CN202673593U - 槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统 - Google Patents

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詹扬
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魏春岭
闫凯
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武耀勇
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Abstract

本实用新型槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，包含槽式太阳能热发电系统和菲涅尔太阳能热发电系统；其中，菲涅尔太阳能热发电系统分为预热段菲涅尔太阳能热发电系统和过热段菲涅尔太阳能热发电系统；预热段菲涅尔太阳能热发电系统连接槽式太阳能热发电系统，槽式太阳能热发电系统再连接过热段菲涅尔太阳能热发电系统，过热段菲涅尔太阳能热发电系统再连接蒸汽轮发电机组，蒸汽轮发电机组发电后凝结水连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统。本实用新型与纯槽式相比，主蒸汽温度提高，发电效率提高，槽式太阳能集热场部分投资减小；与纯菲涅尔式相比，蒸发段由槽式太阳能蒸汽发生器承担，有效解决了菲涅尔蒸发段集热管内气液两相流的问题。此电站整体造价较低，且发电效率较高。

Description

槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，特别是一种太阳能热发电系统。
背景技术
现有技术中，关于槽式太阳能热发电技术与菲涅尔式太阳能发电技术概述如下。
1、槽式太阳能热发电技术。
槽式太阳能热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热流体，管中导热流体通过换热系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置。
槽式太阳能热发电系统主要包括以下五个子系统。
（1）集热子系统，是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。热接收器采用真空管式；跟踪方式采用一维跟踪，南北向布置方式。
（2）蒸汽发生子系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。工质为导热油，采用双回路，即接收器中导热油被加热后，进入蒸汽发生子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机系统发电。
（3）发电子系统，基本组成与常规发电设备类似，但需要配置一种专用控制装置，用于太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换，或用于太阳能加热系统与辅助能源加热系统混合工作。
（4）储热子系统，在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠热储能系统储存的能量维持系统正常运行一定的时间。
（5）辅助能源子系统。在夜间、阴天或其他无太阳光照射的情况下，可以采用辅助能源系统提供热量。
槽式太阳能热发电技术是目前世界上最成熟的，也是目前唯一实现商业化运行的太阳能热发电技术。槽式太阳能热发电技术的优势在于：系统结构紧凑，其太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式系统的要小30%左右；槽式抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的槽式抛物面聚光器加工简单，制造成本较低；太阳能槽式发电不需太高的建筑，其跟踪系统只需一维同轴跟踪即可实现多个集热器的实时跟踪，减少跟踪系统难度和费用。
目前，槽式太阳能热发电技术的主要技术制约难点是集热工质（导热油）受材料特性限制，只能加热至390℃左右，产生的蒸汽温度为370℃左右，发电子系统热效率较低；此外，导热油还存在高温分解、腐蚀，低温凝固等问题。
2、菲涅尔式太阳能发电技术。
菲涅尔太阳能热发电技术的聚光形式属于太阳能反射线聚焦形式。但其聚光方法却与槽式不同。菲涅尔太阳能热发电技术是利用具有跟踪太阳运动装置的主反射镜阵列将太阳光反射聚集到固定的具有二次曲面的二级反射镜和集热管上，集热管将太阳光的辐射能转化为热能，并加热集热管内高温高压的水或蒸汽，产生过热蒸汽推动汽轮机发电机组发电。
菲涅尔太阳聚光镜场由主镜场支架、主镜面场、太阳跟踪装置、二级反射镜、集热管、控制装置六个部分组成，其中二级反射镜和集热管组合起来又称为太阳能接收器。系统运行中，控制系统控制太阳跟踪装置驱动主镜场中的平面镜围绕其转动轴旋转，使太阳光被反射聚集到二级反射镜和集热管上，集热管吸收太阳能并转化为工质的热能，从而实现太阳能到热能的转化。
主镜场反射镜采用平板反射镜，平板反射镜与镜座经过机械连接具有微小的弧面，替代以前使用的曲面玻璃反射镜，避免了高成本投入。太阳能接受器不采用真空技术，接受器的受光孔用平板玻璃封接，避免因内外空气对流产生的对流换热损失。集热管可采用非真空集热管技术，二级反射镜具有保温隔热的设计结构以降低因集热管热辐射和二级反射镜热传导造成的热量损失。主镜场的镜阵列水平放置，平面镜关于转动轴对称，镜场的风载比槽式系统要小得多，因此主镜场支架设计简单，所用材料的重量轻，成本低。
线聚焦太阳能热发电系统结构紧凑，其太阳能聚光集热装置的占地面积小，加工制造聚光集热装置所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的抛物面聚光器或平面反射镜加工简单，耗材少，制造成本较低。
目前，菲涅尔式太阳能热发电技术的主要技术制约难点菲涅尔聚焦技术热损失比槽式和塔式要大；菲涅尔集热管在蒸发段内存在气液两相流，蒸汽和凝水状态参数变化较大，使得集热管内水力特征复杂，在阀门或管件拐弯处形成水击，发出噪声产生震动，严重时候损坏管道接口的严密性和管路支架。
目前世界上槽式太阳能热发电系统已实现了商业化运行，菲涅尔太阳能热发电系统已完成了示范运行，正在逐步实现进行商业化运行。因此，槽式和菲涅尔式太阳能热发电技术在目前的技术条件下更加具有实用性和可行性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，将槽式太阳能热发电与菲涅尔式太阳能热发电相结合，充分发挥各自的特长，互为补充。太阳能热发电汽水系统可分为预热段、蒸发段和过热段。槽式太阳能热发电可承担蒸发段，菲涅尔式太阳能热发电承担预热段和过热段。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
一种槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，包含槽式太阳能热发电系统和菲涅尔太阳能热发电系统；其中，菲涅尔太阳能热发电系统分为预热段菲涅尔太阳能热发电系统和过热段菲涅尔太阳能热发电系统；预热段菲涅尔太阳能热发电系统连接槽式太阳能热发电系统，槽式太阳能热发电系统再连接过热段菲涅尔太阳能热发电系统，过热段菲涅尔太阳能热发电系统再连接蒸汽轮发电机组，蒸汽轮发电机组发电后连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统。
该预热段菲涅尔太阳能热发电系统通过预热给水管与蒸汽发生系统连接；槽式太阳能热发电系统包含集热子系统，集热子系统与蒸汽发生系统通过导热油管和导热油回油管连接；该蒸汽发生系统通过第一过热蒸汽管与过热段菲涅尔太阳能热发电系统连接；过热段菲涅尔太阳能热发电系统通过第二过热蒸汽管与蒸汽轮发电机组连接；蒸汽轮发电机组通过给水管连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统。
本实用新型的有益效果是：槽式太阳能热发电与菲涅尔太阳能热发电相结合，蒸汽可加热至次高温高压参数。与纯槽式相比，主蒸汽温度提高，电效率提高，集热场部分投资减小；与纯菲涅尔式相比，蒸发段由槽式太阳能蒸汽发生器承担，有效解决了菲涅尔蒸发段集热管内气液两相流的问题。本实用新型最大的发挥各自系统的优点，提高了蒸汽的品质，提高了发电效率，减小了投资；此电站整体造价较低，且发电效率较高。
附图说明
图1是本实用新型系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，包含槽式太阳能热发电系统和菲涅尔太阳能热发电系统；其中，菲涅尔太阳能热发电系统分为预热段菲涅尔太阳能热发电系统1和过热段菲涅尔太阳能热发电系统4；预热段菲涅尔太阳能热发电系统1连接槽式太阳能热发电系统，槽式太阳能热发电系统再连接过热段菲涅尔太阳能热发电系统4，过热段菲涅尔太阳能热发电系统4再连接蒸汽轮发电机组5，蒸汽轮发电机组5连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统1，发电后凝结水流到预热段菲涅尔太阳能热发电系统。
槽式太阳能热发电系统包含集热子系统2，集热子系统2与蒸汽发生系统3通过导热油管11和导热油回油管21连接；该预热段菲涅尔太阳能热发电系统1通过预热给水管12与蒸汽发生系统3连接；该蒸汽发生系统3通过第一过热蒸汽管13与过热段菲涅尔太阳能热发电系统4连接；过热段菲涅尔太阳能热发电系统4通过第二过热蒸汽管23与蒸汽轮发电机组5连接；蒸汽轮发电机组5通过给水管22连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统1。
自除氧器来给水在预热段菲涅尔集热管中预热，加热至至饱和温度，送至槽式太阳能蒸汽发生器，产生微过热蒸汽，微过热蒸汽送至过热段菲涅尔式集热管，进一步过热，可加热至约460℃，过热蒸汽送至汽轮发电机组发电。

