设置于冷罐内部液面之下，所述光伏组件产生的电能通过第一输电线缆输送至第一电加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述储热系统为熔盐储热系统。
3.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述换热系统包括过热器，蒸发器和预热器，所述吸热工质自热罐输出后依次经过过热器，蒸发器和预热器，所述产电系统中的水工质依次经过预热器，蒸发器和过热器。
4.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述光伏加热系统还包括第二输电线缆，第二电加热装置，所述第二电加热装置设置于热罐内部液面之下，光伏组件产生的电能通过第二输电线缆输送至第二电加热装置。
5.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述太阳能吸热系统是槽式太阳能吸热系统，所述聚光装置为槽型抛物面反射镜，所述吸热装置为线型真空集热管。
6.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述太阳能吸热系统是塔式太阳能吸热系统，所述聚光装置为定日镜，所述吸热装置为设置于吸热塔上的吸热器。
7.根据权利要求1所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述第一管道与第二管道之间通过第四管道连通，第四管道上设置有第一阀门。
8.根据权利要求5所述的一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述光伏组件设置于发电站内任意空闲区域。
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