CN204830511U - 一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统 - Google Patents

一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：太阳能聚光集热装置包括太阳能聚光集热板、油泵和热交换器，太阳能聚光集热板的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵连接太阳能聚光集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机低压蒸汽输入端；蒸汽轮机的乏汽输出端经过凝汽器连接给水泵的输入端，给水泵的输出端连接蒸汽发生器的回水输入端和热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统。本实用新型具有减少储热设备、节能、环保的特点。

Description

一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种太阳发电系统，尤其是涉及一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统。属于太阳能发电技术领域。
背景技术
目前，在太阳能利用中，光-热转换的理论和技术最为成熟，应用也最为广泛。太阳能热发电是指：以光学聚焦的方式将太阳辐射能转换为高温热能，再通过热传递加热水产生蒸汽从而驱动汽轮发电机组发电。与光伏电池相比，太阳能热发电技术具有设备前端制造污染小、易大规模化、可提供电力和供热、储热以及可延长发电时间、对电网冲击小等优点。但是，太阳能照射的能量分布密度小，获得的可利用能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关，电力的生产供给与使用需求往往在时间上不同步。因此，在太阳能热发电系统中，通常都会设置一套储热系统，导致系统投资增加。
光热发电，是指用聚光集热装置把太阳能聚集起来加热某种工质，从而驱动热机并带动发电机来发电。它的能量转换过程首先是将太阳辐射能转换成热能，而后热能转换为机械能，最后再由机械能转换为电能。
现有技术中，太阳能聚光集热发电系统设有储热装置，通常采用熔盐蓄热。在日间太阳能充足时，一部分导热油加热凝结水产生蒸汽，带动汽轮机发电；另一部分高温导热油进入储热系统，加热熔盐。夜间无日照时，高温熔盐放热加热导热油，导热油通过换热产生蒸汽，保证发电系统继续发电。现有技术中，其缺点如下：
(1)由于太阳能不稳定、不持续，系统中需设置储能系统，其容量成本200-300美元/kW，运行成本3-50美元/kWh，投资成本高。
(2)系统增加了蓄热设备，增加了能量的转换次数，蓄热效率为30-60％，相当于减少了能量利用率。
(3)系统增加了蓄热设备，结构复杂，故障率提高。以常见的熔盐蓄热为例，需要保证良好的熔盐传输回路，防止熔盐泄露和熔盐凝固堵塞管道。另外，由于熔盐的工作温度较高，二元硝酸盐最高可达565℃，二元碳酸盐最高可达850℃，管路的法兰连接必须考虑大温差条件下的热胀冷缩问题，从而增加了维护成本。
(4)增加了蓄热设备，占地增加。
实用新型内容
本实用新型的目的，是为了解决现有技术的太阳能发电系统存在结构复杂、转换次数多、能源利用率低和故障率提高的问题，提供一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，具有发电成本低、太阳能利用效率高、系统故障率低和系统占地少的特点。
本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案实现：
一种太阳能聚光集热与常规能源耦合系统，包括太阳能聚光集热装置和发电机组，其特征在于：太阳能聚光集热装置包括太阳能聚光集热板、油泵和热交换器，发电机组包括蒸汽轮机、蒸汽轮机发电机、凝汽器、给水泵和蒸汽发生器，蒸汽发生器包括余热锅炉和常规能源供给机构；太阳能聚光集热板的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵连接太阳能聚光集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机的乏汽输出端经过凝汽器连接给水泵的输入端，给水泵为升压泵，给水泵的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统。
本实用新型的目的还可以通过采取以下技术方案实现：
进一步地，所述热交换器由预热器、蒸汽发生器和过热器依次连接组成；所述预热器的进水端连接给水泵的输出端，预热器的出水端连接蒸汽发生器的输入端；所述蒸汽发生器的输出端通过过热器连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；所述过热器的高温油输入端连接太阳能聚光集热板的高温油输出端，过热器的高温油输出端通过蒸汽发生器的热交换介质回路连接预热器的热交换介质回路输入端，所述预热器的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵连接太阳能聚光集热板的低温油输入端；形成太阳能聚光集热装置的热交换器循环回路。
进一步地，所述常规能源供给机构由燃机发电机组的压气机、燃烧室和燃气轮机构成，压气机的进气端连通空气、出气端连通燃烧室的空气输入端，燃烧室的燃气输入端外接天然气，燃烧室的高温烟气输出端连接燃气轮机的输入端，燃气轮机的动力输出端连接燃机发电机的动力输入端、以驱动燃机发电机发电；燃气轮机的高温烟气输出端连接余热锅炉的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，余热锅炉的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；余热锅炉的循环水输入端连接给水泵的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。
进一步地，所述余热锅炉的废气输出端连接烟囱的烟气输入端，构成废气排放结构。
进一步地，所述常规能源供给机构由矿物燃料燃烧机构和锅炉构成，矿物燃料燃烧机构的热能输出端连接锅炉的热能输入端，构成常规能源供给回路；锅炉的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，锅炉的循环水输入端连接给水泵的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。
进一步地，所述锅炉的废气输出端连接烟囱的烟气输入端，构成废气排放结构。
本实用新型具有如下突出的有益效果：
