CN210440172U - 一种能实现全天发电的太阳能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种能实现全天发电的太阳能发电系统,包括:太阳镜场、吸热系统、发电系统、储热系统、电网;其中,实时跟踪太阳位置的所述太阳镜场将所采集的太阳光聚焦到吸热系统上,传热流体在吸热系统内流动并不断地被加热,传热流体中储存的热量一方面能被用于发电系统发电,发出的电能被并入所述电网,另一方面通过储热系统将能量储存起来,该能量在需要使用时释放并通过发电系统发电。

Description

一种能实现全天发电的太阳能发电系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能领域,特别涉及一种能实现全天发电的太阳能发电系统。
背景技术
太阳能发电包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种形式。
太阳能光伏发电是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。由于太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,据测算:如果发电系统与太阳光线角度存在25°的偏差时,就会因为垂直入射的辐射能减少而使光伏阵列的输出功率下降10%左右。跟踪光伏系统通过计算得出太阳在天空中的方位,实时跟踪太阳运动,使太阳光直射光伏阵列,从而增加光伏阵列接收到的太阳辐射量,提高太阳光伏发电系统的总体发电量。根据数据显示,单轴跟踪比固定式增加光伏组件20%的功率输出,双轴跟踪比固定式增加光伏组件40%的功率输出。
太阳能光热发电是利用太阳辐射所产生的热能发电,使用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,然后由蒸汽驱动汽轮发电机组发电,实现光-热-电的转换。光热发电可通过配置储热系统改善出力特性,主要有槽式、塔式、碟式(盘式)、菲涅尔式四种类型。与光伏发电相比较,太阳能光热发电具有如下优点是输出电力稳定,电力具有可调节性,易于并网,发电稳定性优于光伏发电和风力发电等可再生能源,缺点是初投资相对较高。而光伏发电受日光照射强度影响较大,上网后给电网带来较大压力,电网友好性差,优点是技术成熟度高,初投资低。
太阳能光热发电技术中的跟踪系统精度可达0.1度,满足跟踪光伏系统精度要求,因此、光热发电技术中的跟踪系统可应用于跟踪光伏系统。跟踪光伏系统和太阳能光热发电系统组成联合电站,跟踪光伏系统白天运行发电,太阳能光热发电系统白天少量发电,并将多余热量储存,晚间再用储存的热量释放发电。同时,跟踪光伏系统配置的储电系统和光热电站配置的储热系统可以互补运行,联合电站的发电出力更加稳定,避免了光伏发电难以解决的入网调峰问题,并降低了系统总投资,增加了电站发电量。例如,公开号为CN103607166B的中国专利申请公布了一种聚光光伏光热复合发电系统,该系统将聚光光伏系统放置于塔式光热电站吸热塔顶的吸热器上,由于规模化的塔式光热电站吸热塔通常高达100-300米,吸热塔成本较高且塔顶吸热器表面积有限,可布置的光伏模块非常有限,难以实现大规模应用。公开号为CN106160658B的中国专利申请提出了一种聚光型全光谱的太阳能光伏光热联合系统,在二次聚光器上布置光伏电池层,主聚光器反射的光一部分被光伏电池层吸收,电池层不能吸收利用的紫外光和近红外光再次反射到集热管上实现热利用,由于太阳能光热利用系统中二次聚光器面积较小,仅能布置少量的光伏电池层,且主聚光器反射的太阳光可能导致电池层发热降低效率甚至损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中光热系统成本高、发电相对稳定且易于并网,而光伏系统成本低、发电稳定性低不易并网等缺点,从而提供可实现全天发电的太阳能发电系统及运行策略。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种一种能实现全天发电的太阳能发电系统,包括:太阳镜场1、吸热系统2、发电系统3、储热系统4、电网5;其中,
实时跟踪太阳位置的所述太阳镜场1将所采集的太阳光聚焦到所述吸热系统2上,传热流体在所述吸热系统2内流动并不断地被加热,传热流体中储存的热量一方面能被用于所述发电系统3发电,发出的电能被并入所述电网5,另一方面通过所述储热系统4将能量储存起来,该能量在需要使用时释放并通过所述发电系统3发电。
上述技术方案中,还包括:储电系统6、逆变系统7、跟踪光伏系统8;其中,
所述跟踪光伏系统8吸收太阳光能,产生的直流电能一方面通过所述储电系统6储存起来,另一方面经过所述逆变系统7逆变成交流电,所产生的交流电并入所述电网5,或用于所述储热系统4中的电加热器,或为所述太阳镜场1中的耗电设备供电;
