CN108540090A - 太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法，包括：热化学燃料转化单元、反应储运单元、动力单元以及传热介质回路；该热化学燃料转化单元包括：内管、镀膜吸收管以及透明管。本公开提供的太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法，一方面通过镀膜吸收管吸收太阳光以热化学的形式对太阳能进行高效利用，将太阳能转化为燃料的化学能；另一方面通过设置内管以热化学的形式对动力余热进行高效利用，将低品位动力余热转化为高品位的燃料化学能；通过太阳能与动力余热高效互补利用，提升了发电装置的太阳能利用效率及余热回收效率。
Description
技术领域
本公开涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法。
背景技术
随着当前社会的发展、人民生活水平的提升，人类对电力的需求日益增加。太阳能作为一种清洁、分布广泛、总量巨大的可再生能源，在能源可持续利用中具有重大的应用潜力与前景。鉴于太阳能间歇、不稳定、能流密度低等特性，如何实现太阳能的高效、稳定利用是现阶段社会各界所关注的热点。我国太阳能资源较为丰富，年均太阳能总辐照量为180W/m2。在西藏、青海、新疆等地，年日照时长维持在3000h以上，年辐射量超过1800kW·h/m2。我国整体范围内拥有优良的太阳能资源，为大力开展太阳能资源的利用奠定了资源基础。
国际能源署(IEA)将太阳能热化学利用技术作为太阳能利用的重要技术路线之一。现阶段主要的太阳能热化学利用技术主要有：太阳能分解水、太阳能甲烷重整、太阳能煤气化、太阳能生物质气化及太阳能甲醇分解、重整等。不同类型的太阳能热化学反应的温度不同，所需的太阳能聚光集热器的结构形式不同。太阳能分解水、生物质气化等反应温度较高，需使用碟式太阳能聚光集热装置；太阳能甲烷重整等需要塔式太阳能聚光集热装置；太阳能甲醇分解、重整反应温度较低，使用抛物槽式太阳能聚光集热装置即可满足反应需求。相比碟式、塔式太阳能聚光集热器，抛物槽式太阳能聚光集热器结构简单、技术成熟，广泛应用于太阳能热利用技术方面。
然而，在实现本公开的过程中，本公开发明人发现，对于传统的太阳能热化学发电系统，太阳能转化为燃料化学能，之后通过动力单元进行发电作功，但是动力余热并没有进行高效回收利用；在太阳能热化学转化过程，其运行性能受太阳能辐照变化影响，进而影响到太阳能热化学发电性能及系统运行稳定性。对于传统线聚光太阳能热化学吸收反应器，其反应器存在沿程温度不均匀，不利于热化学反应的高效进行，反应器热应力较大，影响到催化剂、反应器的工作寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法，以缓解现有技术中的太阳能热化学发电系统中催化剂床层的温度梯度大，从而导致反应器的热应力较大，难以高效回收利用动力余热，并降低了反应装置的寿命；且其运行性能受太阳能辐照变化影响，进而影响到太阳能热化学发电性能及系统运行稳定性的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种太阳能与余热互补发电装置，包括：热化学燃料转化单元，利用太阳能驱动催化反应生成合成气，包括：内管，用于传热介质流动，从催化剂床层的内部与其进行热交换；镀膜吸收管，套设在所述内管外侧，其与所述内管之间设置有所述催化剂床层，反应工质吸收聚焦的太阳热能在所述催化剂床层作用下发生热化学转化反应生成合成气；以及透明管，套设在所述镀膜吸收管外侧，其与所述镀膜吸收管之间形成真空隔热层，用于透过太阳光并保温隔热；反应储运单元，与所述催化剂床层连通，用于输送、分离以及储存反应工质；动力单元，与所述反应储运单元连接，利用所述反应储运单元分离出的合成气发电；以及传热介质回路，与所述内管连通，用于输送、储存所述传热介质，并利用所述动力单元的动力余热与所述传热介质进行热交换。
在本公开的一些实施例中，其中：所述反应储运单元包括：气液分离器，与所述催化剂床层连通，用于分离催化反应生成的合成气与未反应的反应工质；所述动力单元包括：动力机械，与所述气液分离器连通，利用合成气作功发电；所述传热介质回路包括：余热换热器，与所述动力机械和所述内管连通，利用动力机械作功产生的动力余热加热所述传热介质，并通过所述传热介质回路将高温传热介质输送至所述内管中。
