CN206272536U - 一种混合发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合发电系统，包括：含有储热系统的光热发电装置(1)、光伏发电装置(2)、功率预测装置(3)和功率调节装置(4)；功率预测装置(3)的输出端耦合至功率调节装置(4)的输入端，功率调节装置(4)的输出端耦合至与光热发电装置(1)的输入端；功率预测装置(3)用于预测光伏发电装置(2)在未来一段时间内的输出功率，功率调节装置(4)用于根据光伏发电装置(2)预测的输出功率调节光热发电装置(1)的输出功率。由于通过预测光伏发电装置(2)的输出功率调节光热发电装置(1)的输出功率，通过光热发电装置(1)和光伏发电装置(2)综合使用，与单使用光伏发电或风力发电相比，本申请的混合发电系统能够输出高品质和高稳定性的电能，也便于混合发电系统产生的电能通过整合顺利并入电网中。

Description

一种混合发电系统
技术领域
本实用新型涉及清洁能源发电领域，具体涉及一种混合发电系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展，对传统的化石能源消耗巨大，化石能源价格不断上涨，同时也对人类生存环境造成巨大的破坏，为了实现可持续发展，世界各国都在大力发展绿色新能源。
风力发电是目前比较成熟的新能源发电技术，也是风能规模化开发利用的主要方式，但是由于风力发电要完全依靠自然界风力的作用，由于自然界的风有间歇性和不可控性，导致风力发电也存在间歇性和不可控性，由于风力发电存在以上缺点，导致利用风力发电产生的电能品质较差，稳定性较低，在将其输入到电网时，会对电网的调度，运行方式，运行成本，甚至整个电网的电能品质产生较大影响，无法得到很好的利用。
光伏发电技术是目前利用太阳能发电的主要技术方向，但光伏发电由于受到自然界太阳光照不稳定的约束，导致其发电功率变化较大，并且，光伏发电技术无法进行有效的储能，在用电高峰，无法通过调节光伏发电系统的发电功率满足高峰用电。
发明内容
针对风力发电和光伏发电存在的问题，本申请提供一种混合发电系统，包括含有储热系统的光热发电装置、光伏发电装置、功率预测装置和功率调节装置；
功率预测装置的输出端耦合至功率调节装置的输入端，功率调节装置的输出端耦合至与光热发电装置的输入端；
功率预测装置用于预测所述光伏发电装置在未来一段时间内的输出功率，功率调节装置用于根据预测得到的光伏发电装置的输出功率调节所述光热发电装置的输出功率。
一种实施例中，还包括气象预测装置，气象预测装置的输出端耦合至功率预测装置的输入端；
气象预测装置用于预测未来一段时间内气象信息，功率预测装置根据气象信息预测光伏发电装置的输出功率。
一种实施例中，还包括无功补偿装置，无功补偿装置的输出端耦合至光伏发电装置的输入端，用于补偿光伏发电装置的感性无功功率和容性无功功率。
一种实施例中，光热发电装置包括定日镜、吸热部件、熔盐储热部件、换热部件、汽轮机和发电机；
定日镜用于将太阳能反射于吸热部件表面；
熔盐储热部件和换热部件分别与吸热部件连通，且熔盐储热部件与换热部件连通；
熔盐储热部件内存储的热盐流入换热部件，使换热部件内的水工质转化为过热蒸汽，过热蒸汽驱动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。
一种实施例中，功率调节装置还用于调节换热部件内熔盐或水工质的流速，和/或用于调节换热部件入口处熔盐的温度。
一种实施例中，光伏发电装置包括若干个光伏发电单元、汇流箱、逆变器和控制器；
吸热部件包括吸热塔，若干个光伏发电单元设置于定日镜与吸热塔之间，或设置于吸热塔的塔架外表面，或设置于吸热塔的塔架空腔内；
光伏发电单元连接于汇流箱的输入端，汇流箱的输出端连接于控制器的输入端，控制器的输出端连接于逆变器的输入端。
一种实施例中，光伏发电装置还包括蓄电池，蓄电池的输入端与控制器的输出端连接。
一种实施例中，控制器的输出端还连接于光热发电装置和/或光伏发电装置中的用电设备。
一种实施例中，蓄电池的输出端还连接于光热发电装置和/或光伏发电装置中的用电设备。
