CN212508674U - 一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，包括集热模块、储热模块、换热模块、发电模块、输电模块、电加热模块、光伏模块和生物质模块；在太阳能光热发电的基础上，同时引入光伏和生物质能组成联合发电系统，利用不同能源利用的特点进行耦合；集热模块、光伏模块以及生物质模块充分利用可再生能源进行储热和发电，生物质模块和发电模块确保在光照不足时还能确保系统正常稳定运行，光照充裕的情况下，还嫩通过电加热模块以及动力装置消纳多余的电量，同时引入光伏和生物质能组成联合发电系统，利用不同能源利用的特点进行耦合，外在太阳能量输入不足的情况下可以直接产生蒸汽用于发电，实现整个系统24小时不间断运行。

Description

一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统
技术领域
本实用新型属于可再生能用利用领域，具体涉及一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统。
背景技术
太阳能由于具有资源充足、分布广泛、安全清洁的优点，是一种理想的可再生能源。目前太阳能发电得到实际应用的主要有两种形式，即太阳能光伏发电和太阳能热发电。太阳能光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳辐射并将之转变为电能直接发电；太阳能光热发电是通过吸热传热介质和装置将太阳辐射转换为热能继而利用传统蒸汽轮机进行发电。与煤电相比，太阳能发电几乎不产生废弃物及温室、有毒气体，是非常理想的清洁能源，且太阳能取之不尽用之不竭，运行成本较低。但目前将太阳能发电替代煤电作为主力能源还存在诸多限制，如：1)太阳能辐照的不稳定性导致发电量时多时少，电量输出稳定性较差；2)太阳能的周期性导致白天集热量较多，即使有储热的条件下也无法保证夜间发电，造成了电量输出不能持续稳定；3)受阴雨的影响太阳能具有间断性，造成了发电量的可靠性不能保证。
鉴于以上问题，开发一个高效低成本的太阳能发电系统是一个亟待解决的问题。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，充分利用可再生能源，提高系统经济效益的同时，在阴雨天以及光照不稳定时间段内持续稳定运行，而且在光照充足的情况下，消纳多余电量。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，包括集热模块、储热模块、换热模块、发电模块、输电模块、电加热模块、光伏模块和生物质模块；
集热模块和储热模块连通形成传热介质回路，传热介质将太阳能热量传递至储热模块中的储热介质；
储热模块和换热模块连通形成换热回路，储热介质将储热模块中的热量传递至发电介质；
换热模块和发电模块连通形成发电介质回路，发电介质换热后温度和压力升高，将换热获得的热量通过发电模块中的汽轮机发电机组将热量转化为电能；
电加热模块和储热模块连通形成储热介质回路，储热介质将电加热模块产生的热量传递至储热模块中；
生物质模块和储热模块连通形成防凝回路，储热介质将生物质模块产生的热量传递至储热模块中的储热介质；
生物质模块和换热模块连通形成补燃回路，生物质模块产生的蒸汽传递至换热模块并与换热模块产生的蒸汽混合；
传热介质回路、换热回路、发电介质回路、储热介质回路、防凝回路以及补燃回路中均设置有动力装置；
光伏模块通过电缆与动力装置和电加热模块相连，对动力装置和电加热模块进行供电；发电模块的电能输出端连接输电模块，输电模块连接电网，输电模块还连接电加热模块。
集热模块用于吸收太阳能并将太阳能传递给传热介质，集热模块采用塔式太阳能集热装置或槽式太阳能集热装置。
储热模块包括若干高温储罐、若干低温储罐和储热介质，其中吸收传热介质热量的储热介质存储于高温储罐，与换热介质换热后的储热介质存储于低温储罐。
换热模块包括若干个换热器，所述换热器串联或并联，换热器用于储热介质与发电模块采用汽轮机发电机组。
动力装置为输送流体或使流体增压的机械，用于驱动管道中的液体或气体介质在集热模块、储热模块、换热模块、发电模块和生物质模块间的循环。
传热介质为导热油、熔盐或水；所述储热介质为熔盐；所述发电介质为蒸汽。
光伏模块包括若干太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器和逆变器，太阳能电池方阵的输出端连接蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连接逆变器的输入端，控制器连接蓄电池和逆变器控制端。
生物质模块采用生物质直燃锅炉。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型所述的一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，是在太阳能光热发电的基础上，同时引入光伏和生物质能组成联合发电系统，利用不同能源利用的特点进行耦合，具有如下突出优点：在系统中引入光伏模块，利用光伏对系统耗电设备进行供电，降低系统外购电量，可以大幅降低成本提高经济性，同时根据光伏发电的波动性配置了电加热模块，多余的光伏电量可以通过电加热器转换为热能存储于储热模块，用于夜间或阴雨天发电，增加系统稳定性；