在本公开的一些实施例中，所述热化学燃料转化单元还包括：聚光集热器，用于汇聚太阳光，所述内管、所述镀膜吸收管和所述透明管同轴设置，且均设置于所述聚光集热器的焦线位置。
在本公开的一些实施例中，其中：所述镀膜吸收管的两端设置有内管支撑环，所述内管支撑环用于支撑所述镀膜吸收管，使所述镀膜吸收管与所述内管之间形成用于填放所述催化剂床层的环形空间；所述透明管的两端设置有封头，所述封头与所述透明管共同围成所述真空隔热层；所述内管为金属管，所述透明管为透明玻璃管。
在本公开的一些实施例中，其中：所述内管和所述镀膜吸收管两端同轴设置有波纹管，分别与所述传热介质回路和所述反应储运单元连接。
在本公开的一些实施例中，所述反应储运单元还包括：反应工质预热器，分别与所述镀膜吸收管的出口和入口连接，利用反应后从所述镀膜吸收管的出口排出的混合物预热反应工质；冷凝器，设置在所述反应工质预热器和所述气液分离器之间，用于使所述混合物进行冷凝；反应工质储罐，设置在所述反应工质预热器与所述气液分离器之间，用于储存所述气液分离器分离出的反应工质；以及至少一个反应工质泵，用于驱动所述反应工质沿所述反应储运单元流动；其中，所述反应工质泵驱动所述反应工质经所述热化学燃料转化单元进行热化学反应，反应产物从所述镀膜吸收管的出口流出，依次经过反应工质预热器、冷凝器、气液分离器和反应工质储罐，未反应的反应工质回流至所述反应工质预热器进行预热后，从所述镀膜吸收管的入口流入所述镀膜吸收管中。
在本公开的一些实施例中，所述传热介质回路还包括：低温罐，设置在所述内管出口和所述余热换热器之间，用于储存所述内管流出的低温传热介质；高温罐，设置在所述余热换热器和所述内管入口之间，用于储存与动力余热进行换热后的高温传热介质；以及至少一个循环泵，用于驱动所述传热介质沿所述传热介质回路流动；其中，所述循环泵驱动所述传热介质从内管出口流出，依次流经低温罐、余热换热器和高温罐，回流至所述内管入口中。
在本公开的一些实施例中，所述动力单元还包括：储气装置，与所述气液分离器连接，用于储存所述气液分离器分离出的合成气。
根据本公开的另一个方面，还提供一种太阳能与余热互补发电的调控运行方法，利用本公开提供的太阳能与余热互补发电装置实现，包括：在太阳辐照充足时，反应储运单元输送反应工质进入催化剂床层，该催化剂床层中的反应工质吸收太阳能进行反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入动力单元发电，并对过量的合成气进行储存，所述动力单元产生的动力余热与传热介质回路中的低温传热介质进行热交换，并对热交换后的高温传热介质进行储存；在太阳辐照不足时，反应工质进入所述热化学燃料转化单元中催化剂床层吸收聚光太阳能发生热化学反应，同时高温传热介质流入所述内管中与所述催化剂床层进行热交换，辅助驱动所述催化剂床层中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入所述动力单元发电；在太阳辐照为零时，高温传热介质流入所述内管中与所述催化剂床层进行热交换，独立驱动所述催化剂床层中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入所述动力单元发电。
在本公开的一些实施例中，其中，通过设置储气装置和高温罐实现对合成气及高温动力余热的储存。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)一方面通过镀膜吸收管吸收太阳光以热化学的形式对太阳能进行高效利用，将太阳能转化为燃料的化学能；另一方面通过设置内管以热化学的形式对动力余热进行高效利用，将低品位动力余热转化为高品位的燃料化学能；通过太阳能与动力余热高效互补利用，提升了发电装置的太阳能利用效率及余热回收效率；
(2)利用热化学燃料转化单元对太阳能及动力余热进行互补利用，提升了发电装置对变太阳辐照的稳定性，提升了发电装置的运行可靠性。当太阳辐照充足时，反应工质吸收太阳能及动力余热进行热化学反应，生成的合成气燃料驱动动力单元发电作功；当太阳辐照不足时，太阳能驱动反应工质发生热化学反应，同时，动力余热通过高温传热介质的形式加热催化剂床层辅助驱动热化学反应的进行，生成合成气燃料驱动动力单元发电作功；当太阳能辐照为零时，动力余热以高温传热介质的形式加热催化剂床层独立驱动热化学反应的进行；