一种实施例中，光伏发电装置还包括防孤岛单元，防孤岛单元用于光伏发电装置出现孤岛效应时，切断光伏发电装置与电网的连接。
依据上述实施例的混合发电系统，由于通过预测出光伏发电装置的输出功率，根据光伏发电装置预测的输出功率调节光热发电装置的输出功率，通过光热发电装置和光伏发电装置综合使用，与单使用光伏发电或风力发电相比，本申请的混合发电系统能够输出高品质和高稳定性的电能，也便于混合发电系统产生的电能通过整合顺利并入电网中。
附图说明
图1为混合发电系统原理图；
图2为混合发电系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
光热发电系统采用的是太阳能热发电技术，太阳能热发电技术是利用太阳能加热工质产生热能，然后利用产生的热能加热水工质产生蒸汽，进而驱动汽轮机产生电能，并且，现在的太阳能热发电厂一般都会配套储热系统，能够在光照充足时将太阳能转化为热能存储在储热系统中，在光照不足时，能够将储热系统中的热能释放使其转化为电能，具有一定的调节能力。
本实用新型将光热发电系统与光伏发电系统综合使用，以解决光伏发电系统中存在的问题，具体的，提供一种混合发电系统，该混合发电系统的原理图如图1所示，结构示意图如图2所示，包括：含有储热系统的光热发电装置1、光伏发电装置2、功率预测装置3和功率调节装置4。
功率预测装置3的输出端耦合至功率调节装置4的输入端，功率调节装置4的输出端耦合至与光热发电装置2的输入端。
光热发电装置1包括：定日镜11、吸热部件12、熔盐储热部件13、换热部件14、汽轮机15和发电机16；定日镜11用于将太阳能反射于吸热部件12表面；熔盐储热部件13和换热部件14分别与吸热部件12连通，且熔盐储热部件13与换热部件14连通；熔盐储热部件13内存储的热盐流入换热部件14，使换热部件14内的水工质转化为过热蒸汽，过热蒸汽驱动汽轮机15，汽轮机15带动发电机16发电。
具体的，吸热部件12包括吸热塔121和吸热器122，熔盐储热部件13包括冷盐罐131和热盐罐132，换热部件14包括过热器141、蒸发器142和预热器143；其中，吸热器122安装于吸热塔121顶部，吸热器122的入口通过第一管道连通于冷盐罐131的出口，使得，冷盐罐131向吸热器122中填充低温熔盐，第一管道设有阀门，以控制低温熔盐流入吸热器122的流速；吸热器122的出口通过第二管道分别连通于热盐罐132的入口和过热器141的入口，为了控制自吸热器122流入热盐罐132和过热器141中的熔盐量，第二管道顺沿热盐罐132和过热器141的方向上分别设置有阀门17和18，热盐罐132的第一出口通过第三管道与冷盐罐131的入口连通，第三管道上也设有阀门，以控制热盐流入冷盐罐131的流速，热盐罐132的第二出口通过第四管道与过热器141的入口连通，且第四管道上也设有阀门，以控制热盐流入过热器141的流速；过热器141、蒸发器142和预热器143依次串联连接，例实施例中，过热器141、蒸发器142和预热器143均为管壳式换热器，熔盐工质在壳层流动，水工质在管层流动，在其他实施例中，过热器141、蒸发器142和预热器143也可以为其他形式的换热器，只要能够达到换热的功能即可。
流入过热器141中的熔盐依次经过过热器141、蒸发器142和预热器143，与依次流过预热器143，蒸发器142，过热器141中的水工质进行换热，使水工质转化为过热蒸汽，过热蒸汽最终进入汽轮机15，驱动汽轮机15带动发电机16进行发电。
功率调节装置4通过控制流入换热部件14中的熔盐和水工质的流量及流速，实现对产生的过热蒸汽的量及温度进行控制，从而达到调节光热发电装置1输出功率的目的；另外，功率调节装置4也可以通过调节定日镜11反射到吸热器122表面的太阳能量或者调节熔盐在吸热器122中的流速，从而达到调节熔盐温度的目的，采用此方式也可以实现对光热发电装置1输出功率的调节，如，功率调节装置4通过控制各管道上设置的阀门开度的大小，达到控制熔盐、水工质的流速。
