CN203770043U - 一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，供油系统连接太阳能热聚光集热系统，太阳能热聚光集热系统连接蒸汽发生装置，蒸汽发生装置产生的蒸汽送入汽轮发电机组，汽轮发电机组发电后的乏气送入供暖或制冷系统，供油系统包括导热油储罐，导热油储罐的入口连接注油泵，导热油储罐的出口连接膨胀槽，膨胀槽出口连接油气分离器，油气分离器出口连接导热油循环泵，导热油循环泵出口连接太阳能热聚光集热系统。通过熔盐储热或化石燃料补燃系统与膨胀槽技术，从而实现发电、供暖或制冷的综合利用，成为不间断供电、供暖或制冷的可再生能源的重要形式，为建设自然、友好、和谐的社会做出贡献。

Description

一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统

技术领域

本实用新型属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统。

背景技术

随着经济发展和社会的进步，人们对能源的需求也日益增多。利用可再生能源成为人们的最佳选择。太阳能

热以其洁净、高效、广阔的前景在新能源的开发研究中占据首要地位。它具有以下优点：

1.太阳能热的储量极为丰富。太阳每秒钟放射的能量相当于160×1021kW，虽然其中只有极微小的部分（约22亿分之一）到达地球，但据此计算，一年内到达地面的太阳能热总量折合成标准煤仍约1.892×1017t，是目前世界主要能源探明储量的一万倍；

2.太阳能热是一种洁净能源。在开发和利用过程中，不会影响生态平衡，在环境问题日益严重的今天非常难得；

3.太阳能热具有普遍性。太阳能分布广泛，可以就地开发，不存在运输问题，尤其是对交通不发达的偏远地区更具有利用价值；

4.太阳能热取之不尽，用之不竭。据估计。在过去漫长的11亿年中，太阳仅消耗了它自身的2%。

当然，太阳能热也有它的不足之处，主要表现在：

1.能源密度低。虽然太阳能的储量很丰富，但是即使在日照较好的地方，地面上一平方米的面积所接收的能量只有1千瓦左右，要想满足使用要求，往往需要相当大的采光面积，从而使成本增加；

2.间断性和不稳定性。太阳能的强度随着季节、气候、昼夜的变化而不同，这对太阳能热的利用是不利的；

3.太阳能热利用设备的效率低和成本高。这些是一直以来限制太阳能热利用的瓶颈，但太阳能热以其巨大优势在新能源的利用开发中占据重要地位。

随着新型材料、电子技术等高科技的高速发展，先进的技术为太阳能热的有效利用提供了条件。人们将太阳辐射能收集、转换成可直接利用的能源，使太阳能的利用得到相当大的发展。其中利用太阳能发电就是对太阳能的最好利用。在利用太阳能发电方面，一种是利用光电效应将太阳能直接转化电能存储起来的光伏发电技术。另一种是通过聚集太阳能热，推动发电机发电，即太阳能热发电。与光伏发电相比，太阳能热发电可以更高效地利用太阳的能量进行发电。

太阳能具有间歇性及不稳定性的特点，因此利用太阳能热发电存在工艺系统不稳定、换热介质（导热油）温度变化而产生体积膨胀（或收缩）的容纳（或补偿）、太阳能热综合利用率低的问题。研发高效、稳定的聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，可有效解决制约我国经济和社会发展的能源和环境问题，使我国的能源科技逐渐走在世界前列。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决太阳能热发电系统不稳定和综合利用率低的问题，提供一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统。

为实现以上目的，本实用新型提供一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，包括太阳能热聚光集热系统、供油系统、蒸汽发生装置、汽轮发电机组、供暖或制冷系统，供油系统连接太阳能热聚光集热系统，太阳能热聚光集热系统连接蒸汽发生装置，蒸汽发生装置产生的蒸汽送入汽轮发电机组，汽轮发电机组发电后的乏气送入供暖或制冷系统，供油系统包括导热油储罐，导热油储罐的入口连接注油泵，导热油储罐的出口连接膨胀槽，膨胀槽出口连接油气分离器，油气分离器出口连接导热油循环泵，导热油循环泵出口连接太阳能热聚光集热系统。

进一步地，所述蒸汽发生装置包括预热器，预热器依次连接蒸汽发生器和过热器。

进一步地，还包括用于储存太阳能热聚光集热系统热量的熔盐储热系统。

进一步地，还包括可向蒸汽发生装置提供热量的化石燃料补燃系统。

进一步地，所述太阳能热聚光集热系统为槽式太阳能聚光集热、线性菲涅尔聚光集热或碟式聚光集热中的单独一种或多种的组合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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 为聚光太阳能热分布式能源综合利用系统结构图；

图中：1. 注油泵；2.膨胀槽；3.油气分离器；4. 太阳能热聚光集热系统；5.预热器；6.蒸汽发生器；7.过热器；8.导热油储罐；9.导热油循环泵；10. 蒸汽汽轮机；11.汽水换热器；12.凝结水箱；13.凝结水泵；14. 低压加热器；15.除氧器；16.给水泵；17.熔盐储热系统；18.化石燃料补燃系统；19.油水换热器；20.减速机；21.发电机；22.阀门。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

