CN203827289U

CN203827289U - 一种光热电站光伏辅助发电系统

Info

Publication number: CN203827289U
Application number: CN201420186197.8U
Authority: CN
Inventors: 刘阳
Original assignee: BEIJING ZHAOYANG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHAOYANG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2024-04-16

Abstract

本实用新型公开了一种光热电站光伏辅助发电系统，包括光热发电系统和光伏辅助发电系统，所述光热发电系统包括反射镜镜场、接收装置，其特征在于，所述光伏辅助发电系统包括在所述接收装置的上部向阳位置布置的光伏电池板。本实用新型通过在接收装置的上部向阳位置布置光伏电池板，可收集因接收装置遮挡无法到达反射镜镜场的太阳光线进行光伏发电，提供光热电站孤网运行的所需电力，另一方面，在电网出现故障的情况下，可利用光伏辅助发电系统存储的电能，为光热发电系统常规设备提供电力，启动光热发电系统，实现光热电站的运行，并进而恢复整个电网系统的电力。

Description

一种光热电站光伏辅助发电系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种光热电站光伏辅助发电系统。

背景技术

随着人们对电能的依赖程度越来越大，必然要求电网有较高的供电安全可靠性，但由于影响电力系统安全稳定运行的因素极为复杂，如电网本身结构的复杂性、短路电流超标、电压稳定等问题以及如自然灾害、人为因素等偶然因素的影响，对电网的安全稳定运行构成了较大的威胁，多设备同时或相继故障导致大面积停电事故。当发生电网大面积停电或电网全停电事故时，需实施电力系统的重构，即黑启动，黑启动的最终目的是要快速恢复供电。目前的常用的黑启动方法是通过柴油发电机组驱动待启动发电机组的各种辅助系统，从而使待启动发电机组恢复正常运转，通常是以柴油发电机带动小发电机，然后启动大发电机，并逐步恢复负荷，故耗时长，负荷恢复的快速性也难以得到保证；且柴油发电机引擎排放的黑烟、有毒气体对环境造成严重的污染，对人们的身体造成不同程度的伤害。寻找一种安全、清洁、无污染的黑启动电源是目前需要迫切解决的问题。

太阳能作为一种洁净、环保的能源，长期以来受到各国的开发和利用，太阳能发电技术包括光热发电和光伏发电，其中，太阳能光热发电是实现大功率发电、替代常规能源的最为经济的手段之一，其通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），再加热水形成蒸汽带动或直接带动发电机发电。对于企业、工业来说，如从网上取电，则会损失很多利润，很多企业为降低成本，建设自备光热电厂实施孤网运行；但光热电厂的启动仍然需要从电网取电。

因此，为保证在电网出现故障时，能通过黑启动方案恢复整个发电系统的正常运转以及实现独立运行的光热电站的自主启动，无需外部电网的辅助，现提出一种光热电站光伏辅助发电系统。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题，公开了一种光热电站光伏辅助发电系统，包括光热发电系统和光伏辅助发电系统，所述光热发电系统包括反射镜镜场、接收装置，其特征在于，所述光伏辅助发电系统包括在所述接收装置的上部向阳位置布置的光伏电池板。

所述接收装置包括复合抛物聚光器（CPC）反射罩，将由反射镜镜场反射的未能到达接收装置上的太阳光线重新聚焦到接收装置上，减少热量的散失，提高集热效率。

在所述复合抛物聚光器（CPC）反射罩的外表面布置保温层，避免热量的散失；并在所述保温层的外部包覆外蒙皮，用于固定复合抛物聚光器（CPC）反射罩。

在所述外蒙皮的上部垂直往上向阳位置布置光伏电池板，所述光伏电池板与所述外蒙皮之间的垂直距离大于100mm，可接收被接收装置遮挡无法到达反射镜场的太阳光线，进行光伏发电。该光伏电池板的宽度值所述光伏电池板的宽度值选择边界条件为任何时候不造成反射镜镜场上形成挡光阴影情况下的最大宽度值。

所述接收装置布置在所述反射镜镜场的焦线位置，增加集热管接收的太阳光量，提高集热效率。

本实用新型的光伏辅助发电系统提供光热发电系统孤网运行的所需的启动电力。此外，在电网出现故障的情况下，所述光伏辅助发电系统为光热发电系统常规设备提供电力，所述光伏辅助发电系统作为黑启动电源，恢复电网正常运行。

