CN112815555B - 光热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光热发电系统，属于太阳能发电技术领域，包括发电装置、储热装置、输出装置、蒸气发生装置和循环装置，循环装置能依次串联发电装置、储热装置和输出装置，以形成闭合循环的第一循环通路；循环装置还能依次串联储热装置和输出装置，以形成闭合循环的第二循环通路；发电装置能将光能转换为热能；在第一循环通路中，储热装置能吸收发电装置产生的部分热能，且输出装置能吸收发电装置产生的部分热能；在第二循环通路中，输出装置能吸收储热装置中的热能；输出装置还能与蒸气发生装置发生热交换。本发明提供的光热发电系统，解决了现有技术中光伏发电系统受光照的影响，无法持续发电，影响用电设备持续运行的问题。

Description

光热发电系统

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，更具体地说，是涉及一种光热发电系统。

背景技术

潜热储能又称作相变储能，潜热储能技术是利用潜热储能材料在相变(即凝固、融化、凝华、升华、凝结或气化)过程中释放与吸收热能来实现能量的储存。潜热储能材料分为低温相变材料(冰、石蜡等)和高温相变材料(金属、合金、高温熔化盐类及混合盐类等)，潜热储能材料能量密度较高，并且在相变过程中近似恒温。

目前，平原地区或低海拔地区最常用的发电装置为光伏发电系统，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能，光伏发电的电流大小与光照强度相关，在无光照或光照较弱时，光伏发电无法维持正常的运行，造成用电设备无法持续运作，影响产能效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光热发电系统，旨在解决现有技术中光伏发电系统受光照的影响，无法持续发电，影响用电设备持续运行的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种光热发电系统，包括：发电装置、储热装置、输出装置、蒸气发生装置和循环装置，所述循环装置能依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置，以形成闭合循环的第一循环通路；所述循环装置还能依次串联所述储热装置和所述输出装置，以形成闭合循环的第二循环通路；所述蒸气发生装置与所述输出装置连接；

所述发电装置能将光能转换为热能；

在所述第一循环通路中，所述储热装置能吸收所述发电装置产生的部分热能，且所述输出装置能吸收所述发电装置产生的部分热能；

在所述第二循环通路中，所述输出装置能吸收所述储热装置中的热能；

所述输出装置还能与所述蒸气发生装置发生热交换。

作为本申请另一实施例，所述储热装置包括箱体和填设于所述箱体内的第一储热工质，所述第一储热工质用于储存所述发电装置传递的热能。

作为本申请另一实施例，所述箱体内壁设有第一保温层。

作为本申请另一实施例，所述输出装置包括壳体和填设于所述壳体内的第二储热工质，所述第二储热工质用于储存所述发电装置传递的热能。

作为本申请另一实施例，所述壳体内壁设有第二保温层。

作为本申请另一实施例，所述蒸气发生装置包括：

换热器，与所述输出装置连接，用于吸收所述第二储热工质的热量；以及

水箱，与所述换热器连通，以通过所述换热器形成水蒸气。

作为本申请另一实施例，所述循环装置包括循环管和连接管，所述循环管依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所连接管的两端分别与所述循环管连接，以形成所述第二循环通路，所述连接管和所述循环管的连接处分别设有三通阀。

作为本申请另一实施例，所述循环装置包括循环管和连接管，所述循环管依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所连接管的两端分别与所述循环管连接，以形成所述第二循环通路；所述循环管上设有第一调节阀，所述连接管上设有第二调节阀，所述第一调节阀用于控制所述发电装置与所述储热装置之间的循环管，所述第二调节阀用于控制所述连接管。

作为本申请另一实施例，所述循环装置包括第一管路和第二管路，所述第一管路依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所述第二管路依次串联所述储热装置和所述输出装置，以形成所述第二循环通路。。

作为本申请另一实施例，所述第一管路和所述第二管路上分别设有控制阀。

本发明提供的光热发电系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明光热发电系统在有日光时将光能转换为电能，然后将电能转换为热能，将该热能通过循环装置依次传递给储热装置和输出装置，储热装置将吸收的热能储存，输出装置将吸收的热能一部分储存，另一部分传递给蒸气发生装置后，蒸气发生装置将热能转换为气体内能稳定输出，通过循环装置使热能持续的循环传递；在没有日光时，储热装置通过循环装置向输出装置传递热能，使输出装置持续稳定的向蒸气发生装置传递热能，保证蒸气发生装置稳定持续的输出蒸气。本发明使光伏发电系统不受光照的影响，能够持续发电，使用电设备能够持续稳定的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的光热发电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一采用的储热装置和输出装置的结构示意图；

图3为本发明实施例一采用的储热装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一采用的输出装置的结构示意图；

图5为本发明实施例一采用的壳体的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的光热发电系统的结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的光热发电系统的结构示意图。

