CN108462466A - 一种光伏-光热混合发电站及其运行方法 - Google Patents

一种光伏-光热混合发电站及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏‑光热混合发电站，包括：塔式太阳能热发电系统、光伏发电系统、电源切换控制系统、市电供电系统；塔式太阳能热发电系统包括定日镜系统和厂用电系统；市电供电系统用于向厂用电系统中的用电设备以及定日镜系统提供电能；厂用电系统包括置于吸热塔上的吸热系统、换热系统、产电系统、连接管道以及阀门；产电系统的电能输出端与市电供电系统连接；光伏发电系统的电能输出端与电源切换控制系统的输入端连接；电源切换控制系统的输出端与国家电网连接；电源切换控制系统的输出端还与定日镜系统的电能输入端连接；当市电供电系统出现故障时，通过电源切换控制系统对光伏发电系统的输出进行切换实现向定日镜系统提供电能。

Description

一种光伏-光热混合发电站及其运行方法
技术领域
本发明属于太阳能发电系统的设计领域，尤其涉及一种光伏-光热混合发电站及其运行方法。
背景技术
在社会经济快速发展的当下，人类对传统化石能源的消耗越来越大，与此同时，化石能源的消耗也对地球环境造成巨大的破坏，为了实现人类社会的可持续发展，世界各国都在不遗余力地发展绿色能源。
塔式太阳能热发电技术作为一种新型的绿色能源生产技术，其具有很高的产电效率，逐步得到越来越多的国家的重视。在塔式太阳能热发电系统中，通过成千上万的定日镜将太阳光汇聚至位于吸热塔塔顶的吸热器表面，加热其中的储热工质，进而利用储热工质吸收的太阳能，通过换热系统，实现储热工质中的热能与水工质的热交换，产生过热蒸汽，进而推动汽轮机运转，带动发电机进行发电。其中，定日镜需要实时利用驱动装置跟踪太阳位置的变化，以最大化地将太阳光反射至吸热器表面，同时，塔式太阳能热发电系统中还存在阀门、伴热设备、加热设备、输送泵等用电设备，通过市电供电系统提供电能，驱动定日镜中的驱动装置和其他用电设备正常工作，从而实现整个塔式太阳能热发电系统的正常工作，但在实际生产中，市电供电系统时常会发生故障，无法为塔式太阳能热发电系统继续正常供电，从而使得塔式太阳能热发电系统因突然断电，导致储热系统中的储热介质无法及时循环，使得吸热器因温度过高发生损坏，或者因突然断电，伴热设备无法继续保温，而使储热介质直接发生凝固，对系统造成破坏，都会造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光伏-光热混合发电站及其运行方法，通过将光伏发电系统与太阳能热发电系统的混合使用以及配套使用的运行方法，能够避免因市电供电系统发生故障对热发电系统造成损坏，且能够进一步提高对太阳能的利用率，提高整个发电站的经济效益。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种光伏-光热混合发电站，包括：
塔式太阳能热发电系统、光伏发电系统、电源切换控制系统、以及市电供电系统；
其中，
所述塔式太阳能热发电系统包括定日镜系统和厂用电系统；
所述市电供电系统用于向所述厂用电系统中的用电设备以及所述定日镜系统提供电能；
所述厂用电系统包括置于吸热塔上的吸热系统、换热系统、产电系统、连接管道以及阀门；
所述产电系统产生的电能进入国家电网；
所述光伏发电系统的电能输出端与所述电源切换控制系统的输入端连接；
所述电源切换控制系统的输出端与国家电网连接；
并且，
所述电源切换控制系统的输出端还与所述定日镜系统的电能输入端连接；
当所述市电供电系统出现故障时，通过所述电源切换控制系统对所述光伏发电系统的输出进行切换实现向所述定日镜系统提供电能；
并且其中，
所述光伏发电系统的输出功率至少等于在冬至日太阳高度角大于10°的任意时刻将所述定日镜系统中的定日镜由任意姿态调整至预设的安全姿态所需的功率。
根据本发明一实施例，所述电源切换控制系统的输出端还与所述厂用电系统的电能输入端连接，以实现当所述市电供电系统出现故障时，所述光伏发电系统对所述厂用电系统中的用电设备提供电能。
根据本发明一实施例，所述产电系统的电能输出端还与所述厂用电系统连接，用于向所述厂用电系统中的用电设备提供电能。