进一步，本例的混合发电系统还包括气象预测装置5，气象预测装置5的输出端耦合至功率预测装置3的输入端，气象预测装置5用于预测未来一段时间内气象信息，功率预测装置3根据气象信息预测光伏发电装置2的输出功率，如，功率预测装置3根据气象信息预测光伏发电装置2在未来一段时间内的输出功率变化曲线，功率调节装置4结合混合发电系统的输出功率需求，并根据光伏发电装置预测的输出功率变化曲线调节光热发电装置1的输出功率，使得整个混合发电系统最后的总输出功率达到需求。
进一步，光伏发电装置2包括若干个光伏发电单元21、汇流箱22、控制器23和逆变器24；光伏发电单元21连接于汇流箱22的输入端，汇流箱22的输出端连接于控制器23的输入端，控制器23的输出端连接于逆变器24的输入端。
汇流箱22用于汇集各发电装置产生的电能，并将汇集的直流电传输至逆变器23，逆变器23以将直流电转变为交流电通过变压器27进入电网，采用汇流箱22可以减少光伏发电单元21与逆变器24之间的连线数量，有利于对各发电单元21的发电状态的有效管理。
其中，若干个光伏发电单元21设置于定日镜11与吸热塔121之间的区域，或设置于吸热塔121塔架的外表面，或设置于吸热塔121塔架的空腔内，根据需要选取光伏发电单元21的设置位置；由于本例的光热发电装置1为塔式结构，为了保证定日镜11的反光效率，定日镜11与吸热塔121之间必须保持适当的距离，导致吸热塔121与定日镜11之间存在一片区域空置，而光伏发电装置2中的光伏发电单元21不受此限制，因此，将光伏发电单元21设置在此区域，可以有效提高土地利用效率，另外，将光伏发电单元21设置在吸热塔121表面或者吸热塔121塔架的空腔内，可以减少对地面土地的占用，节约用地，另一方面，光伏发电单元21还可对吸热塔121起到保护作用，防止在定日镜11的出射光线偏离吸热器122表面时对吸热塔121产生高温损害。
本例的光伏发电装置2还包括蓄电池25，蓄电池25的输入端与控制器23的输出端连接，首先，通过设置控制器23，可以便于控制来自光伏发电单元21的电能的流向，当要求将光伏发电单元21发电稳定，需要将其产生的电能全部输送至电网时，控制器23切断光伏发电单元21与蓄电池25之间的连接，当光伏发电单元21发电不稳定，导致电能无法被电网有效利用时，控制器23切断光伏发电单元21与逆变器24之间的连接，连通光伏发电单元21与蓄电池25之间的连接，从而将产生的不稳定电能存储到蓄电池25中，提高太阳能的利用效率。
进一步，控制器23的输出端还与光热发电装置1和/或光伏发电装置2中的用电设备连接，以满足光热发电装置1和/或光伏发电装置2自身运行的用电需求。采用此种设计，当太阳光线充足，光伏发电单元21产生的电能在满足电网的并网需求时，控制器23除了将电能输送至电网外，还可以直接将光伏发电单元21产生的电能输送至光热发电装置1中的各用电设备中，以满足光热发电装置1自身运转所需要的电能，减少对市电的消耗。
进一步，蓄电池25的输出端与光热发电装置1和/或光伏发电装置2中的用电设备连接，以满足光热发电装置1和/或光伏发电装置2自身运行的用电需求。在夜晚或者天气较差的情况下，当光热发电装置1通过利用储存的热量发电时，蓄电池25可以为光热发电装置1中的各发电设备的正常运行提供电能；另外，当光热发电装置1需要紧急停机时，蓄电池25也可以为光热发电装置1中的发电设备继续提供电能，以将光热发电装置中的各设备调整至适合关机的状态，例如吸热器122中熔盐的排出，防止夜晚熔盐在吸热器122中发生凝固；定日镜11角度的调整，以减小定日镜11在非工作状态收到的风抗。
进一步，本例的混合发电系统中还包括无功补偿装置6，无功补偿装置6的输出端耦合至光伏发电装置2的输入端，用于补偿光伏发电装置2的感性无功功率和容性无功功率，如，无功补偿装置6的容性无功容量至少能够补偿光伏发电装置2满功率发电时系统内汇集线路、变压器的感性无功及光伏发电装置送出线路的一半感性无功之和；无功补偿装置6的感性无功容量至少能够补偿光伏发电装置2自身的容性充电无功功率及光伏发电装置2送出线路的一半充电无功功率之和，其中送出线路是指变压器高压侧到电网的输电线路。
进一步，光伏发电装置2中还包括防孤岛单元26，防孤岛单元26用于检测光伏发电装置2的孤岛效应，并能在光伏发电装置2出现孤岛效应时，切断光伏发电装装置2与电网的连接。