(3)采用内管、镀膜吸收管以及透明管对太阳能聚光集热、太阳能热化学及动力余热热化学转化过程进行一体化集成，通过太阳能聚光集热、催化剂床层及内管之间的热量传输，减小了催化剂床层沿程温度的变化，有利于催化剂床层温度在轴向方向更加均匀分布，提升了催化剂的利用效率，有利于热化学反应的发生，提升热化学燃料转化单元对太阳能及动力余热的利用效率；
(4)通过内管导热介质沿程吸收/释放热量的调节，有利于催化剂床层温度的均匀分布，减小了热化学燃料转化单元的热应力，提升了热化学燃料转化单元的工作寿命；
(5)通过在内管和镀膜吸收管两端同轴设置波纹管，能够缓解内管和镀膜吸收管受热膨胀后对相邻管路之间的挤压，进一步延长太阳能与余热互补发电装置的使用寿命；
(6)在太阳辐照充足时通过高温罐储存较多的高温传热介质，当太阳辐照不足时，通过循环泵能够及时将高温罐中储存的高温传热介质输送至内管内，确保热化学反应顺利进行。
附图说明
图1为本公开实施例太阳能与余热互补发电装置。
图2为本公开实施例提供的太阳能与余热互补发电装置中内管、镀膜吸收管和透明管的配合示意图。
图3为图2中所示内管、镀膜吸收管和透明管的剖视配合示意图。
图4为图3中所示内管、镀膜吸收管和透明管的剖视局部放大示意图。
图5为本实施例提供的太阳能与余热互补发电装置中热化学燃料转化单元的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
100-热化学燃料转化单元；200-反应储运单元；300-动力单元；
400-传热介质回路；
110-内管；120-镀膜吸收管130-透明管；
140-聚光集热器；150-波纹管；210-气液分离器；
220-反应工质预热器；230-冷凝器；240-反应工质储罐；
250-反应工质泵；310-动力机械；320-储气装置；
410-余热换热器；420-低温罐；430-高温罐；
440-循环泵；
121-催化剂床层；122-内管支撑环；131-封头；
132-真空隔热层；141-聚光镜；142-集热管支架；
143-跟踪驱动部件；144-集热器支架。
具体实施方式
本公开实施例提供的太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法中，采用动力机械的动力余热与太阳能高效互补利用，提升了发电系统的太阳能利用效率及余热回收效率，并且提升了发电装置对变太阳辐照的稳定性。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开实施例太阳能与余热互补发电装置。
根据本公开的一个方面，如图1所示，提供一种太阳能与余热互补发电装置，包括：热化学燃料转化单元100，利用太阳能驱动催化反应生成合成气；反应储运单元200，与催化剂床层121连通，用于输送、分离以及储存反应工质；动力单元300，与反应储运单元200连接，利用反应储运单元200分离出的合成气发电；以及传热介质回路400，与内管110连通，用于输送、储存传热介质，并利用动力单元300的动力余热与传热介质进行热交换。
图2为本公开实施例提供的太阳能与余热互补发电装置中内管、镀膜吸收管和透明管的配合示意图。图3为图2中所示内管、镀膜吸收管和透明管的剖视配合示意图。图4为图3中所示内管、镀膜吸收管和透明管的剖视局部放大示意图。
在本公开的一些实施例中，如图2-图4所示，热化学燃料转化单元100包括：内管110，用于传热介质流动，从催化剂床层121的内部与其进行热交换；镀膜吸收管120，套设在内管110外侧，其与内管110之间设置有催化剂床层121，反应工质吸收聚焦的太阳热能在催化剂床层121作用下发生热化学转化反应生成合成气；以及透明管130，套设在镀膜吸收管120外侧，其与镀膜吸收管120之间形成真空隔热层132，用于透过太阳光并保温隔热。
一方面通过镀膜吸收管120吸收太阳光以热化学的形式对太阳能进行高效利用，将太阳能转化为燃料的化学能；另一方面通过设置内管110以热化学的形式对动力余热进行高效利用，将低品位动力余热转化为高品位的燃料化学能；通过太阳能与动力余热高效互补利用，提升了发电装置的太阳能利用效率及余热回收效率；利用热化学燃料转化单元100对太阳能及动力余热进行互补利用，提升了发电装置对变太阳辐照的稳定性，提升了发电装置的运行可靠性。当太阳辐照充足时，反应工质吸收太阳能及动力余热进行热化学反应，生成的合成气燃料驱动动力单元发电作功；当太阳辐照不足时，动力余热通过高温传热介质的形式加热催化剂床层121驱动热化学反应的进行，生成合成气燃料驱动动力单元发电作功。
