CN202883122U

CN202883122U - 功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置

Info

Publication number: CN202883122U
Application number: CN2012205812083U
Authority: CN
Inventors: 王振声; 张广明; 郭右利
Original assignee: DALIAN GREAT OCEAN NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: DALIAN GREAT OCEAN NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-11-06

Abstract

本实用新型所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，涉及一种太阳能光热发电领域的热电联产装置。是由压缩机、涡轮、回热器、燃烧室、发电机及连接管路所组成；其特征在于压缩机与涡轮同轴连接并与发电机相连接；压缩机通过管路与回热器的冷气输入端相连接，回热器的废气排出端通过管路与热能利用装置相连接，热气输出端通过管路与燃烧室的输入端连接，燃烧室的输出端与涡轮的输入端通过管路相连接，涡轮的输出端通过管路与回热器的废气输入端相连接；管路j与燃烧室形成并联管路；太阳能集热、储能设备与燃烧室组成串联和并联两种形式。

Description

功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置

技术领域

本实用新型所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，涉及一种太阳能光能发电领域的热电联产装置。

背景技术

目前现有的太阳能光热发电技术主要存在以下弊端:

1、太阳能的白天和夜间不连续性，夜晚无法发电，使设备闲置；

2、太阳能的不稳定性，即使在白天也存在各时间日照强度不同，天气、气候和季节都有直接的影响；

3、太阳能利用率低，发电效率低，传统采用蒸汽轮机效率低于15%，且没有其他的能量供利用；

4、通常在太阳能充足的区域，都是水资源比较匮乏，而传统的蒸汽轮机必须依靠水才能够运行，造成后期维护的成本增加；

5、不可以根据负荷大小进行调整分配，在日照充足时，发电量高，但无法利用，造成浪费。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置。用以解决现有技术中存在的：

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

本实用新型所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，是由压缩机、涡轮、回热器、燃烧室、发电机及连接管路所组成；其特征在于压缩机与涡轮同轴连接并与发电机相连接；压缩机通过管路a与回热器的冷气输入端相连接，回热器的废气输出端通过管路e与热能利用装置相连接，热气输出端连接的管路f的一端，管路f与管路b及管路i串联，管路i与燃烧室的输入端连接，燃烧室的输出端与涡轮的输入端通过管路c相连接，涡轮的输出端通过管路d与回热器的废气输入端相连接；管路j的一端与管路b相连接，另一端与管路c相连接，与燃烧室形成并联管路；管路p的一端与管路f相连接，另一端与太阳能集热、储能设备的一端相连接，太阳能集热、储能设备的另一端通过管路m与管路i及管路j之间连接，使太阳能集热、储能设备与燃烧室组成串联和并联两种形式。

本实用新型所述的太阳能集热、储能设备包括太阳能集热装置、定日镜群、储能装置及连接管路，太阳能集热装置与储能装置具有两种连接形式；一种形式为：太阳能集热装置的一端通过管路g与管路f连接，另一端通过管路n与管路m相连接，定日镜群与太阳能集热装置配合使用；储能装置的一端通过管路h与管路p相连接，另一端通过管路k与管路m相连接；储能装置与太阳能集热装置形成并联形式；另一种形式为：储能装置的一端通过管路p与管路f相连接，另一端通过管路k与管路m相连接；太阳能集热装置的一端通过管路g及管路n与储能装置相连接，定日镜群与太阳能集热装置配合使用。

本实用新型所述的热能利用装置为供暖设备、热水设备或制冷设备。

本实用新型所述的管路a、管路b、管路c、管路d、管路e、管路f、管路i及管路j上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。

本实用新型所述的管路g、管路h、管路p、管路m、管路n及管路k上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。

现有的燃气轮机设备是，空气首先被压缩机1吸入、压缩，沿管路a通过回热器3，继续被回热器加热，沿管路b进入燃烧室4，通过燃气燃烧继续加热并膨胀沿管路c至涡轮2，推动涡轮做功后沿管路d进入回热器3，给回热器3加热后尾气沿着管路e排放。回热器3主要是将排放尾气的热量吸收，传递给新压入的低温空气。空气沿管路c至涡轮2的做功过程中，由于涡轮与压缩机和发电机同轴，会推动压缩机运行和发电机发电，即维护系统运行，又进行电力输出。