所述发电系统3产生的电能也能存储在所述储电系统6中。
上述技术方案中,还包括补燃系统9;所述补燃系统9所产生的热量一方面供所述发电系统3发电;另一方面,补燃系统9所产生的热量用于加热具有易凝固性质的传热流体,以防止凝固。
上述技术方案中,所述电网5一方面能接纳太阳能发电系统所产生的电能,另一方面也能向太阳能发电系统供电,其提供的电量能为所述储电系统6充电,也能用于储热系统4的电加热器,或为整个电站的其他用电设施供电。
上述技术方案中,所述太阳镜场1是槽式聚光镜场或塔式定日镜场或碟式聚光镜场或菲涅尔式聚光镜场。
上述技术方案中,所述吸热系统2的入口处安装有流量调节阀或通过变频泵调节传热流体流量。
上述技术方案中,所述传热流体为导热油或熔融盐或空气或固体颗粒,所述固体颗粒包括碳化硅、氮化硅、砂砾中的一种或多种。
上述技术方案中,所述储热系统4包括高温储热罐和低温储热罐;所述高温储热罐和低温储热罐各有一个或多个,当有多个高温储热罐时,每个高温储热罐的设计储热温度各自相同或不同;当有多个低温储热罐时,每个低温储热罐的设计储热温度各自相同或不同。
上述技术方案中,所述储电系统6为蓄电池或超级电容。
上述技术方案中,所述跟踪光伏系统8的太阳能电池层集成在太阳镜场1上,随反射镜一同跟踪太阳;或采用太阳镜场1的跟踪系统,结合支架和太阳能电池层单独建设。
本实用新型的优点在于:
本实用新型的可实现全天发电的太阳能发电系统充分发挥了太阳能光热系统和跟踪光伏系统的优势,提高了光伏系统发电效率,避免了光伏系统不易并网等缺点。根据当地自然资源条件,合理配置系统容量,可实现全天发电,具有绿色环保无污染的特点,同时还能与常规燃料互补运行,发电稳定性更高。
附图说明
图1为本实用新型的一种可实现全天发电的太阳能发电系统的原理示意图。
图面说明
1 太阳镜场 2 吸热系统
3 发电系统 4 储热系统
5 电网 6 储电系统
7 逆变系统 8 跟踪光伏系统
9 补燃系统
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型的一种可实现全天发电的太阳能发电系统的结构示意图的实施例。该系统包括太阳镜场1、吸热系统2、发电系统3、储热系统4、电网5、储电系统6、逆变系统7、跟踪光伏系统8以及补燃系统9,其中,
实时跟踪太阳位置的太阳镜场1将所采集的太阳光聚焦到所述吸热系统2上,传热流体在所述吸热系统2内流动并不断地被加热,传热流体中储存的热量一方面可用于发电系统3发电,发出的电能可并入电网5,也可通过储电系统6储存起来;另一方面可通过储热系统4将能量储存起来,该能量可在夜间释放并通过发电系统3发电。
跟踪光伏系统8也可吸收太阳光能,产生的直流电能一方面通过储电系统6储存起来,另一方面经过逆变系统7逆变成交流电,所产生的交流电并入电网5,或用于储热系统4中的电加热器,或为太阳镜场1中的耗电设备供电。
所述补燃系统9所产生的热量一方面可供发电系统3发电;另一方面,当传热流体为导热油或熔盐或其他易凝固的介质时,补燃系统9可用于加热传热流体以防止凝固。
所述电网5一方面可接纳太阳能发电系统所产生的电能,另一方面也可向太阳能发电系统供电,其提供的电量可为储电系统6充电,也可用于储热系统4的电加热器,或为整个电站的其他用电设施供电。
所述太阳镜场1可以是槽式聚光镜场或塔式定日镜场或碟式聚光镜场或菲涅尔式聚光镜场中的任意一个或多个的组合。
所述吸热系统2的入口处安装有流量调节阀或通过变频泵调节传热流体流量。
所述传热流体为导热油或熔融盐或空气或固体颗粒,所述固体颗粒包括碳化硅、氮化硅、砂砾中的一种或多种。
所述储热系统4包括高温储热罐和低温储热罐;所述高温储热罐和低温储热罐各有一个或多个,当有多个高温储热罐时,每个高温储热罐的设计储热温度各自相同或不同;当有多个低温储热罐时,每个低温储热罐的设计储热温度各自相同或不同。
所述储热系统4中布置有电加热器,用于加热储热系统中的储热介质。
所述储电系统6为蓄电池或超级电容。
所述跟踪光伏系统8的太阳能电池层集成在太阳镜场1上,随反射镜一同跟踪太阳;或采用太阳镜场1的跟踪系统,结合支架和太阳能电池层单独建设。
太阳能发电系统可以有多种运行模式,包括:
(1)最大化发电量模式
白天期间,跟踪光伏系统8和由太阳镜场1、吸热系统2、发电系统3和储热系统4组成的太阳能光热发电系统同时运行发电。当太阳辐射条件较好时,太阳镜场1和吸热系统2产生的热量超过发电系统3所需的热量,该超出的部分热量经储热系统4储存起来,待太阳辐射条件较弱时,发电系统3使用储热系统4释放的热量发电。
(2)全天发电模式