本实用新型通过在接收装置的上部向阳位置布置光伏电池板，可收集因接收装置遮挡无法到达反射镜镜场的太阳光线进行光伏发电，提供光热电站孤网运行的所需电力，另一方面，在电网出现故障的情况下，可利用光伏辅助发电系统存储的电能，为光热发电系统常规设备提供电力，启动光热发电系统，实现光热电站的运行，并进而恢复整个电网系统的电力。

附图说明

图1为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的第一实施例结构示意图。

图2为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的第二实施例结构示意图。

图3为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的系统原理图。

图4为本实用新型的光伏辅助发电系统的系统原理图。

具体实施方式

图1为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的第一实施例结构示意图，如图1所示，光热电站光伏辅助发电系统，包括光热发电系统和光伏辅助发电系统，光热发电系统包括反射镜镜场101和接收装置；光伏辅助发电系统包括在接收装置的上部向阳位置布置的光伏电池板106，所述接收装置包括复合抛物聚光器（CPC）反射罩103。此外，该接收装置还包括接收管102，该反射罩103外表面包覆的保温层104，以及在保温层104的外部布置的外蒙皮105。此外，在外蒙皮105的上部垂直往上向阳的位置还布置光伏电池板106，且外蒙皮105与光伏电池板106之间间隔一定距离,例如二者之间的具体为大于100mm，以进一步减少光热接收装置热量释放对光伏电池板106的热量释放，保证光伏电池板106的高效发电（温度越高，效率越低）。

反射镜镜场101为传统菲涅耳式，其由平行布置的反射镜镜条组成，多个反射镜镜条东西方向上规律阵列布置，多个反射镜镜条将太阳光反射汇聚于相同空间内，形成共同的焦线，在反射镜镜场101的焦线位置布置接收装置。在该接收装置中，接收管102接收由反射镜反射的太阳光和由复合抛物聚光器（CPC）反射罩103聚焦的太阳光，并将其转化为热量，接收管内部的传热介质吸收热量，温度升高，最终将热量传递给储热系统或推动汽轮机发电。布置在外蒙皮105上部垂直往上向阳位置的光伏电池板106接收部分太阳光，进行光伏发电，提供光热发电系统孤网运行的所需电力，此外，在电网出现故障时，还可将该光伏辅助发电系统作为黑启动电源，为光热发电系统常规设备提供电力，启动光热发电系统，进而恢复整个电网系统。

图2为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的第二实施例结构示意图，如图2所示，光热电站光伏辅助发电系统，包括光热发电系统和光伏辅助发电系统，光热发电系统包括反射镜镜场和接收装置；光伏辅助发电系统包括在接收装置的上部向阳位置布置的光伏电池板，所述接收装置包括复合抛物聚光器（CPC）反射罩203。此外，该接收装置包括接收管202，接收管202的外部布置复合抛物聚光器（CPC）反射罩203，并在该反射罩203的外表面包覆保温层204，并在保温层204的外部布置外蒙皮205，用于固定复合抛物聚光器（CPC）反射罩203，并在外蒙皮205的上部垂直往上向阳的位置布置光伏电池板206，且外蒙皮205与光伏电池板206之间间隔一定距离，例如大于100mm，以保持光伏电池板的良好散热；接收装置整体被固定在支撑结构207上。

多个反射镜201阵列布置，整体呈东西轴方向倾斜布置，组成反射镜镜场。太阳光经反射镜201反射一部分被接收管202吸收，接收管202接收太阳光并将其转化为热量，接收管202内部的传热介质吸收热量，温度升高，最终将热量传递给储热系统或推动汽轮机发电。另一部分太阳光被反射镜201反射至复合抛物聚光器（CPC）反射罩203内，但未直接被接收管202吸收，该复合抛物聚光器（CPC）反射罩203将该部分太阳光重新聚焦到接收管202上，从而减少热量散失，提高集热效率。复合抛物聚光器（CPC）反射罩203的外表面包覆保温层204，将热量保存在反射罩203内，减少与环境之间的热交换。接收装置位于反射镜镜场的焦线位置，整体被固定在支撑结构207上。但仍有一部分太阳光因接收装置的遮挡无法被反射镜镜场接收，为提高太阳辐射的利用率，考虑到在外蒙皮205的上部垂直往上向阳的位置布置光伏电池板206，进行光伏发电。在光伏电池板背部布置散热片，保证光伏电池板的良好散热，避免热量过高对光伏电池板的损害。通过该光热电站光伏辅助发电系统，可充分利用太阳辐射进行光热发电和光伏发电；在光热发电系统因故障停运的情况下，也可启动光伏辅助发电系统机组，提供光热电站孤网运行所需的电力，带动无自启动能力的光热发电系统，实现整个系统的恢复。