此外，采用内管110、镀膜吸收管120以及透明管130对太阳能聚光集热、太阳能热化学及动力余热热化学转化过程进行一体化集成，通过太阳能聚光集热、催化剂床层121及内管110之间的热量传输，减小了催化剂床层121沿程温度的变化，有利于催化剂床层121温度在轴向方向更加均匀分布，提升了催化剂的利用效率，有利于热化学反应的发生，提升热化学燃料转化单元对太阳能及动力余热的利用效率。
同时，通过内管110导热介质沿程吸收/释放热量的调节，有利于催化剂床层121温度的均匀分布，减小了热化学燃料转化单元的热应力，提升了热化学燃料转化单元100的工作寿命。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，其中：反应储运单元200包括：气液分离器210，与催化剂床层121连通，用于分离催化反应生成的合成气与未反应的反应工质；动力单元300包括：动力机械310，与气液分离器210连通，利用合成气作功发电；传热介质回路400包括：余热换热器410，与动力机械310和内管110连接，利用动力机械310作功产生的动力余热加热传热介质，并通过传热介质回路400将高温传热介质输送至内管110中。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，热化学燃料转化单元100还包括：聚光集热器140，用于汇聚太阳光，内管110、镀膜吸收管120和透明管130同轴设置，且均设置于聚光集热器140的焦线位置。
在本公开的一些实施例中，如图2至图4所示，其中：镀膜吸收管120的两端设置有内管支撑环122，内管支撑环122用于支撑镀膜吸收管120，使镀膜吸收管120与内管110之间形成用于填放催化剂床层121的环形空间；透明管130的两端设置有封头131，封头131与透明管130共同围成真空隔热层132；内管110为金属管；透明管130为透明玻璃管。
在本公开的一些实施例中，如图2至图4所示，其中：内管110和镀膜吸收管120两端同轴设置有波纹管150，分别与传热介质回路400和反应储运单元200连接，通过在内管110和镀膜吸收管120两端同轴设置波纹管150，能够缓解内管110和镀膜吸收管120受热膨胀后对相邻管路之间的挤压，进一步延长太阳能与余热互补发电装置的使用寿命。
图5为本实施例提供的太阳能与余热互补发电装置中热化学燃料转化单元的结构示意图。
在本公开的一些实施例中，如图5所示，聚光集热器140包括：聚光镜141，其横截面呈抛物线形，内管110、镀膜吸收管120和透明管130通过集热管支架142固定于聚光镜141的焦线上，该聚光镜141用于汇聚太阳光；跟踪驱动部件143，与聚光镜141连接，用于根据太阳光照射角度调整聚光镜的角度；集热器支架144，与跟踪驱动部件143连接，用于支撑聚光镜。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，反应储运单元200还包括：反应工质预热器220，分别与镀膜吸收管120的出口和入口连接，利用反应后从镀膜吸收管120的出口排出的混合物预热反应工质；冷凝器230，设置在反应工质预热器220和气液分离器210之间，用于使混合物进行冷凝；反应工质储罐240，设置在反应工质预热器220与气液分离器210之间，用于储存气液分离器210分离出的反应工质；以及至少一个反应工质泵250，用于驱动反应工质沿反应储运单元200流动；其中，反应工质泵250驱动反应工质经热化学燃料转化单元100进行热化学反应，反应产物从镀膜吸收管120的出口流出，依次经过反应工质预热器220、冷凝器230、气液分离器210和反应工质储罐240，未反应的反应工质回流至反应工质预热器220进行预热后，从镀膜吸收管120的入口流入镀膜吸收管120中。