根据本发明一实施例，所述厂用电系统还包括储热系统，所述电源切换控制系统的输出端与所述储热系统中的储罐电加热设备连接，以加热储罐中的储热介质。
根据本发明一实施例，所述电源切换控制系统与所述国家电网之间还设置有逆变器，以实现将所述光伏发电系统产生的直流电转变为交流电。
根据本发明一实施例，所述光伏发电系统包括：
光伏板受光面朝东的第一光伏发电组；
光伏板受光面朝南或平行于地面设置的第二光伏发电组；
光伏板受光面朝西的第三光伏发电组；
以实现所述光伏发电系统一天中都能均匀输出恒定功率。
根据本发明一实施例，所述电源切换控制系统由至少两个电源切换控制单元并联组合而成，以对光伏发电系统产生的大电流进行分流。
一种光伏-光热混合发电站的运行方法，包括：
当所述市电供电系统正常工作时，执行S1，
S1：所述市电供电系统单独或由所述市电供电系统与所述塔式太阳能热发电系统输出的至少部分电能共同为所述厂用电系统提供电能，同时，所述市电供电系统还为所述定日镜系统提供电能；
所述光伏发电系统产生的电能用于向国家电网或所述储热系统或所述厂用电系统中的至少一个提供电能；
当所述市电供电系统出现故障时，执行S2，其中，S2包括：
S21：通过所述电源切换控制系统对所述光伏发电系统的输出进行切换实现向所述定日镜系统提供电能，以驱动所述定日镜系统中的定日镜进行姿态调整，使所述定日镜转移至安全姿态；
S22：利用所述光伏发电系统产生的至少部分电能维持所述吸热系统、所述换热系统中的电加热设备正常运转，以防止将所述吸热系统和所述换热系统中的储热介质发生凝固；
S23：继续利用所述光伏发电系统向所述国家电网和/或储热系统提供电能。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)通过将光伏发电系统与塔式太阳能热发电系统混合使用，当市电供电系统出现故障时，通过电源切换控制系统对光伏发电系统的输出进行切换实现向定日镜系统提供电能，以驱动定日镜系统中的定日镜进行姿态调整，使定日镜转移至安全姿态，从而能够避免吸热器发生干烧过热，有效避免吸热器发生损坏。并且可替代原先设置于塔式太阳能热发电系统中的UPS备用电源，节省了塔式太阳能热发电系统的建设成本及自用电成本。
2)当市电供电系统突然发生故障时，能够及时切换光伏发电系统为塔式太阳能热发电系统供电，从而保证塔式太阳能热发电系统能够按照应急预案，有序停机，避免造成经济损失，同时，光伏发电系统产生的多余电能，可以用于加热储热介质，以在塔式太阳能热发电系统正常工作时使用，或者，光伏发电系产生的多余电能能够直接输入国家电网，从而能够进一步提高对太阳能的利用率，提高整个发电站的经济效益。
3)光伏发电系统因受到光照强度变化的影响，所产生的电能不稳定，需要增加设备以提高其稳定性，通过设置储热系统，电源切换控制系统的输出端与储热系统中的储罐电加热设备连接，以加热储罐中的储热介质，进而利用储热介质在塔式太阳能热发电系统中的循环，能够将储热介质中的热能转化为稳定的电力输出，能够直接输入到国家电网中，从而节省了电站的建设成本，提高了电站的产电质量。
附图说明
图1为本发明的一种光伏-光热混合发电站的结构示图。
附图标记说明：
1-光伏发电系统，2-市电供电系统，3-厂用电系统，4-电源切换控制系统，5-国家电网，31-产电系统，32-吸热系统，33-储热系统，34-换热系统，6-定日镜系统，7-逆变器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种一体化电容器补偿装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
参看图1，一种光伏-光热混合发电站，包括：塔式太阳能热发电系统、光伏发电系统1、电源切换控制系统4、以及市电供电系统2；其中，塔式太阳能热发电系统包括定日镜系统6和厂用电系统3；市电供电系统2用于向厂用电系统3中的用电设备以及定日镜系统6提供电能；厂用电系统3包括置于吸热塔上的吸热系统32、换热系统34、产电系统31、连接管道以及阀门；产电系统31产生的电能进入国家电网5；光伏发电系统1的电能输出端与电源切换控制系统4的输入端连接；电源切换控制系统4的输出端与国家电网5连接；并且，电源切换控制系统4的输出端还与定日镜系统6的电能输入端连接；当市电供电系统2出现故障时，通过电源切换控制系统4对光伏发电系统1的输出进行切换实现向定日镜系统6提供电能；并且其中，光伏发电系统1的输出功率至少等于在冬至日太阳高度角大于10°的任意时刻将定日镜系统6中的定日镜由任意姿态调整至预设的安全姿态所需的功率。