白天期间,跟踪光伏系统8优先发电,太阳镜场1、吸热系统2和储热系统4正常运行,太阳镜场1和吸热系统2产生的热量优先储存在储热系统4中。夜晚期间,通过储热系统4储存的热量驱动发电系统3发电并入电网5,或通过储电系统6中储存的电力经逆变系统7变成交流电并入电网5,从而实现全天发电。当太阳辐射条件较弱或储热系统4和储电系统6储存的能量不足时,补燃系统9运行,所产生的热量用于发电系统3发电以满足全天发电需求。
(3)结合电网需求发电模式
由于本系统配置了储热系统4和储电系统6,因此可根据电网需求进行发电。白天期间,跟踪光伏系统8和由太阳镜场1、吸热系统2、发电系统3和储热系统4组成的光热发电同时运行。结合电网需求,跟踪光伏系统8发出的电可储存在储电系统6中;太阳镜场1、吸热系统2和储热系统4正常运行,太阳镜场1和吸热系统2产生的热量储存在储热系统4中。待电网5需要电力时,储电系统6释放电力经逆变系统7逆变后并入电网5,储热系统4释放热量经发电系统3发电后并入电网5。当太阳辐射条件较弱或储热系统4和储电系统6储存的能量不足时,补燃系统9运行,所产生的热量用于发电系统3发电以满足电网需求。
以上是本实用新型的可实现全天发电的太阳能发电系统的一种实现方式,在其他实现方式中,本实用新型的可实现全天发电的太阳能发电系统的组成可以有一定的变化。如在光照条件卓越的地区,可不包含补燃系统,依靠储热系统与储电系统即可实现全天供电。这能够明显降低整个发电系统的成本。更进一步的,还可不包含储电系统、逆变系统、跟踪光伏系统,即仅通过光热来发电并维持全天的供电。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,包括:太阳镜场(1)、吸热系统(2)、发电系统(3)、储热系统(4)、电网(5);其中,
实时跟踪太阳位置的所述太阳镜场(1)将所采集的太阳光聚焦到所述吸热系统(2)上,传热流体在所述吸热系统(2)内流动并不断地被加热,传热流体中储存的热量一方面能被用于所述发电系统(3)发电,发出的电能被并入所述电网(5),另一方面通过所述储热系统(4)将能量储存起来,该能量在需要使用时释放并通过所述发电系统(3)发电。
2.根据权利要求1所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,还包括:储电系统(6)、逆变系统(7)、跟踪光伏系统(8);其中,
所述跟踪光伏系统(8)吸收太阳光能,产生的直流电能一方面通过所述储电系统(6)储存起来,另一方面经过所述逆变系统(7)逆变成交流电,所产生的交流电并入所述电网(5),或用于所述储热系统(4)中的电加热器,或为所述太阳镜场(1)中的耗电设备供电;
所述发电系统(3)产生的电能也能存储在所述储电系统(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,还包括补燃系统(9);所述补燃系统(9)所产生的热量一方面供所述发电系统(3)发电;另一方面,补燃系统(9)所产生的热量用于加热具有易凝固性质的传热流体,以防止凝固。
4.根据权利要求2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述电网(5)一方面能接纳太阳能发电系统所产生的电能,另一方面也能向太阳能发电系统供电,其提供的电量能为所述储电系统(6)充电,也能用于储热系统(4)的电加热器,或为整个电站的其他用电设施供电。
5.根据权利要求1或2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述太阳镜场(1)是槽式聚光镜场或塔式定日镜场或碟式聚光镜场或菲涅尔式聚光镜场。
6.根据权利要求1或2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述吸热系统(2)的入口处安装有流量调节阀或通过变频泵调节传热流体流量。
7.根据权利要求1或2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述储热系统(4)包括高温储热罐和低温储热罐;所述高温储热罐和低温储热罐各有一个或多个,当有多个高温储热罐时,每个高温储热罐的设计储热温度各自相同或不同;当有多个低温储热罐时,每个低温储热罐的设计储热温度各自相同或不同。
8.根据权利要求2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述储电系统(6)为蓄电池或超级电容。
9.根据权利要求2所述的能实现全天发电的太阳能发电系统,其特征在于,所述跟踪光伏系统(8)的太阳能电池层集成在太阳镜场(1)上,随反射镜一同跟踪太阳;或采用太阳镜场(1)的跟踪系统,结合支架和太阳能电池层单独建设。
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