CN204458230U - 一种带集中储热的太阳能光热发电系统 - Google Patents
一种带集中储热的太阳能光热发电系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种带集中储热的太阳能光热发电系统，包括：用于收集太阳热能的太阳能集热装置，与太阳能集热装置连接、用于产生过热饱和蒸汽的换热器，和与换热器连接、用于将过热饱和蒸汽转换成电能的热动力转换装置；太阳能集热装置包括多个塔式光热模块，多个塔式光热模块中包括带集中储热的A类塔式光热模块。采用本实用新型方案可以简化建设流程，减少建设工期，更可以减少电站设计投资成本，还能提高镜场的效率，而且当其中一个单塔出现问题时，不会影响到其他塔式光热模块的工作状态，保证了整个发电系统供电的持续性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，更具体地说，涉及一种带集中储热的太阳能光热发电系统。
背景技术
塔式太阳能光热发电系统具有宽泛的温场与能场匹配设定、聚光比大、聚焦温度高、能流密度大、热工转换效率高、应用范围广等等优长特点，可进行大规模：光热发电、水制氢、海水淡化、金属冶炼等众多太阳能用途开发。因此，塔式太阳能光热发电系统是一种极具价值潜力的太阳能多元化利用平台。
曾先后有许多发达国家，开展过塔式太阳能发电技术研究。然而至今该项技术的发展仍受到诸多阻困，其原因主要有两点：一是定日镜跟踪成本过高，这是由于远距离跟踪的精度要求极高，必须达到齿轮无间隙传动，由此所引起的苛刻制作是推高跟踪成本的原因；二是发电规模太小，发电扩容受到极大限制，由于塔式发电规模取决于定日镜场规模，光热发电规模越大，成本下降空间越大，但是当定日镜场规模扩大到一定程度之后，其整体效率呈现锐减下降趋势。因此，目前的塔式太阳能发电系统发电成本居高不下，离市场化要求仍有较大的距离。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可持续、稳定、高效发电的带集中储热的太阳能光热发电系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种带集中储热的太阳能光热发电系统，包括：用于收集太阳热能的太阳能集热装置，与所述太阳能集热装置连接、用于产生过热饱和蒸汽的换热器，和与所述换热器连接、用于将所述过热饱和蒸汽转换成电能的热动力转换装置；其中，所述太阳能集热装置包括多个具有收集太阳热能的塔式光热模块其中，
多个所述塔式光热模块中包括A类塔式光热模块，所述A类塔式光热模块包括用于聚焦阳光的第一定日镜和设置有第一集热器的第一光热塔；
多个所述A类塔式光热模块共同通过一个用于储存所述第一集热器中被加热热工质热能的集中式储热单元与所述换热器连接。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，所述A类塔式光热模块采用蒸汽或熔盐作为热工质。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，多个所述塔式光热模块全部为A类塔式光热模块，其中一部分A类塔式光热模块采用熔盐作为热工质，另一部分A类塔式光热模块采用蒸汽作为热工质；
采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块之间并联连接。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，多个所述塔式光热模块中还包括B类塔式光热模块；其中，
每个所述B类塔式光热模块包括用于聚焦阳光的第二定日镜，以及包括设置有第二集热器的第二光热塔，还包括与所述第二光热塔连接、用于存储所述第二集热器中被加热热工质热能的分布式储热单元。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，所述换热器包括多个子换热器，每个所述B类塔式光热模块包含一个所述子换热器。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，所述B类塔式光热模块采用熔盐作为热工质。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，每个所述B类塔式光热模块的所述子换热器共同通过一个用于存储过饱和热蒸汽的高温蒸汽储热装置与所述热动力转换装置连接。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，多个所述塔式光热模块同时包括A类塔式光热模块和B类塔式光热模块；其中，
所有A类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质，所有B类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，多个所述塔式光热模块同时包括A类塔式光热模块和B类塔式光热模块；其中，
一部分所述A类塔式光热模块采用熔盐作为热工质，另一部分所述A类塔式光热模块采用蒸汽作为热工质，所述B类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质；
采用熔盐作为热工质的所述A类塔式光热模块与采用蒸汽作为热工质的所述A类塔式光热模块之间全部并联连接，所述B类塔式光热模块之间串联或并联连接，所述A类塔式光热模块与所述B类塔式光热模块之间并联连接。
本实用新型所述的太阳能光热发电系统，其中，单个所述塔式光热模块发电功率为10-25MW。
本实用新型的有益效果在于：通过采用具有模块化太阳能集热装置的太阳能发电系统，可以简化建设流程，减少建设工期，更可以减少电站设计投资成本，还能提高镜场的效率，而且当其中一个单塔出现问题时，不会影响到其他塔式光热模块的工作状态，保证了整个发电系统供电的持续性和稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型较佳实施例的包含A类塔式光热模块的带集中储热的太阳能光热发电系统原理示意图；