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，传热介质回路400还包括：低温罐420，设置在内管110出口和余热换热器410之间，用于储存内管110流出的低温传热介质；高温罐430，设置在余热换热器410和内管110入口之间，用于储存与动力余热进行换热后的高温传热介质；以及至少一个循环泵440，用于驱动传热介质沿传热介质回路400流动；其中，循环泵440驱动传热介质从内管110出口流出，依次流经低温罐420、余热换热器410和高温罐430，回流至内管110入口中，在太阳辐照充足时通过高温罐430储存较多的高温传热介质，当太阳辐照不足时，通过循环泵能够及时将高温罐430中储存的高温传热介质输送至内管110内，确保热化学反应顺利进行。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，动力单元300还包括：储气装置320，与气液分离器210连接，用于储存气液分离器210分离出的合成气。
根据本公开的另一个方面，还提供一种太阳能与余热互补发电的调控运行方法，利用本公开提供的太阳能与余热互补发电装置实现，包括：
在太阳辐照充足时，反应储运单元200输送反应工质进入催化剂床层121，该催化剂床层121中的反应工质吸收太阳能进行反应，生成合成气，合成气通过反应储运单元200进入动力单元300发电，并对过量的合成气进行储存，动力单元300产生的动力余热与传热介质回路400中的低温传热介质进行热交换，并对热交换后的高温传热介质进行储存；
在太阳辐照不足时，反应工质进入热化学燃料转化单元100中催化剂床层121吸收聚光太阳能发生热化学反应，同时高温传热介质流入内管110中与催化剂床层121进行热交换，辅助驱动催化剂床层121中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过反应储运单元200进入动力单元300发电；
在太阳辐照为零时，高温传热介质流入内管110中与催化剂床层121进行热交换，独立驱动催化剂床层121中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过反应储运单元进入动力单元300发电。
在本公开的一些实施例中，其中，通过设置低温罐420和高温罐430和储气装置实现对合成气及高温动力余热的储存。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开提供的太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供的太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法通过设置内管并通入经过动力余热加热的高温传热介质，减小了催化剂床层沿程温度的变化，有利于催化剂床层温度在轴向方向更加均匀分布，提升了催化剂的利用效率，有利于热化学反应的发生，提升热化学燃料转化单元对太阳能及动力余热的利用效率。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能与余热互补发电装置，包括：
热化学燃料转化单元，利用太阳能驱动催化反应生成合成气，包括：
内管，用于传热介质流动，从催化剂床层的内部与其进行热交换；
镀膜吸收管，套设在所述内管外侧，其与所述内管之间设置有所述催化剂床层，反应工质吸收聚焦的太阳热能在所述催化剂床层作用下发生热化学转化反应生成合成气；以及
透明管，套设在所述镀膜吸收管外侧，其与所述镀膜吸收管之间形成真空隔热层，用于透过太阳光并保温隔热；
反应储运单元，与所述催化剂床层连通，用于输送、分离以及储存反应工质；
动力单元，与所述反应储运单元连接，利用所述反应储运单元分离出的合成气发电；以及
传热介质回路，与所述内管连通，用于输送、储存所述传热介质，并利用所述动力单元的动力余热与所述传热介质进行热交换。
2.根据权利要求1所述的太阳能与余热互补发电装置，其中：
所述反应储运单元包括：气液分离器，与所述催化剂床层连通，用于分离催化反应生成的合成气与未反应的反应工质；
所述动力单元包括：动力机械，与所述气液分离器连通，利用合成气作功发电；
所述传热介质回路包括：余热换热器，与所述动力机械和所述内管连通，利用动力机械作功产生的动力余热加热所述传热介质，并通过所述传热介质回路将高温传热介质输送至所述内管中。