参照图1，本实用新型提供一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，包括太阳能热聚光集热系统4、供油系统、蒸汽发生装置、汽轮发电机组、供暖或制冷系统，供油系统连接太阳能热聚光集热系统4，太阳能热聚光集热系统4连接蒸汽发生装置，蒸汽发生装置产生的蒸汽送入汽轮发电机组，汽轮发电机组发电后的乏气送入供暖或制冷系统，供油系统包括导热油储罐8，导热油储罐8的入口连接注油泵1，导热油储罐8的出口连接膨胀槽2，膨胀槽2出口连接油气分离器3，油气分离器3出口连接导热油循环泵9，导热油循环泵9出口连接太阳能热聚光集热系统4。

优选地，所述蒸汽发生装置包括预热器5，预热器5依次连接蒸汽发生器6和过热器7。用以高温的导热油与水进行换热，产生过热蒸汽。

优选地，还包括用于储存太阳能热聚光集热系统4热量的熔盐储热系统17。所述熔盐储热系统17是储热熔盐罐。当蒸汽汽轮机10所需热负荷低于聚光集热系统能够提供的热负荷时，多余的热量存储于熔盐储热系统17；当夜间或阴雨天时，聚光集热系统不能提供的热负荷时，熔盐储热系统17可提供蒸汽汽轮机10或油水换热器19所需热负荷。

优选地，还包括可向蒸汽发生装置提供热量的化石燃料补燃系统18。化石燃料补燃系统18是煤气锅炉或燃煤锅炉，当夜间或阴雨天时，聚光集热系统不能提供的热负荷时，化石燃料补燃系统18可提供汽轮机或油水换热器19所需热负荷。

优选地，所述太阳能热聚光集热系统4为槽式太阳能聚光集热、线性菲涅尔聚光集热或碟式聚光集热中的单独一种或多种的组合。用以吸收太阳辐射能，从而产生高温的导热油。

所述导热油循环泵9是将导热油循环起来所用的泵，将导热油不断地送入太阳能热聚光集热系统4加热，用来克服循环系统的压力降，提供导热油闭路循环的动力。所述油水换热器19用于当供暖期所需热负荷较大时，高温的导热油与水进行换热产生热水，满足供暖需求。所述导热油储罐8主要用于存储与回收膨胀槽2溢流的导热油，并提供系统需要补充的导热油；所述注油泵1的作用是：（1）将外来的导热油输入到膨胀槽2或导热油储罐8；（2）将导热油储罐8的导热油输送到膨胀槽2内，及时补充系统所需的导热油；（3）排出系统中的导热油。

所述膨胀槽2的作用是：（1）储存导热油，为分布式聚光集热系统补充导热油；（2）用作导热油因温度变化而产生体积膨胀（或收缩）进行容纳（或补偿），起到缓冲作用；（3）收集和排放系统运行时从油气分离器3逸出的气体，帮助系统排气和脱水；（4）稳定导热油系统的压力；（5）隔绝系统中热的导热油与空气的接触，减少空气中氧气对热油的氧化分解，延长导热油的使用寿命，同时也可减少系统内热导热油的蒸发损失。（6）当因停电等而紧急停运系统时，可通过膨胀槽2内的冷态导热油，对系统内的热油进行置换，防止导热油超温过热。

本实用新型所述聚光太阳能热分布式能源综合利用系统采用集中控制的方式，实行对太阳能热聚光集热系统4、蒸汽发生装置、蒸汽汽轮机10、电气、除氧给水系统等的集中监视和控制。蒸汽汽轮机10自动调节系统根据目前国内汽轮发电机组的可控性和实际运行情况考虑。

由于太阳辐照的周期性和受天气影响的敏感性，上述聚光太阳能热分布式能源综合利用系统汽轮发电机组运行模式比传统火电要复杂。这种特性要求蒸汽汽轮机10有足够滑压范围运行性能的同时，还要保证蒸汽所需热量在不同热源之间的快速切换。基于此类特殊性，本系统可实现以下（不限）运行模式。

模式1：非供暖或制冷期。当蒸汽汽轮机10所需热负荷与太阳能热聚光集热系统4能够提供的热负荷匹配时，包括注油泵1，通过导热油介质管道向膨胀槽2注油、膨胀槽2出口通过导热油介质管道连接油气分离器3、太阳能热聚光集热系统4、预热器5、蒸汽发生器6、过热器7、导热油储罐8、导热油循环泵9。通过注油泵1注油，膨胀槽2的油位达到一定时，整个导热油介质管道已经充满导热油，启动导热油循环泵9，建立导热油循环，导热油通过太阳能热聚光集热系统4不断吸收太阳的辐射能热，产生高温的导热油。过热器7的蒸汽出口端通过汽水介质管道连接蒸汽汽轮机10、汽水换热器11、凝结水箱12、凝结水泵13、低压加热器14、除氧器15、给水泵16、预热器5汽水入口端、蒸汽发生器6汽水入口端、过热器7汽水入口端。高温的导热油通过预热器5、蒸汽发生器6、过热器7与水进行换热，产生的过热蒸汽供蒸汽汽轮机10，通过减速机20驱动发电机21发电供用户。导热油通过导热油介质管道连接系统设备形成导热油循环；汽水通过汽水介质管道连接系统设备形成汽水循环。这样，组合在一起构成太阳能热发电装置。运行期间，导热油的损耗量可通过注油泵1进行补充。