本例的混合发电系统通过预测出光伏发电装置2的输出功率，根据光伏发电装置2预测的输出功率调节光热发电装置1的输出功率，通过光热发电装置1和光伏发电装置2综合使用，与单使用光伏发电或风力发电相比，能使整个混合发电系统能够输出高品质和高稳定性的电能，也便于将混合发电系统产生的电能通过整合顺利并入电网中。
以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种混合发电系统，其特征在于，包括：含有储热系统的光热发电装置(1)、光伏发电装置(2)、功率预测装置(3)和功率调节装置(4)；
所述功率预测装置(3)的输出端耦合至所述功率调节装置(4)的输入端，所述功率调节装置(4)的输出端耦合至与所述光热发电装置(1)的输入端；
所述功率预测装置(3)用于预测所述光伏发电装置(2)在未来一段时间内的输出功率，所述功率调节装置(4)用于根据预测得到的所述光伏发电装置(2)的输出功率调节所述光热发电装置(1)的输出功率。
2.如权利要求1所述的混合发电系统，其特征在于，还包括气象预测装置(5)，所述气象预测装置(5)的输出端耦合至所述功率预测装置(3)的输入端；
所述气象预测装置(5)用于预测未来一段时间内气象信息，所述功率预测装置(3)根据所述气象信息预测所述光伏发电装置(2)的输出功率。
3.如权利要求1所述的混合发电系统，其特征在于，还包括无功补偿装置(6)，所述无功补偿装置(6)的输出端耦合至所述光伏发电装置(2)的输入端，用于补偿所述光伏发电装置(2)的感性无功功率和容性无功功率。
4.如权利要求1所述的混合发电系统，其特征在于，所述光热发电装置(1)包括定日镜(11)、吸热部件(12)、熔盐储热部件(13)、换热部件(14)、汽轮机(15)和发电机(16)；
所述定日镜(11)用于将太阳能反射于所述吸热部件(12)表面；
熔盐储热部件(13)和换热部件(14)分别与所述吸热部件(12)连通，且所述熔盐储热部件(13)与换热部件(14)连通；
所述熔盐储热部件(13)内存储的热盐流入所述换热部件(14)，使所述换热部件(14)内的水工质转化为过热蒸汽，所述过热蒸汽驱动所述汽轮机(15)，所述汽轮机(15)带动所述发电机(16)发电。
5.如权利要求4所述的混合发电系统，其特征在于，所述功率调节装置(4)还用于调节所述换热部件内熔盐或水工质的流速，和/或用于调节所述换热部件入口处熔盐的温度。
6.如权利要求4所述的混合发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置(2)包括若干个光伏发电单元(21)、汇流箱(22)、控制器(23)和逆变器(24)；
所述吸热部件(12)包括吸热塔(121),所述若干个光伏发电单元(21) 设置于所述定日镜(11)与吸热塔(121)之间，或设置于所述吸热塔(121)的塔架外表面，或设置于所述吸热塔(121)的塔架空腔内；
所述光伏发电单元(21)连接于所述汇流箱(22)的输入端，所述汇流箱(22) 的输出端连接于所述控制器(23)的输入端，所述控制器(23)的输出端连接于所述逆变器(24)的输入端。
7.如权利要求6所述的混合发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置(2)还包括蓄电池(25)，所述蓄电池(25)的输入端与所述控制器(23)的输出端连接。
8.如权利要求6所述的混合发电系统，其特征在于，所述控制器(23)的输出端还连接于所述光热发电装置(1)和/或光伏发电装置(2)中的用电设备。
9.如权利要求7所述的混合发电系统，其特征在于，所述蓄电池(25)的输出端还连接于所述光热发电装置(1)和/或光伏发电装置(2)中的用电设备。
10.如权利要求1所述的混合发电系统，其特征在于，所述光伏发电装置(2)还包括防孤岛单元(26)，所述防孤岛单元(26)用于所述光伏发电装置(2)出现孤岛效应时，切断所述光伏发电装置(2)与电网的连接。
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