1、本实用新型太阳能集热板的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵连接太阳能集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机的乏汽输出端经过凝汽器连接给水泵的输入端，给水泵为升压泵，给水泵的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统，因此，能够解决现有技术的太阳能发电系统存在结构复杂、转换次数多、能源利用率低和故障率提高的问题，具有发电成本低、太阳能利用效率高、系统故障率低和系统占地少的有益效果。
2、本实用新型采用太阳能聚光集热与常规能源耦合发电，取消了常规太阳能聚光集热系统中的储能装置，使太阳能聚光集热系统中的热交换器产生的蒸汽直接用于发电，减少了能量转换次数，增加了能量利用效率。由于减少了储能装置，从而设备和系统故障率降低，也减少了太阳能热发电部分的占地。将太阳能聚光集热产生的蒸汽引入常规能源利用中的汽轮机补汽发电，充分利用了可再生能源太阳能，降低了发电单位能耗，节约了能源同时减少了环境污染。本实用新型还通过减少太阳能热发电部分储能装置而减少该方面的投资，从而提高经济效益。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例1的系统结构示意图
图2为本实用新型具体实施例2的系统结构示意图
1-太阳能聚光集热板；2-油泵；3-过热器；4-蒸发器；5-预热器；6-蒸汽轮机；7-汽轮机发电机；8-凝汽器；9-给水泵；201-压气机；202-燃烧室；203-燃气轮机；204-燃机发电机；205-余热锅炉；301-锅炉；12-烟囱；10-高压蒸汽；11-低压蒸汽。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述：
具体实施例1:
如图1所示，本实施例包括太阳能聚光集热装置和发电机组，太阳能聚光集热装置包括太阳能聚光集热板1、油泵2和热交换器，发电机组包括蒸汽轮机6、蒸汽轮机发电机7、凝汽器8、给水泵9和蒸汽发生器，蒸汽发生器包括余热锅炉和常规能源供给机构；太阳能聚光集热板1的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵2连接太阳能集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机6的乏汽输出端经过凝汽器8连接给水泵9的输入端，给水泵9为升压泵，给水泵9的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统。
本实施例中：
所述热交换器由预热器5、蒸汽发生器4和过热器3依次连接组成；所述预热器5的进水端连接给水泵9的输出端，预热器5的出水端连接蒸汽发生器4的输入端；所述蒸汽发生器4的输出端通过过热器3连接蒸汽轮机6的低压蒸汽输入端；所述过热器3的高温油输入端连接太阳能聚光集热板1的高温油输出端，过热器3的高温油输出端通过蒸汽发生器4的热交换介质回路连接预热器5的热交换介质回路输入端，所述预热器5的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵2连接太阳能聚光集热板1的低温油输入端；形成太阳能聚光集热装置的热交换器循环回路。
进一步地，所述常规能源供给机构由燃机发电机组的压气机201、燃烧室202和燃气轮机203构成，压气机201的进气端连通空气、出气端连通燃烧室202的空气输入端，燃烧室202的燃气输入端外接天然气，燃烧室202的高温烟气输出端连接燃气轮机203的输入端，燃气轮机203的动力输出端连接燃机发电机204的动力输入端、以驱动燃机发电机204发电；燃气轮机203的高温烟气输出端连接余热锅炉205的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉205的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的高压蒸汽输入端，余热锅炉205的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的低压蒸汽输入端；余热锅炉205的循环水输入端连接给水泵9的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。所述余热锅炉205的废气输出端连接烟囱12的烟气输入端，构成废气排放结构。
具体实施例1工作原理如下：
空气经过压气机201，在燃烧室202中与天然气燃烧产生高温烟气，进入燃气轮机203,带动燃机发电机204发电。高温烟气进入余热锅炉205，加热高压给水，产生高压蒸汽10和低压蒸汽11，进入蒸汽轮机6，带动蒸汽轮机发电机7发电。蒸汽轮机6中做功后的乏汽经过凝汽器8冷却后，经过给水泵9升压后分为两路，一路进入余热锅炉205，一路进入预热器5。进入预热器5的给水在预热器5中预热到一定温度，进入蒸汽发生器4中，产生饱和蒸汽，再进入过热器3，产生低压蒸汽，与余热锅炉205来的低压蒸汽混合后进入蒸汽轮机6补汽发电。高温导热油依次在过热器3、蒸汽发生器4和预热器5中放热后，变成低温导热油，经过油泵2回到太阳能聚光集热板1中再次升温。
具体实施例2:
如图2所示，本具体实施例2的特点是：所述常规能源供给机构由矿物燃料燃烧机构和锅炉301构成，矿物燃料燃烧机构的热能输出端连接锅炉301的热能输入端，构成常规能源供给回路；锅炉301的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机6的高压蒸汽输入端，锅炉301的循环水输入端连接给水泵9的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。所述锅炉301的废气输出端连接烟囱12的烟气输入端，构成废气排放结构。其余结构同具体实施例1。
具体实施例2工作原理如下：
矿物燃料在锅炉301的燃烧室中燃烧，产生高温热能(或烟气)，加热进入锅炉301的给水，烟气废气经烟囱12排入大气。来自给水泵9的给水分为两路，一路进入锅炉301产生的高压蒸汽10，进入蒸汽轮机6发电，一路进入预热器5。进入预热器5的给水依次经过蒸汽发生器4和过热器3后，产生低压蒸汽11，进入蒸汽轮机6补汽发电。蒸汽轮机6中做功后的乏汽经过凝汽器8冷却后，经过给水泵9升压，再次进入锅炉301和预热器5。高温导热油依次在过热器3、蒸汽发生器4和预热器5中放热后，变成低温导热油，经过油泵2回到太阳能聚光集热板1中再次升温。
本实用新型涉及的太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，采用太阳能聚光集热与常规能源耦合系统发电，具有在解决太阳能不稳定的基础上，取消槽式太阳能的储热设备，降低太阳能发电成本，稳定、可靠、环保的特点。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术人员在本实用新型揭露的范围内,根据本实用新型技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本实用新型的保护范围。本实用新型中没有具体交代的内容均为本领域现有技术范围。