图2是本实用新型较佳实施例的包含B类塔式光热模块的带集中储热的太阳能光热发电系统原理示意图；
图3是本实用新型较佳实施例的单个B类塔式光热模块原理示意图；
图4是本实用新型较佳实施例的同时包含A类塔式光热模块和B类塔式光热模块的带集中储热的太阳能光热发电系统原理示意图一；
图5是本实用新型较佳实施例的同时包含A类塔式光热模块和B类塔式光热模块的带集中储热的太阳能光热发电系统原理示意图二。
具体实施方式
本实用新型较佳实施例的带集中储热的太阳能光热发电系统原理如图1和图2所示，包括：用于收集太阳热能的太阳能集热装置，与太阳能集热装置连接、用于产生过热饱和蒸汽的换热器，和与换热器连接、用于将过热饱和蒸汽转换成电能的热动力转换装置24；太阳能集热装置包括多个具有收集太阳热能的塔式光热模块11、12；多个塔式光热模块11、12中包括：A类塔式光热模块11。其中，每个A类塔式光热模块11包括用于聚焦阳光的第一定日镜111和设置有第一集热器的第一光热塔112；多个A类塔式光热模块11共同通过一个用于储存第一集热器中被加热热工质热能的集中式储热单元113与换热器22连接。通过采用具有模块化太阳能集热装置的太阳能光热发电系统(以下简称太阳能光热发电系统)，当再建设大型光热电站时，只需将塔式光热模块复制，可以简化建设流程，减少建设工期，更可以减少发电系统设计投资成本。
同时，采用上述太阳能光热发电系统，还可以增加整个发电系统的供电稳定性。如果是单塔的光热电站，无论哪一部分出现问题，整个发电系统的稳定性都会受到影响，当采用模块化太阳能光热发电系统后，单塔出现问题不会影响到其他模块的工作状态，保证了整个发电系统供电的持续性和稳定性。另外，采用上述太阳能光热发电系统，还可以提高定日镜镜场的效率。如果是大型的单塔光热发电系统，远端的镜场离塔顶的距离非常远，效率很低，当采用太阳能光热发电系统后，可以减小镜场离塔顶的距离，提高镜场的效率，减小镜场面积和投资。
上述实施例中，太阳能光热发电系统的热动力转换装置24优选为汽轮发电机组，具体型号不限。
请参阅图1，上述A类塔式光热模块11工作流程为：由第一定日镜111反射阳光、聚焦阳光并加热第一光热塔112塔顶第一集热器中的热工质，所有A类塔式光热模块11的第一集热器中被加热热工质热能储存于共同的集中式储热单元113中，储存的热能通过换热器22产生过热饱和蒸汽，以推动热动力转换装置24发电。
优选地，如图1所示，上述换热器与A类塔式光热模块11的光热塔之间还连接有低温蒸汽储热装置23，经换热器22换热后的热工质再被泵到第一光热塔112塔顶加热，以进行循环利用。
在一个具体的实施例中，如图1所示，上述太阳能光热发电系统的太阳能集热装置全部由A类塔式光热模块11构成。其中，全部A类塔式光热模块11产生的过热饱和蒸汽直接存储于太阳能光热发电系统的高温蒸汽储热装置中，以推动热动力转换装置24(汽轮发电机组)进行发电。虽然与B类塔式光热模块12相比，全部采用A类塔式光热模块11对各个塔式光热模块所产生的过热饱和蒸汽利用率会相对降低，但是可以节省整个太阳能光热发电系统的建设成本。
进一步地，在上述实施例中，A类塔式光热模块11优选采用蒸汽或熔盐作为集热器和集中式储热单元的热工质。当太阳能光热发电系统中，所有A类塔式光热模块11都采用蒸汽作为热工质时，至少有两个A类塔式光热模块11串联连接；当太阳能光热发电系统中，所有A类塔式光热模块11都采用熔盐作为热工质时，至少有两个A类塔式光热模块11串联连接；当太阳能光热发电系统中，部分A类塔式光热模块11采用熔盐作为热工质，部分A类塔式光热模块11采用蒸汽作为热工质时，采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11中至少有两个串联连接，或者，采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11中至少有两个串联连接，采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11之间并联连接。
或者，当塔式太阳能发电系统中，所有A类塔式光热模块11都采用蒸汽作为热工质时，至少有两个A类塔式光热模块11并联连接；当塔式太阳能发电系统中，所有A类塔式光热模块11都采用熔盐作为热工质时，至少有两个A类塔式光热模块11并联连接；当塔式太阳能发电系统中，部分A类塔式光热模块11采用熔盐作为热工质，部分A类塔式光热模块11采用蒸汽作为热工质时，采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11中至少有两个并联连接，或者采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11中至少有两个并联连接；采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11之间并联连接。
在另一个具体的实施例中，如图4和图5所示，同时参阅图1、图2和图3，上述太阳能光热发电系统的太阳能集热装置同时包括A类塔式光热模块11和B类塔式光热模块12。其中，单个A类塔式光热模块11和单个B类塔式光热模块12的工作流程请参阅前面实施例的描述，在此不再赘述。
进一步地，在上述实施例中，所有A类塔式光热模块11都采用蒸汽作为热工质、所有B类塔式光热模块12都采用熔盐作为热工质，至少有两个A类塔式光热模块11串联连接，或者至少有两个B类塔式光热模块12串联连接，A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间并联连接。或者，所有A类塔式光热模块11都采用蒸汽作为热工质、所有B类塔式光热模块12都采用熔盐作为热工质，至少有两个A类塔式光热模块11并联连接，或者至少有两个B类塔式光热模块12并联连接；A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间并联连接。