图3为本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统的系统原理图。如图3所示，光热发电系统包括由反射镜镜场、接收装置组成的太阳能收集装置301、进汽阀302、汽轮机303、发电机304、储热装置305、冷凝器306、冷却装置307、泵308。接收装置中的接收管接收反射镜镜场反射的太阳光和聚光器反射罩聚焦的光线，接收管内部的传热介质吸收热量、温度升高，产生过热蒸汽，通过进汽阀302调节使得一部分过热蒸汽进入汽轮机303，膨胀做功带动发电机304发电，为负载提供所需电力，做功后的蒸汽进入冷凝器306，并进一步输送至冷却装置307，经冷却后再通过泵308输送送至接收管内循环使用；剩余的过热蒸汽进入储热装置305进行热量存储。在夜晚或镜场不工作情况下，从储热装置305取热，推动汽轮机303膨胀做功带动发电机304发电。需要说明的是，图3中所示设备的启动电源都可依赖光伏辅助发电系统提供电力，图3只是显示其中部分设备。

在光热电站停止运行后，重新启动光热系统时，可依靠光伏辅助发电系统309为进汽阀302、泵308等光热发电系统常规设备提供电力，无需依赖外部电网，既可完成光热电站的稳定运行。

图4为本实用新型的光伏辅助发电系统的系统原理图；如图4所示，该光伏辅助发电系统包括太阳能电池方阵401、蓄电池组405、光伏控制器402、逆变器403等和负载404。在有光照情况下，太阳能电池吸收光能，将光能转换为电能，并用蓄电池组405存储，在光热电站重新启动时，将太阳能电池方阵401和蓄电池组405产生的直流电经逆变器403转换成交流电，为光热发电系统的进汽阀、水泵等常规设备（负载404）提供电力。本实用新型中的光伏辅助发电系统适用于孤网运行的光热电站，利用该光伏辅助发电系统提供光热发电系统孤网运行所需的启动电力，无需借助电网，即可完成光热电站的启动。例如，一个具有300列阵列镜场的光热电站，每列镜场对应的接收装置长度为400m，宽度为0.5m，为避免布置于接收装置上部的光伏电池板产生挡光阴影，该光伏电池板的宽度至少可为0.5m，光伏电池每平米发电量为150w，则该光热电站的光伏辅助发电系统可提供300×400m×0.5m×150w=9000kw=9MW的电量，一般太阳能光热电站的厂用电为整个发电站发电量5%左右，以50MW电站为例，电厂设备所需电功率为2.5MW~3MW，因此，光热电站的光伏辅助发电系统可为光热电站的开启提供足够电力。此外，在电网出现故障的情况下，可利用光伏辅助发电系统存储的电能，提供光热发电系统孤网运行所需的启动电力，实现整个系统的恢复，并进而恢复整个电网系统的电力。

需要说明的是，本实用新型的光热电站光伏辅助发电系统并不局限于上述所述的结构，其外蒙皮的结构还可根据实际设计需要变化，当外蒙皮的结构发生变化时，需保证外蒙皮上部垂直向上间隔一定距离布置的光伏电池板位于向阳位置。

显而易见，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下，在此描述的本实用新型可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本实用新型所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。

Claims

1.一种光热电站光伏辅助发电系统，包括光热发电系统和光伏辅助发电系统，所述光热发电系统包括反射镜镜场、接收装置，其特征在于，所述光伏辅助发电系统包括在所述接收装置的上部向阳位置布置的光伏电池板。

2.根据权利要求1所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述接收装置包括复合抛物聚光器（CPC）反射罩。

3.根据权利要求2所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述复合抛物聚光器反射罩的外表面布置保温层，并在所述保温层的外部包覆外蒙皮。

4.根据权利要求3所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，在所述外蒙皮的上部垂直往上向阳位置布置光伏电池板。

5.根据权利要求4所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述光伏电池板与所述外蒙皮之间的垂直距离大于100mm。

6.根据权利要求1或4所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述光伏电池板的宽度值选择边界条件为任何时候不造成反射镜镜场上形成挡光阴影情况下的最大宽度值。

7.根据权利要求1所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述光伏辅助发电系统提供光热发电系统孤网运行所需的启动电力。

8.根据权利要求1所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述光伏辅助发电系统为光热发电系统常规设备提供电力。

9.根据权利要求1所述的一种光热电站光伏辅助发电系统，其特征在于，所述光伏辅助发电系统作为黑启动电源，恢复电网正常运行。