CN209976703U - 一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能光热发电利用领域，具体涉及一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统。系统由槽式镜场子系统、固体储热模块、导热油循环子系统、换热子系统和发电子系统组成。与常规槽式导热油系统相比，该系统增加了固体储热模块，在系统进入防凝模式前，首先将导热油输入固体储热模块换热，降低导热油温度，由于温度越低散热量越小，导热油在防凝循环中的散热量大幅降低；同时在结束防凝模式前，首先将导热油输入固体储热模块换热，提高导热油温度，由于温度越高，导热油达到工作温度所需的太阳能越少，启动准备时间大幅减少，有效集热量增加。

Description

一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统

技术领域

本实用新型属于太阳能光热利用领域，具体涉及一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统。

背景技术

太阳能光热发电是一种重要的太阳能利用技术。根据技术路线一般分为槽式、塔式、线性菲涅尔式和碟式。由于光热转化效率高、系统成熟度高等优点，在运行的太阳能光热电站以槽式导热油技术路线为最多。导热油作为吸热和传热介质，减小其散热意味着更多的能量收集以及更高的光热转化率，在整个导热油系统中，散热最严重的是镜场的集热管部分，为防止导热油在镜场集热管中凝固，在镜场不集热过程中一般导热油会不间断的在镜场集热管中进行循环。由于导热油在结束白天集热运行后的温度一般高于293℃，远超其12℃的凝固点温度，温度越高散热量越大，如此高温的导热油经过一整个夜间的循环，导热油在镜场集热管中的散热量巨大。此外，经过一个夜间的散热，早晨启动之前的导热油温度较低，需要利用太阳首先将导热油加热至最低运行温度(约293℃)后才能开始正常运行，由于经过较长时间的散热后导热油温度较低，温差较大，需要较长的太阳能加热时间，不仅减少了有效集热量，还间接降低了电站的运行时长。

因此，设计一个散热损失较小的槽式太阳能光热电站系统是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：

一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，包括槽式镜场子系统、固体储热模块、导热油循环子系统、换热子系统和发电子系统，槽式镜场子系统的出口管路分别连接固体储热模块和导热油循环子系统的进口管路，固体储热模块的出口管路与导热油循环子系统的进口管路连接，导热油循环子系统的出口管路与槽式镜场子系统的进口管路连接；导热油循环子系统、换热子系统和发电子系统依次连接，用于通过导热油循环子系统驱动导热油进入换热子系统与汽轮机给水换热，加热给水变为蒸汽进入发电子系统发电。

所述固体储热模块的进出管上分别设置有第一阀门和第二阀门，槽式镜场子系统的出口管路与导热油循环子系统的进口管路上设置有第三阀门。

所述槽式镜场子系统由若干槽式集热器串联或并联组成。

所述固体储热模块由至少一个储热单元串联或者并联组合而成。

所述储热单元包括固体储热介质、换热管道和储热介质外层的包覆层，所述的固体储热介质由多个储热介质片层叠而成，换热管道沿储热介质片的长度方向贯穿在固体储热介质中，包覆层包覆在固体储热介质外侧；换热管道端部伸出固体储热介质的端部。

所述的固体储热介质由多个储热介质片层叠而成长方体结构，多个换热管道沿长方体结构的长边方向布置，包覆层包覆在固体储热介质长边外周。

所述固体储热介质包括耐火砖、陶瓷、混凝土中的一种或几种组合。

所述固体储热介质包括耐火砖、陶瓷、混凝土中的一种或几种组合。

所述导热油为联苯醚和联苯的混合物。

本实用新型的有益效果为：

与传统槽式系统相比，本系统有如下两个明显优势。

1)本系统在完成白天集热模式后，首先将约293℃的导热油通过固体储热模块换热降温，将导热油温度降低至150-180℃，热量储存于固体模块中，换热后的低温导热油通过导热油循环子系统进入镜场防凝循环，由于温度越低镜场散热越小，与传统槽式系统相比，可以有效降低镜场在夜间防凝模式的散热量；

2)本系统在进入白天集热模式前，首先将低温的导热油通过固体储热模块换热升温，利用前一天储存于固体模块中的热量对导热油进行加热，换热后的导热油通过导热油循环子系统进入镜场吸热循环，由于导热油温度较高，利用太阳升温至393℃的时间减少，与传统槽式系统相比，有效的减少了集热模式的准备时间，间接增加了电站集热量和发电量。

附图说明

图1为本实用新型槽式太阳能光热发电系统示意图。

图2为本实用新型储热单元的示意图。

其中，1—槽式镜场子系统；2—导热油循环子系统；3—换热子系统；4—发电子系统；5—固体储热模块；6—第一阀门；7—第二阀门；8—第三阀门；51—固体储热介质；52—换热管道；53—包覆层。

具体实施方式

本实用新型提供了一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，包括槽式镜场子系统1、导热油循环子系统2、换热子系统3、发电子系统4、固体储热模块5、第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8以及泵和管道。各系统间利用管道连接，具体结构为槽式镜场子系统1的出口管路分别连接固体储热模块5和导热油循环子系统2的进口管路，固体储热模块5的出口管路与导热油循环子系统2 的进口管路连接，导热油循环子系统2的出口管路与槽式镜场子系统1的进口管路连接；导热油循环子系统2、换热子系统3和发电子系统4依次连接，用于通过导热油循环子系统2驱动导热油进入换热子系统3与汽轮机给水换热，加热给水变为蒸汽进入发电子系统4发电。