Claims (6)

1.一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，包括太阳能聚光集热装置和发电机组，其特征在于：太阳能聚光集热装置包括太阳能聚光集热板（1）、油泵（2）和热交换器，发电机组包括蒸汽轮机（6）、蒸汽轮机发电机（7）、凝汽器（8）、给水泵（9）和蒸汽发生器，蒸汽发生器包括余热锅炉和常规能源供给机构；太阳能集热板（1）的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵（2）连接太阳能聚光集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机（6）的乏汽输出端经过凝汽器（8）连接给水泵（9）的输入端，给水泵（9）为升压泵，给水泵（9）的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：所述热交换器由预热器（5）、蒸汽发生器（4）和过热器（3）依次连接组成；所述预热器（5）的进水端连接给水泵（9）的输出端，预热器（5）的出水端连接蒸汽发生器（4）的输入端；所述蒸汽发生器（4）的输出端通过过热器（3）连接蒸汽轮机（6）的低压蒸汽输入端；所述过热器（3）的高温油输入端连接太阳能聚光集热板（1）的高温油输出端，过热器（3）的高温油输出端通过蒸汽发生器（4）的热交换介质回路连接预热器（5）的热交换介质回路输入端，所述预热器（5）的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵（2）连接太阳能聚光集热板（1）的低温油输入端；形成太阳能聚光集热装置的热交换器循环回路。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：所述常规能源供给机构由燃机发电机组的压气机（201）、燃烧室（202）和燃气轮机（203）构成，压气机（201）的进气端连通空气、出气端连通燃烧室（202）的空气输入端，燃烧室（202）的燃气输入端外接天然气，燃烧室（202）的高温烟气输出端连接燃气轮机（203）的输入端，燃气轮机（203）的动力输出端连接燃机发电机（204）的动力输入端、以驱动燃机发电机（204）发电；燃气轮机（203）的高温烟气输出端连接余热锅炉（205）的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉（205）的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的高压蒸汽输入端，余热锅炉（205）的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的低压蒸汽输入端；余热锅炉（205）的循环水输入端连接给水泵（9）的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：所述余热锅炉（205）的废气输出端连接烟囱（12）的烟气输入端，构成废气排放结构。
5.根据权利要求1或2所述的一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：所述常规能源供给机构由矿物燃料燃烧机构和锅炉(301)构成，矿物燃料燃烧机构的热能输出端连接锅炉（301）的热能输入端，构成常规能源供给回路；锅炉（301）的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（6）的高压蒸汽输入端，锅炉（301）的循环水输入端连接给水泵（9）的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，其特征在于：所述锅炉(301)的废气输出端连接烟囱（12）的烟气输入端，构成废气排放结构。
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CN106870020A (zh) * 2017-02-13 2017-06-20 浙江中控太阳能技术有限公司 一种发电系统

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