3.根据权利要求1所述的太阳能与余热互补发电装置，所述热化学燃料转化单元还包括：聚光集热器，用于汇聚太阳光，所述内管、所述镀膜吸收管和所述透明管同轴设置，且均设置于所述聚光集热器的焦线位置。
4.根据权利要求1所述的太阳能与余热互补发电装置，其中：
所述镀膜吸收管的两端设置有内管支撑环，所述内管支撑环用于支撑所述镀膜吸收管，使所述镀膜吸收管与所述内管之间形成用于填放所述催化剂床层的环形空间；
所述透明管的两端设置有封头，所述封头与所述透明管共同围成所述真空隔热层；
所述内管为金属管，所述透明管为透明玻璃管。
5.根据权利要求1所述的太阳能与余热互补发电装置，其中：
所述内管和所述镀膜吸收管两端同轴设置有波纹管，分别与所述传热介质回路和所述反应储运单元连接。
6.根据权利要求2所述的太阳能与余热互补发电装置，所述反应储运单元还包括：
反应工质预热器，分别与所述镀膜吸收管的出口和入口连接，利用反应后从所述镀膜吸收管的出口排出的混合物预热反应工质；
冷凝器，设置在所述反应工质预热器和所述气液分离器之间，用于使所述混合物进行冷凝；
反应工质储罐，设置在所述反应工质预热器与所述气液分离器之间，用于储存所述气液分离器分离出的反应工质；以及
至少一个反应工质泵，用于驱动所述反应工质沿所述反应储运单元流动；
其中，所述反应工质泵驱动所述反应工质经所述热化学燃料转化单元进行热化学反应，反应产物从所述镀膜吸收管的出口流出，依次经过反应工质预热器、冷凝器、气液分离器和反应工质储罐，未反应的反应工质回流至所述反应工质预热器进行预热后，从所述镀膜吸收管的入口流入所述镀膜吸收管中。
7.根据权利要求2所述的太阳能与余热互补发电装置，所述传热介质回路还包括：
低温罐，设置在所述内管出口和所述余热换热器之间，用于储存所述内管流出的低温传热介质；
高温罐，设置在所述余热换热器和所述内管入口之间，用于储存与动力余热进行换热后的高温传热介质；以及
至少一个循环泵，用于驱动所述传热介质沿所述传热介质回路流动；
其中，所述循环泵驱动所述传热介质从内管出口流出，依次流经低温罐、余热换热器和高温罐，回流至所述内管入口中。
8.根据权利要求2所述的太阳能与余热互补发电装置，所述动力单元还包括：储气装置，与所述气液分离器连接，用于储存所述气液分离器分离出的合成气。
9.一种太阳能与余热互补发电的调控运行方法，利用如上述权利要求1至8中任一项所述的太阳能与余热互补发电装置实现，包括：
在太阳辐照充足时，反应储运单元输送反应工质进入催化剂床层，该催化剂床层中的反应工质吸收太阳能进行反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入动力单元发电，并对过量的合成气进行储存，所述动力单元产生的动力余热与传热介质回路中的低温传热介质进行热交换，并对热交换后的高温传热介质进行储存；
在太阳辐照不足时，反应工质进入所述热化学燃料转化单元中催化剂床层吸收聚光太阳能发生热化学反应，同时高温传热介质流入所述内管中与所述催化剂床层进行热交换，辅助驱动所述催化剂床层中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入所述动力单元发电；
在太阳辐照为零时，高温传热介质流入所述内管中与所述催化剂床层进行热交换，独立驱动所述催化剂床层中的反应工质发生热化学转化反应，生成合成气，合成气通过所述反应储运单元进入所述动力单元发电。
10.根据权利要求9所述的太阳能与余热互补发电的调控运行方法，其中，通过设置储气装置和高温罐实现对合成气及高温动力余热的储存。
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| CN201810357152.5A CN108540090A (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 太阳能与余热互补发电装置及其调控运行方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103803491A (zh) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 中国科学院工程热物理研究所 | 中低温太阳能与化石燃料热化学互补的发电系统与方法 |
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