图中：

1、发电装置 2、储热装置 201、箱体

202、第一储热工质 203、第一保温层 3、输出装置

301、壳体 302、第二储热工质 4、蒸气发生装置

401、水箱 402、换热器 403、水管

5、控制阀 6、第一调节阀 7、第二调节阀

9、第一管路 10、第二管路

11、循环管 12、连接管。 13、三通阀

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图6，现对本发明提供的光热发电系统进行说明。光热发电系统，包括发电装置1、储热装置2、输出装置3、蒸气发生装置4和循环装置，循环装置能依次串联发电装置1、储热装置2和输出装置3，以形成闭合循环的第一循环通路；循环装置还能依次串联储热装置2和输出装置3，以形成闭合循环的第二循环通路；蒸气发生装置4与输出装置3连接；

发电装置1能将光能转换为热能；

在第一循环通路中，储热装置2能吸收发电装置1产生的部分热能，且输出装置3能吸收发电装置1产生的部分热能；

在第二循环通路中，输出装置3能吸收储热装置2中的热能；

输出装置3还能与蒸气发生装置4发生热交换。

本发明提供的光热发电系统，与现有技术相比，本发明光热发电系统在有日光时将光能转换为电能，然后将电能转换为热能，将该热能通过循环装置依次传递给储热装置2和输出装置3，储热装置2将吸收的热能储存，输出装置3将吸收的热能一部分储存，另一部分传递给蒸气发生装置4后，蒸气发生装置4将热能转换为气体内能稳定输出，通过循环装置使热能在第一循环通路内持续的循环传递；在没有日光时，储热装置2通过循环装置向输出装置3传递热能，使输出装置3持续稳定的向蒸气发生装置4传递热能，保证蒸气发生装置4稳定持续的输出蒸气，通过循环装置使热能在第二循环通路内持续循环的传递。本发明使光伏发电系统不受光照的影响，能够持续发电，使用电设备能够持续稳定的工作。

优选的，发电装置1可以选用光热电站或光伏发电，光热电站由聚光集热环节、交换环节发电环节和储热环节组成，光热电站中聚光集热环节的聚光方式可以为槽式、塔式、碟式或菲涅尔式。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能。

优选的，采用光热电站进行发电时，采用郎肯循环机组进行发电。

作为本发明提供的光热发电系统的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，储热装置2包括箱体201和填设于箱体201内的第一储热工质202，第一储热工质202用于储存发电装置1传递的热能。

本实施例中发电装置1将光能转换为热能后，通过第一循环通路将热能传递给箱体201内的第一储热工质202，第一储热工质202将热能储存，在发电装置1不工作时输出储存的热能，使输出装置3维持持续工作。

需要说明的是，可以采用显热储热、相变储热或化学储热技术，根据选用的储热技术确定第一储热工质202，优选相变储热。

具体的，第一储热工质202为低温相变材料，可采用水、蒸汽矿物油或熔盐，熔盐可以选用矿物油熔盐或石英岩。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，箱体201内壁设有第一保温层203。

第一保温层203对箱体201进行保温，避免第一储热工质202储存的热能向外散发，造成热能损失。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图4及图5，输出装置3包括壳体301和填设于壳体301内的第二储热工质302，第二储热工质302用于储存发电装置1传递的热能。

本实施例中发电装置1将光能转换为热能后，通过第二循环通路将热能传递给壳体301内的第二储热工质302，第二储热工质302储存部分热能，并将另一部分热能传递给蒸气发生装置4，蒸气发生装置4将接收的热能转换为气体的内能，通过气体做功产生电能。输出装置3的储能作用，使发电装置1在不工作时，输出装置3能够及时将储存的热量传递给蒸气发生装置4，避免蒸气发生装置4中断吸收热能。

具体的，第二储热工质302可采用水、蒸汽矿物油或熔盐，熔盐可以选用矿物油熔盐或石英岩。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，图中未示出，壳体301内壁设有第二保温层。

第二保温层对壳体301进行保温，避免第二储热工质302储存的热能向外散发，造成热能损失。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，蒸气发生装置4包括换热器402和水箱401，换热器402与输出装置3连接，用于吸收第二储热工质302的热量；水箱401与换热器402连通，以通过换热器402形成水蒸气。

换热器402吸收第二储热工质302的热能，并将该热能对水箱401内的水加热，使水汽化形成水蒸气，并将水蒸气输出，水蒸气对外做功产生电能。

具体的，水箱401通过水管403与换热器402的进液端连接，使水箱401内的液体进入换热器402中，并通过水管403与换热器402的出液端连接，将水蒸气排出。

具体的，水箱401内的液体为纯净水，避免产生过多的杂质。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图7，循环装置包括循环管11和连接管12，循环管11依次串联发电装置1、储热装置2和输出装置3以形成第一循环通路，连接管12的两端分别与循环管11连接，以形成第二循环通路，连接管12和循环管11的连接处分别设有三通阀13。