本实用新型在现有的设备基础上增加了热能利用装置、太阳能集热装置及储能装置，而且太阳能集热装置及储能装置与现有设备具有两种连接方式，这样整体系统的运行方式就发生了改变。

第一种连接方式是太阳能集热装置与储能装置并联，再与燃烧室组成串联和并联两种形式，这种连接方式与有以下几种运行情况：

1、上午和下午太阳能不充足时，系统采用太阳能加热辅助，节约燃气的运行方式。系统运行的线路为，空气被压缩机吸入、压缩，沿管路a通过回热器，沿管路f与管路g运行至太阳能集热器,通过加热器预热后研管路n、管路m及管路i进入燃烧室,之后沿管路c进入涡轮做功,通过管路d进入回热器后,沿管路e进入热能利用装置进行烧热水、供暖和制冷应用，系统运行时管路p、管路h、管路k、管路b及管路j封闭。

2、临近中午太阳充足的情况，系统可使用太阳能单独进行发电，不需要燃气辅助情况。空气沿管路f与管路g正常进入太阳能集热器之后通过管路n、管路m、管路j及管路c进入涡轮做功，其余与第一种情况相同，此时管路p、管路h、管路k、管路b及管路i封闭

3、在正午太阳能充足情况或太阳能发电超出负载需求的情况时，需要进行储能，此时的运行线路为空气沿管路f及管路g进入太阳能集热器后沿管路n运行至分歧处，一部分沿管路m、管路j及管路c运行做功，与上一种情况相同，另一部分沿管路k进入储能装置，加热储能介质后沿管路h及管路p再进入7加热循环，也可直接排出进行热能利用。此时管路b及管路i关闭。

4、晚间无太阳能有储能的情况下，采用储能进行加热以节省燃气的运行方式，系统运行线路为，空气沿管路f进入管路p及管路h储能装置6，沿管路k、管路m及管路i进入燃烧室，沿管路c进入涡轮，此时关闭的管路为管路b、管路g、管路n及管路j。

5、在无太阳能和储能的情况下，系统采用原始的燃气轮机循环，空气沿管路f、管路b及管路i进入燃烧室，此时关闭管路为管路p、管路h、管路g、管路n、管路k、管路m及管路j。

第二种连接方式是太阳能集热装置先通过管路与储能装置连接，储能装置再与燃烧室组成串联和并联两种形式，这种连接方式与有以下几种运行情况：

1、在有太阳能的情况下，太阳能集热器通过传热介质、管路g及管路n将热能传递给储能装置。

2、储能充足的情况下，系统关闭管路b及管路i，空气延管路f、管路p、管路k、管路m、管路j及管路c进入涡轮直接做功。

3、在储能不充足的情况下，系统关闭管路b及管路j，空气延管路f管路p、管路k、管路m、管路i及管路c进入涡轮做功，燃气对最终温度进行调节。

4、在没有储能的情况下，空气延管路f、管路b、管路i及管路c运行，为正常的燃气轮机循环。

由上两种方式还可引申出其他方式：如：1；取消回热器的安装，管路a直接与管路f相连接；管路d直接与管路e相连接；2、去掉管路j，使太阳能集热、储能设备与燃烧室串联。

本实用新型的优点是显而易见的，主要表现在：

1、利用太阳能及储能与燃气混合发电，在有太阳能的情况下，使用太阳能发电并且存储多余的能量，没有太阳能情况下，先使用储能，在储能也利用完的情况下可以直接使用燃气发电，达到24小时连续发电，解决只依靠太阳能发电的不稳定性。

2、利用太阳能与燃气混合发电，在太阳能不充足的情况下，可使热空气先被太阳能加热后进入燃烧室，以节省燃气；在太阳能充足情况下可实现太阳能独立发电；在太阳能充足，发电量超过负载的情况下，可以将多余能量进行储能，避免浪费。