进一步地，电源切换控制系统4的输出端还与厂用电系统3的电能输入端连接，以实现当市电供电系统2出现故障时，光伏发电系统1对厂用电系统3中的用电设备提供电能。
进一步地，产电系统31的电能输出端还与厂用电系统3连接，用于向厂用电系统3中的用电设备提供电能。
采用上述设计，通过将市电供电系统2及塔式太阳能热发电系统自身产生的部分电能作为作为塔式太阳能热发电系统的电源，能够为厂用电系统3提供持续稳定的电能，维持塔式太阳能热发电系统正常运转，光伏发电系统1额外产生的电能可以输入国家电网5，提升电站整体的经济效益，同时，一旦市电供电系统2发生故障，由于吸热系统32中无法持续供应吸热介质或者储热介质，通过将光伏发电系统1作为备用电源，在此情况下，能够利用电源切换控制系统4，将光伏发电系统1与定日镜系统6电连接，从而能够保证正在工作的定日镜及时被调整为预设的安全姿态，从而能够避免吸热器发生干烧过热，有效避免吸热器发生损坏。
进一步地，电源切换控制系统4与国家电网5之间还设置有逆变器7，以实现将光伏发电系统1产生的直流电转变为交流电。
进一步地，电源切换控制系统4由至少两个电源切换控制单元并联组合而成。通过在电源切换控制系统4中设置至少两个并联的电源切换控制单元，可以对光伏发电系统1产生的大电流进行分流，从而便于实现电源的切换，同时提高电源切换控制系统4的耐用性和可靠性。
进一步地，光伏发电系统1包括：光伏板受光面朝东的第一光伏发电组；光伏板受光面朝南或平行于地面设置的第二光伏发电组；光伏板受光面朝西的第三光伏发电组。应该意识到，光伏发电系统1由于只有受到光照，才能产生电能，如果光伏发电系统1中的所有光伏模块均设置为一个朝向，由于受到太阳东升西落的影响，会使得一天不同时段产生的电能出现较大波动，采用上述设计可使得光伏发电系统1一天内产生的电能平均化，减少波动。
较佳地，厂用电系统3还包括储热系统33，电源切换控制系统4的输出端与储热系统33中的储罐电加热设备连接，以加热储罐中的储热介质。
可以理解，光伏发电系统1因受到光照强度变化的影响，所产生的电能不稳定，需要增加设备以提高其稳定性，通过设置储热系统33，电源切换控制系统4的输出端与储热系统33中的储罐电加热设备连接，以加热储罐中的储热介质，进而利用储热介质在塔式太阳能热发电系统中的循环，能够将储热介质中的热能转化为稳定的电力输出，能够直接输入到国家电网5中，从而节省了电站的建设成本，提高了电站的产电质量
实施例2
本实施例提供了一种基于实施例去的一种光伏-光热混合发电站的运行方法，具体包括：
当市电供电系统2正常工作时，执行S1，
S1：市电供电系统2单独或由市电供电系统2与塔式太阳能热发电系统输出的至少部分电能共同为厂用电系统3提供电能，同时，市电供电系统2还为定日镜系统6提供电能；光伏发电系统1产生的电能用于向国家电网5或储热系统33或厂用电系统3中的至少一个提供电能；
当市电供电系统2出现故障时，执行S2，其中，S2包括：
S21：通过电源切换控制系统4对光伏发电系统1的输出进行切换实现向定日镜系统6提供电能，以驱动定日镜系统6中的定日镜进行姿态调整，使定日镜转移至安全姿态；
S22：利用光伏发电系统1产生的至少部分电能维持吸热系统32、换热系统34中的电加热设备正常运转，以防止将吸热系统32和换热系统34中的储热介质发生凝固；
S23：继续利用光伏发电系统1向国家电网5和/或储热系统33提供电能。
可以想象，通过将光伏发电系统1与太阳能热发电系统的混合使用以及配套使用的运行方法，能够避免因市电供电系统2发生故障对热发电系统造成损坏，且能够进一步提高对太阳能的利用率，提高整个发电站的经济效益。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种光伏-光热混合发电站，其特征在于，包括：
塔式太阳能热发电系统、光伏发电系统、电源切换控制系统、以及