发电装置1工作时，三通阀13连通循环管11，产生的热能通过循环管11依次传递给储热装置2和输出装置3，储热装置2将吸收的热能储存，输出装置3将吸收的热能一部分储存，另一部分传递给蒸气发生装置4。

发电装置1不工作时，三通阀13连通连接管12和循环管11，储热装置2通过连接管12和循环管11将热能传递给输出装置3，输出装置3将吸收的热能一部分储存，另一部分传递给蒸气发生装置4。

需要说明的是，输出装置3吸收的热能在发电装置1不工作时能及时对蒸气发生装置4输出热能，避免储热装置2向输出装置3传递热能的过程中蒸气发生装置4不能持续接收到热能，影响蒸气的输出。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，循环装置包括循环管11和连接管12，循环管11依次串联发电装置1、储热装置2和输出装置3以形成第一循环通路，连接管12的两端分别与循环管11连接，以形成第二循环通路；循环管11上设有第一调节阀6，连接管12上设有第二调节阀7，第一调节阀6用于控制发电装置1与储热装置2之间的循环管11，第二调节阀7用于控制连接管12。

循环管11单独工作时，第二调节阀7控制连接管12关闭，第一调节阀6开启，使发电装置1产生的热能沿循环管11依次传递给储热装置2和输出装置3；连接管12和循环管11形成的第二循环通路工作时，第一调节阀6关闭，第二调节阀7控制连接管12开启，使储热装置2产生的热能沿连接管12和循环管11在传递至输出装置3。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，循环装置包括第一管路9和第二管路10，第一管路9沿发电装置1、储热装置2和输出装置3依次首尾相连；第二循环通路包括第二管路10，第二管路10将储热装置2和输出装置3连接形成循环体系。

第一管路9和第二管路10相互独立，发电装置1产生的热能通过第一管路9依次传递给储热装置2和输出装置3，往复循环。发电装置1不工作时，第二管路10将储热装置内存储的热能传递给输出装置3，使输出装置3能够持续的接收热能。

优选的，第一管路9内设有第一导热介质，第二管路10内设有第二导热介质。

具体的，第一导热介质为低温熔融导热介质，优选矿物油熔盐或石英岩，相比水和蒸汽矿物油而言，矿物油熔盐和石英岩储热和传热效率更高。

具体的，第二导热介质为高温熔融导热介质，优选矿物油熔盐或石英岩，相比水和蒸汽矿物油而言，矿物油熔盐和石英岩储热和传热效率更高。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，第一管路9和第二管路10上分别设有控制阀5。

第一管路9工作时，第二管路10上的控制阀5关闭；第二管路10工作时，第一管路9上的控制阀5关闭，节约能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.光热发电系统，其特征在于，包括发电装置、储热装置、输出装置、蒸气发生装置和循环装置，所述循环装置能依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置，以形成闭合循环的第一循环通路；所述循环装置还能依次串联所述储热装置和所述输出装置，以形成闭合循环的第二循环通路；所述蒸气发生装置与所述输出装置连接；

所述发电装置能将光能转换为热能；

在所述第一循环通路中，所述储热装置能吸收所述发电装置产生的部分热能，且所述输出装置能吸收所述发电装置产生的部分热能；

在所述第二循环通路中，所述输出装置能吸收所述储热装置中的热能；

所述输出装置还能与所述蒸气发生装置发生热交换，所述输出装置包括壳体和填设于所述壳体内的第二储热工质，所述第二储热工质用于储存所述发电装置传递的热能；

所述循环装置包括第一管路和第二管路，所述第一管路依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所述第二管路依次串联所述储热装置和所述输出装置，以形成所述第二循环通路；或

所述循环装置包括循环管和连接管，所述循环管依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所述连接管的两端分别与所述循环管连接，以形成所述第二循环通路，所述连接管和所述循环管的连接处分别设有三通阀；或

所述循环装置包括循环管和连接管，所述循环管依次串联所述发电装置、所述储热装置和所述输出装置以形成所述第一循环通路，所述 连接管的两端分别与所述循环管连接，以形成所述第二循环通路；所述循环管上设有第一调节阀，所述连接管上设有第二调节阀，所述第一调节阀用于控制所述发电装置与所述储热装置之间的循环管，所述第二调节阀用于控制所述连接管。

2.如权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述储热装置包括箱体和填设于所述箱体内的第一储热工质，所述第一储热工质用于储存所述发电装置传递的热能。

3.如权利要求2所述的光热发电系统，其特征在于，所述箱体内壁设有第一保温层。

4.如权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述壳体内壁设有第二保温层。

5.如权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述蒸气发生装置包括：

换热器，与所述输出装置连接，用于吸收所述第二储热工质的热量；以及

水箱，与所述换热器连通，以通过所述换热器形成水蒸气。

6.如权利要求1所述的光热发电系统，其特征在于，所述第一管路和所述第二管路上分别设有控制阀。

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