3、使用太阳能与燃气轮机相结合，综合效率高。在完全依靠太阳能情况下，发电效率可以轻松达到15%以上，热电联产综合效率达到50%；使用燃气的情况下，发电效率可以达到30%，热电联产综合效率达到70%；

4、燃气轮机使用热空气和燃气作为工作介质，无需使用水或导热油，不仅可以大幅降低投入成本和维护费用，还可避免污染。

5、系统发电和储能可根据负载进行调整，避免电力浪费。

本实用新型具有结构新颖、安装简便、使用方便、适于各种环境、节能减排、综合效率高等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

本实用新型共有9幅附图,其中：

附图1为现有普通燃气轮机的系统原理图；

附图2为有回热器时太阳能集热器与储能装置并联且与燃烧室组成串联和并联两种形式；

附图3为有回热器时太阳能集热器与储能装置并联且与燃烧室组成串联形式；

附图4为无回热器时太阳能集热器与储能装置并联且与燃烧室组成串联和并联两种形式；

附图5为无回热器时太阳能集热器与储能装置并联且与燃烧室组成串联形式；

附图6为有回热器时被太阳能集热器加热的储能装置与燃烧室组成串联和并联两种形式；

附图7为有回热器时被太阳能集热器加热的储能装置与燃烧室组成串联形式；

附图8为无回热器时被太阳能集热器加热的储能装置与燃烧室组成串联和并联两种形式；

附图9为无回热器时被太阳能集热器加热的储能装置与燃烧室组成串联形式。

在图中：1、压缩机2、涡轮3、回热器4、燃烧室5、发电机6、储能装置7、太阳能集热装置8、定日镜群9、热能利用装置10、管路a11、管路b 12、管路c 13、管路d 14、管路e 15、管路f 16、管路h 17、管路I 18、管路j 19、管路k 20、管路m 21、管路n 22、管路p 23、管路g。

具体实施方式1

本实用新型的具体实施例如附图2所示，是由压缩机1、涡轮2、回热器3、燃烧室4、发电机5及连接管路所组成；其特征在于压缩机1与涡轮2同轴连接并与发电机5相连接；压缩机1通过管路a10与回热器3的冷气输入端相连接，回热器3的废气输出端通过管路e14与热能利用装置9相连接，另热气输出端连接的管路f15的一端，管路f15与管路b11及管路i 17串联，管路i 17与燃烧室4的输入端连接，燃烧室4的输出端与涡轮2的输入端通过管路c12相连接，涡轮2的输出端通过管路d13与回热器3的废气输入端相连接；管路j18的一端与管路b11相连接，另一端与管路c12相连接，与燃烧室4形成并联管路；管路p22的一端与管路f15相连接，另一端与太阳能集热、储能设备的一端相连接，太阳能集热、储能设备的另一端通过管路m20与管路i17及管路j18之间连接，使太阳能集热、储能设备与燃烧室4组成串联和并联两种形式。

太阳能集热、储能设备包括太阳能集热装置7、定日镜群8、储能装置6及连接管路；太阳能集热装置7的一端通过管路g23与管路f15连接，另一端通过管路n21与管路m20相连接，定日镜群8与太阳能集热装置7配合使用；储能装置6的一端通过管路h16与管路p22相连接，另一端通过管路k19与管路m20相连接；储能装置6与太阳能集热装置7形成并联形式。

热能利用装置9为供暖设备、热水设备或制冷设备。

管路a10、管路b11、管路c12、管路d13、管路e14、管路f15、管路i17、管路j18、管路g23、管路h16、管路p22）、管路m20、管路n21及管路k19上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。

具体实施方式2

本实用新型的具体实施例如附图6所示，是由压缩机1、涡轮2、回热器3、燃烧室4、发电机5及连接管路所组成；其特征在于压缩机1与涡轮2同轴连接并与发电机5相连接；压缩机1通过管路a10与回热器3的冷气输入端相连接，回热器3的废气输出端通过管路e14与热能利用装置9相连接，另热气输出端连接的管路f15的一端，管路f15与管路b11及管路i17串联，管路i17与燃烧室4的输入端连接，燃烧室4的输出端与涡轮2的输入端通过管路c12相连接，涡轮2的输出端通过管路d13与回热器3的废气输入端相连接；管路j18的一端与管路b11相连接，另一端与管路c12相连接，与燃烧室4形成并联管路；管路p22的一端与管路f15相连接，另一端与太阳能集热、储能设备的一端相连接，太阳能集热、储能设备的另一端通过管路m20与管路i17及管路j18之间连接，使太阳能集热、储能设备与燃烧室4组成串联和并联两种形式。