Claims (2)

1.一种槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，其特征在于，包含槽式太阳能热发电系统和菲涅尔太阳能热发电系统；
其中，菲涅尔太阳能热发电系统分为预热段菲涅尔太阳能热发电系统和过热段菲涅尔太阳能热发电系统；
预热段菲涅尔太阳能热发电系统连接槽式太阳能热发电系统，槽式太阳能热发电系统再连接过热段菲涅尔太阳能热发电系统，过热段菲涅尔太阳能热发电系统再连接蒸汽轮发电机组，蒸汽轮发电机组连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统。
2.如权利要求1所述的槽式与菲涅尔太阳能热混合发电系统，其特征在于，该预热段菲涅尔太阳能热发电系统通过预热给水管与蒸汽发生系统连接；
槽式太阳能热发电系统包含集热子系统，集热子系统与蒸汽发生系统通过导热油管和导热油回油管连接；
该蒸汽发生系统通过第一过热蒸汽管与过热段菲涅尔太阳能热发电系统连接；
过热段菲涅尔太阳能热发电系统通过第二过热蒸汽管与蒸汽轮发电机组连接；
蒸汽轮发电机组通过给水管连接预热段菲涅尔太阳能热发电系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104197531A (zh) * 2014-08-06 2014-12-10 宋亮 线性太阳能集热发电系统
EP3266510A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-10 Linde Aktiengesellschaft Process engineering arrangement and method for operating a process engineering arrangement

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