所述槽式镜场由若干槽式集热器串联或并联组成；所述固体储热模块5由至少一个储热单元串联或者并联组合而成。

所述储热单元由固体储热介质51、换热管道52和储热介质外层的包覆层53 组成，固体储热介质51由多个储热介质片层叠而成，换热管道52沿长度方向贯穿在固体储热介质51中，包覆层53包覆在固体储热介质51外周。换热管道52 端部伸出固体储热介质51的端部。

所述的固体储热介质51由多个储热介质片层叠而成长方体结构，多个换热管道52沿长方体结构的长边方向布置，包覆层53包覆在固体储热介质51长边外周。长方体结构便于两个单元进行拼接。

所述固体储热介质为耐火砖、陶瓷、混凝土中的一种或几种组合。

所述导热油为73.5％的联苯醚和26.5％的联苯组成的混合物；所述白天集热模式为镜场子系统1中的集热器跟踪太阳集热，且镜场子系统1进口导热油温度为293+10℃、出口导热油温度达到393+5℃；所述夜间防凝模式为镜场子系统1 中的集热器不跟踪太阳集热，且镜场子系统1出口导热油温度小于330℃。

其中，镜场子系统1由白天集热模式转入夜间防凝循环模式前，镜场子系统 1出口的高温导热油首先进入固体储热模块5进行换热，将部分热量储存于固体储热模块5中，换热后的低温导热油再通过导热油循环子系统实现导热油夜间在镜场子系统1中的防凝循环；镜场子系统1由夜间防凝循环模式转入白天的集热模式前，镜场子系统1出口的低温导热油首先进入固体储热模块5进行换热，吸收储存于固体储热模块5中的热量，换热后的高温导热油再通过导热油循环子系统实现导热油的循环。

本实用新型的工作方式如下：

当镜场子系统1处于白天集热模式时，第一阀门6和第二阀门7关闭，第三阀门8打开，导热油通过导热油循环子系统2驱动，进入镜场子系统1中集热升温至约293℃，然后进入换热子系统3与汽轮机给水换热，加热给水变为蒸汽进入发电子系统4发电。此模式下固体储热模块5不运行。

当镜场子系统1由白天集热模式切换至夜间防凝模式时，第一阀门6和第二阀门7打开，第三阀门8关闭，导热油通过导热油循环子系统2驱动，进入固体储热模块5降温至150-180℃，然后进入镜场子系统1进行防凝循环。此模式下换热子系统3、发电子系统4不运行。

当镜场子系统1处于夜间防凝模式时，第一阀门6和第二阀门7关闭，第三阀门8打开，导热油通过导热油循环子系统2驱动，仅在镜场子系统1中进行防凝循环。此模式下换热子系统3、发电子系统4、固体储热模块5不运行。

当镜场子系统1由夜间防凝模式切换至白天集热模式时，第一阀门6和第二阀门7打开，第三阀门8关闭，导热油通过导热油循环子系统2驱动，进入固体储热模块5升温，然后进入镜场子系统1进行集热循环。此模式下换热子系统3、发电子系统4不运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (8)

1.一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，包括槽式镜场子系统(1)、固体储热模块(5)、导热油循环子系统(2)、换热子系统(3)和发电子系统(4)，槽式镜场子系统(1)的出口管路分别连接固体储热模块(5)和导热油循环子系统(2)的进口管路，固体储热模块(5)的出口管路与导热油循环子系统(2)的进口管路连接，导热油循环子系统(2)的出口管路与槽式镜场子系统(1)的进口管路连接；导热油循环子系统(2)、换热子系统(3)和发电子系统(4)依次连接，用于通过导热油循环子系统(2)驱动导热油进入换热子系统(3)与汽轮机给水换热，加热给水变为蒸汽进入发电子系统(4)发电。

2.根据权利要求1所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述固体储热模块(5)的进出管上分别设置有第一阀门(6)和第二阀门(7)，槽式镜场子系统(1)的出口管路与导热油循环子系统(2)的进口管路上设置有第三阀门(8)。

3.根据权利要求1所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述槽式镜场子系统(1)由若干槽式集热器串联或并联组成。

4.根据权利要求1所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述固体储热模块(5)由至少一个储热单元串联或者并联组合而成。

5.根据权利要求4所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述储热单元包括固体储热介质(51)、换热管道(52)和储热介质外层的包覆层(53)，所述的固体储热介质(51)由多个储热介质片层叠而成，换热管道(52)沿储热介质片的长度方向贯穿在固体储热介质(51)中，包覆层(53)包覆在固体储热介质(51)外侧；换热管道(52)端部伸出固体储热介质(51)的端部。

6.根据权利要求5所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的固体储热介质(51)由多个储热介质片层叠而成长方体结构，多个换热管道(52)沿长方体结构的长边方向布置，包覆层(53)包覆在固体储热介质(51)长边外周。

7.根据权利要求5所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述固体储热介质包括耐火砖、陶瓷、混凝土中的一种或几种组合。

8.根据权利要求1所述的一种带固体储热的槽式太阳能光热发电系统，其特征在于，所述导热油为联苯醚和联苯的混合物。

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