市电供电系统；
其中，
所述塔式太阳能热发电系统包括定日镜系统和厂用电系统；
所述市电供电系统用于向所述厂用电系统中的用电设备以及所述定日镜系统提供电能；
所述厂用电系统包括置于吸热塔上的吸热系统、换热系统、产电系统、连接管道以及阀门；
所述产电系统产生的电能进入国家电网；
所述光伏发电系统的电能输出端与所述电源切换控制系统的输入端连接；
所述电源切换控制系统的输出端与国家电网连接；
并且，
所述电源切换控制系统的输出端还与所述定日镜系统的电能输入端连接；
当所述市电供电系统出现故障时，通过所述电源切换控制系统对所述光伏发电系统的输出进行切换实现向所述定日镜系统提供电能；
并且其中，
所述光伏发电系统的输出功率至少等于在冬至日太阳高度角大于10°的任意时刻将所述定日镜系统中的定日镜由任意姿态调整至预设的安全姿态所需的功率。
2.如权利要求1所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述电源切换控制系统的输出端还与所述厂用电系统的电能输入端连接，以实现当所述市电供电系统出现故障时，所述光伏发电系统对所述厂用电系统中的用电设备提供电能。
3.如权利要求1所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述产电系统的电能输出端还与所述厂用电系统连接，用于向所述厂用电系统中的用电设备提供电能。
4.如权利要求1所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述厂用电系统还包括储热系统，所述电源切换控制系统的输出端与所述储热系统中的储罐电加热设备连接，以加热储罐中的储热介质。
5.如权利要求1-4任意一项所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述电源切换控制系统与所述国家电网之间还设置有逆变器，以实现将所述光伏发电系统产生的直流电转变为交流电。
6.如权利要求1-4任意一项所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述光伏发电系统包括：
光伏板受光面朝东的第一光伏发电组；
光伏板受光面朝南或平行于地面设置的第二光伏发电组；
光伏板受光面朝西的第三光伏发电组；
以实现所述光伏发电系统一天中都能均匀输出恒定功率。
7.如权利要求1-4任意一项所述光伏-光热混合发电站，其特征在于，所述电源切换控制系统由至少两个电源切换控制单元并联组合而成，以对光伏发电系统产生的大电流进行分流。
8.一种光伏-光热混合发电站的运行方法，其特征在于，应用于如权利要求4所述的光伏-光热混合发电站，包括：
当所述市电供电系统正常工作时，执行S1，
S1：所述市电供电系统单独或由所述市电供电系统与所述塔式太阳能热发电系统输出的至少部分电能共同为所述厂用电系统提供电能，同时，所述市电供电系统还为所述定日镜系统提供电能；
所述光伏发电系统产生的电能用于向国家电网或所述储热系统或所述厂用电系统中的至少一个提供电能；
当所述市电供电系统出现故障时，执行S2，其中，S2包括：
S21：通过所述电源切换控制系统对所述光伏发电系统的输出进行切换实现向所述定日镜系统提供电能，以驱动所述定日镜系统中的定日镜进行姿态调整，使所述定日镜转移至安全姿态；
S22：利用所述光伏发电系统产生的至少部分电能维持所述吸热系统、所述换热系统中的电加热设备正常运转，以防止将所述吸热系统和所述换热系统中的储热介质发生凝固；
S23：继续利用所述光伏发电系统向所述国家电网和/或储热系统提供电能。
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CN109301861A (zh) * 2018-09-14 2019-02-01 东南大学 一种光伏与光热系统协调发电的黑启动系统及其恢复方法
CN109301861B (zh) * 2018-09-14 2020-10-23 东南大学 一种光伏与光热系统协调发电的黑启动系统及其恢复方法

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