太阳能集热、储能设备包括太阳能集热装置7、定日镜群8、储能装置6及连接管路；储能装置的一端通过管路p22与管路f15相连接，另一端通过管路k19与管路m20相连接；太阳能集热装置7的一端通过管路g23及管路n21与储能装置6相连接，定日镜群8与太阳能集热装置7配合使用。

热能利用装置9为供暖设备、热水设备或制冷设备。

管路a10、管路b11、管路c12、管路d13、管路e14、管路f15、管路i17；管路j18；管路g23、管路h16、管路p22、管路m20、管路n21及管路k19上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。

上述两种实施方式是两个基本形式，有上述两种基本形式可以变化出多种结构形式，如附图3、4、5是由具体实施方式1变化出的三种结构形式；附图7、8、9是由具体实施方式2变化出的三种结构形式。

以上所述，仅为本实用新型的较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其本实用新型的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，是由压缩机（1）、涡轮（2）、回热器（3）、燃烧室（4）、发电机（5）及连接管路所组成；其特征在于压缩机（1）与涡轮（2）同轴连接并与发电机（5）相连接；压缩机（1）通过管路a（10）与回热器（3）的冷气输入端相连接，回热器（3）的废气输出端通过管路e（14）与热能利用装置（9）相连接，热气输出端连接的管路f（15）的一端，管路f（15）与管路b（11）及管路i（17）串联，管路i（17）与燃烧室（4）的输入端连接，燃烧室（4）的输出端与涡轮（2）的输入端通过管路c（12）相连接，涡轮（2）的输出端通过管路d（13）与回热器（3）的废气输入端相连接；管路j（18）的一端与管路b（11）相连接，另一端与管路c（12）相连接，与燃烧室（4）形成并联管路；管路p（22）的一端与管路f（15）相连接，另一端与太阳能集热、储能设备的一端相连接，太阳能集热、储能设备的另一端通过管路m（20）与管路i（17）及管路j（18）之间连接，使太阳能集热、储能设备与燃烧室（4）组成串联和并联两种形式。

2.根据权利要求1所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，其特征在于所述的太阳能集热、储能设备包括太阳能集热装置（7）、定日镜群（8）、储能装置（6）及连接管路，太阳能集热装置（7）与储能装置（6）具有两种连接形式；一种形式为：太阳能集热装置（7）的一端通过管路g（23）与管路f（15）连接，另一端通过管路n（21）与管路m（20）相连接，定日镜群（8）与太阳能集热装置（7）配合使用；储能装置（6）的一端通过管路h（16）与管路p（22）相连接，另一端通过管路k（19）与管路m（20）相连接；储能装置（6）与太阳能集热装置（7）形成并联形式；另一种形式为：储能装置的一端通过管路p（22）与管路f（15）相连接，另一端通过管路k（19）与管路m（20）相连接；太阳能集热装置（7）的一端通过管路g（23）及管路n（21）与储能装置（6）相连接，定日镜群（8）与太阳能集热装置（7）配合使用。

3.根据权利要求1所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，其特征在于所述的热能利用装置（9）为供暖设备、热水设备或制冷设备。

4.根据权利要求1所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，其特征在于所述的管路a（10）、管路b（11）、管路c（12）、管路d（13）、管路e（14）、管路f（15）、管路i（17）及管路j（18）上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。

5.根据权利要求2所述的功率可调整的太阳能、燃气轮机和储能联合的热电联产装置，其特征在于所述的管路g（23）、管路h（16）、管路p（22）、管路m（20）、管路n（21）及管路k（19）上都装有由电气自动控制的开放及封闭开关。