模式2：非供暖或制冷期。当蒸汽汽轮机10所需热负荷低于太阳能热聚光集热系统4能够提供的热负荷时，熔盐储热系统17通过导热油介质管道及阀门22亦接入导热油循环系统中，其余结构同模式1。太阳能热聚光集热系统4与发电系统通过换热系统相连，组合在一起构成太阳能热发电装置，多余热量存储于熔盐储热系统17中。

模式例3：非供暖或制冷期。当夜间或阴雨天时，太阳能热聚光集热系统4不能提供的热负荷时，化石燃料补燃系统18，即煤气锅炉或燃煤锅炉可选的连入系统，其余结构同模式2。此时，由熔盐储热系统17或化石燃料补燃系统18提供蒸汽汽轮机10所需热负荷，实现了连续、稳定、可靠的发电供用户。

模式例4：供暖或制冷期。当蒸汽汽轮机10所需热负荷与太阳能热聚光集热系统4能够提供的热负荷匹配时，蒸汽汽轮机10乏汽出口经汽水换热器11与制冷或供暖系统相连，进行供暖或制冷，其余结构同模式1。用于发电、供暖或制冷的综合利用，热能按照温度梯度实现梯级利用，达到最优用能效率。

模式例5：供暖或制冷期。当蒸汽汽轮机10所需热负荷低于太阳能热聚光集热系统4能够提供的热负荷时，蒸汽汽轮机10乏汽出口经汽水换热器11系与制冷或供暖系统相连，进行供暖或制冷，其余结构同模式2，多余热量存储于熔盐储热系统17中。

模式例6：供暖或制冷期。当夜间或阴雨天时，太阳能热聚光集热系4不能提供的热负荷时，蒸汽汽轮机10乏汽出口经汽水换热器11系与制冷或供暖系统相连，进行供暖或制冷，其余结构同模式3，由熔盐储热系统17或化石燃料补燃系统18提供蒸汽汽轮机10所需热负荷，实现了连续、稳定、可靠的发电、供暖或制冷供用户。

模式例7：供暖或制冷期.当所需热量或冷量较大时，将油水换热器19接入系统，其余结构同模式4。高温的导热油直接进入油水换热器19与汽水换热，热水补供供暖或制冷系统。

模式例8：所述太阳能热聚光集热系统4的方式为槽式太阳能聚光集热、线性菲涅尔聚光集热或碟式聚光集热中的单独一种或多种方式组合。其余结构可同上述任何一模式。

与现有技术相比，本实用新型所述一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，包括太阳能热聚光集热系统4、蒸汽发生装置、汽轮发电机组、汽水换热器11、膨胀槽2、油水换热器19、熔盐储热或化石燃料补燃系统18、导热油储罐8、供暖或制冷系统，将太阳能热经过太阳能热聚光集热系统4汇聚，加热导热油；经过蒸汽发生装置，得到过热蒸汽提供给汽轮发电机组或工业、工艺热用户；蒸汽汽轮机10的乏汽经过换热系统，汽水换热器11的热水端与供暖或制冷系统相连，进行供暖或制冷，使太阳能热聚光集热系统4收集热量按照温度梯度实现梯级利用，达到最优用能效率，提高了新能源在分布式能源系统中一次能源供应的比重，降低了分布式能源系统对传统化石能源的依赖，从而实现连续、稳定、可靠的用于发电、供暖或制冷的综合利用，成为不间断供电、供暖或制冷的可再生能源的重要形式，有利于缓解面临的能源、环境的压力。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，包括太阳能热聚光集热系统、供油系统、蒸汽发生装置、汽轮发电机组、供暖或制冷系统，供油系统连接太阳能热聚光集热系统，太阳能热聚光集热系统连接蒸汽发生装置，蒸汽发生装置产生的蒸汽送入汽轮发电机组，汽轮发电机组发电后的乏气送入供暖或制冷系统，供油系统包括导热油储罐，导热油储罐的入口连接注油泵，导热油储罐的出口连接膨胀槽，膨胀槽出口连接油气分离器，油气分离器出口连接导热油循环泵，导热油循环泵出口连接太阳能热聚光集热系统。

2.根据权利要求1所述的一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，其特征在于：所述蒸汽发生装置包括预热器，预热器依次连接蒸汽发生器和过热器。

3.根据权利要求1或2所述的一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，其特征在于：还包括用于储存太阳能热聚光集热系统热量的熔盐储热系统。

4.根据权利要求1或2所述的一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，其特征在于：还包括可向蒸汽发生装置提供热量的化石燃料补燃系统。

5.根据权利要求1或2所述的一种聚光太阳能热分布式能源综合利用系统，其特征在于：所述太阳能热聚光集热系统为槽式太阳能聚光集热、线性菲涅尔聚光集热或碟式聚光集热中的单独一种或多种的组合。