进一步地，在上述实施例中，所有A类塔式光热模块11都采用熔盐作为热工质、所有B类塔式光热模块12都采用熔盐作为热工质，至少有两个A类塔式光热模块11串联连接，或者至少有两个B类塔式光热模块12串联连接，A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间串联或并联连接。或者，所有A类塔式光热模块11都采用熔盐作为热工质、所有B类塔式光热模块12都采用熔盐作为热工质，至少有两个A类塔式光热模块11并联连接，或者至少有两个B类塔式光热模块12并联连接；A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间串联或并联连接。
进一步地，在上述实施例中，一部分A类塔式光热模块11采用熔盐作为热工质，另一部分A类塔式光热模块11采用蒸汽作为热工质，所有B类塔式光热模块12都采用熔盐作为热工质；采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11之间全部并联连接，B类塔式光热模块12之间至少有两个串联连接，A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间并联连接。或者，采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块11与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块11之间全部并联连接，B类塔式光热模块12之间串联或并联连接，A类塔式光热模块11与B类塔式光热模块12之间并联连接。
在另一优选实施例中，上述模块化太阳能发电系统包含20个塔式光热模块，每个塔式光热模块的发电功率为10MW；其中包括10个A类塔式光热模块11和10个B类塔式光热模块12，10个带储热的B类塔式光热模块12储热时间为8小时，10个不带储热的A类塔式光热模块通过过热蒸汽发电，集中储热时间为2小时。
上述各实施例中，单个塔式光热模块发电功率可以为5-100MW，优选为10-25MW，以达到最优发电效果，但不限于采用其他功率的塔式光热模块。
综上，本实用新型通过采用具带集中储热的太阳能光热发电系统，可以简化建设流程，减少建设工期，更可以减少电站设计投资成本，还能提高镜场的效率，而且当其中一个单塔出现问题时，不会影响到其他塔式光热模块的工作状态，保证了整个发电系统供电的持续性和稳定性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种带集中储热的太阳能光热发电系统，包括：用于收集太阳热能的太阳能集热装置，与所述太阳能集热装置连接、用于产生过热饱和蒸汽的换热器，和与所述换热器连接、用于将所述过热饱和蒸汽转换成电能的热动力转换装置；其特征在于，所述太阳能集热装置包括多个具有收集太阳热能的塔式光热模块；其中，
多个所述塔式光热模块中包括A类塔式光热模块，所述A类塔式光热模块包括用于聚焦阳光的第一定日镜和设置有第一集热器的第一光热塔；
多个所述A类塔式光热模块共同通过一个用于储存所述第一集热器中被加热热工质热能的集中式储热单元与所述换热器连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述A类塔式光热模块采用蒸汽或熔盐作为热工质。
3.根据权利要求2所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，多个所述塔式光热模块全部为A类塔式光热模块，其中一部分A类塔式光热模块采用熔盐作为热工质，另一部分A类塔式光热模块采用蒸汽作为热工质；
采用熔盐作为热工质的A类塔式光热模块与采用蒸汽作为热工质的A类塔式光热模块之间并联连接。
4.根据权利要求2所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，多个所述塔式光热模块中还包括B类塔式光热模块；其中，
每个所述B类塔式光热模块包括用于聚焦阳光的第二定日镜，以及包括设置有第二集热器的第二光热塔，还包括与所述第二光热塔连接、用于存储所述第二集热器中被加热热工质热能的分布式储热单元。
5.根据权利要求4所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述换热器包括多个子换热器，每个所述B类塔式光热模块包含一个所述子换热器。
6.根据权利要求5所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述B类塔式光热模块采用熔盐作为热工质。
7.根据权利要求6所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，每个所述B类塔式光热模块的所述子换热器共同通过一个用于存储过饱和热蒸汽的高温蒸汽储热装置与所述热动力转换装置连接。
8.根据权利要求7所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，多个所述塔式光热模块同时包括A类塔式光热模块和B类塔式光热模块；其中，
所有A类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质，所有B类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质。
9.根据权利要求7所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，多个所述塔式光热模块同时包括A类塔式光热模块和B类塔式光热模块；其中，
一部分所述A类塔式光热模块采用熔盐作为热工质，另一部分所述A类塔式光热模块采用蒸汽作为热工质，所述B类塔式光热模块都采用熔盐作为热工质；
采用熔盐作为热工质的所述A类塔式光热模块与采用蒸汽作为热工质的所述A类塔式光热模块之间全部并联连接，所述B类塔式光热模块之间串联或并联连接，所述A类塔式光热模块与所述B类塔式光热模块之间并联连接。
10.根据权利要求1所述的太阳能光热发电系统，其特征在于，单个所述塔式光热模块发电功率为10-25MW。
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