在系统中引入生物质作为辅助燃料，在长时间缺少太阳能的情况下，可为储换热介质的防凝提供能量，降低系统运行成本，此外在太阳能量输入不足的情况下可以直接产生蒸汽用于发电，实现整个系统24小时不间断运行，大大提高系统可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统示意图
图中标号：1—集热模块；2—储热模块；3—换热模块；4—发电模块；5—输电模块；6—电加热模块；7—光伏模块；8—生物质模块；9—第一动力装置；10—第二动力装置；11—第三动力装置；12—第四动力装置；13—第五动力装置；14—第六动力装置。
具体实施方式
本实用新型提供了一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，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，本实用新型的一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，所述系统包括集热模块1、储热模块2、换热模块3、发电模块4、输电模块5、电加热模块6、光伏模块7、生物质模块8和动力装置；
集热模块1、储热模块2、换热模块3、发电模块4、电加热模块6、生物质模块8和第一动力装置9、第二动力装置10、第三动力装置11、第四动力装置12、第五动力装置13以及第六动力装置14间通过管道连接；
光伏模块7与输电模块5、电加热模块6、第一动力装置9、第二动力装置10、第三动力装置11、第四动力装置12、第五动力装置13以及第六动力装置14间通过电缆连接；
集热模块1用于吸收太阳能并将太阳能传递给流经集热模块的液体传热介质，集热模块1采用塔式太阳能集热装置或槽式太阳能集热装置，当集热模块1为塔式太阳能集热装置时，集热模块中包括若干定日镜和位于吸热塔顶端的吸热器；当集热模块1为槽式太阳能集热装置时，集热模块中包括若干个串联的槽式集热单元。
储热模块2由储热介质以及用于存储储热介质的设备组成，用于存储集热模块1收集的太阳热能或通过电加热模块6传递给储热介质的热能；具体的，储热模块2包括若干高温储罐、若干低温储罐和储热介质，其中吸收传热介质热量的储热介质存储于高温储罐，与换热介质换热后的储热介质存储于低温储罐。
换热模块3包括若干个换热器，所述换热器串联或并联，用于储热介质与发电模块4所用蒸汽/水介质间的热交换。
发电模块4采用汽轮机发电机组；输电模块5用于将发电模块4产生的电能输送至电网。
第一动力装置9、第二动力装置10、第三动力装置11、第四动力装置12、第五动力装置13以及第六动力装置14为输送流体或使流体增压的机械，用于驱动管道中的液体或气体介质在集热模块1、储热模块2、换热模块3、发电模块4和生物质模块8间的循环。
电加热模块6中设置若干电加热器，用于将电网中的弃电或光伏模块7中的电能转换为热能传递给储热介质。
光伏模块7中设置若干太阳能电池板组件，用于将太阳能转换为电能，为电加热模块6或第一动力装置9、第二动力装置10、第三动力装置11、第四动力装置12、第五动力装置13以及第六动力装置14提供电能。
生物质模块8利用燃烧生物质产生热量用于储热介质在集热模块1和储热模块2中的防凝，或直接产生蒸汽与换热模块3产生的蒸汽混合进入发电模块4；生物质模块8采用生物质锅炉。
集热模块1和储热模块2连通形成传热介质回路，集热模块1至储热模块2的管路上设置第一动力装置9，以使传热介质将太阳能热量传递至储热模块2中的储热介质；储热模块2和换热模块3连通形成换热回路，储热模块2至换热模块3的管路上设置第二动力装置10，以使储热介质将储热模块2中的热量传递至发电介质；换热模块3和发电模块4连通形成发电介质回路，换热模块3至发电模块4的管路上设置第三动力装置11，以使发电介质将换热获得的热量传递至发电模块4，通过汽轮机发电机组转化为电能；电加热模块6和储热模块2连通形成储热介质回路，储热模块2至电加热模块6的管路上设置第四动力装置12，以使储热介质将电加热模块6产生的热量传递至储热模块2中；生物质模块8和储热模块2连通形成防凝回路，生物质模块8至储热模块2的管路上设置第五动力装置13，以使储热介质将生物质模块8产生的热量传递至储热模块2中的储热介质；生物质模块8和换热模块3连通形成补燃回路，生物质模块8至换热模块3的管路上设置第六动力装置14，以使生物质模块8产生的蒸汽传递至换热模块3并与换热模块3产生的蒸汽混合。
传热介质为导热油、熔盐或水；所述储热介质为熔盐；所述发电介质为蒸汽。
太阳能电池板组件包括太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器和逆变器，太阳能电池方阵的输出端连接逆变器和蓄电池组的电能输入端，逆变器的输出端向外界供电，逆变器和蓄电池组的控制信号输入端连接控制器的输出端。
燃烧生物质是通过生物质锅炉将生物质燃烧并加热储热介质至设定温度。
所述燃烧生物质是通过生物质锅炉将生物质燃烧并加热给水产生设定温度和压力的蒸汽。
本实用新型的工作方式如下：
集热模块1通过聚光方式将太阳能收集并转化为热能，第一动力装置9根据太阳辐照强度变化传热介质流量，并驱动传热介质在传热介质回路中循环将收集的太阳热能转移至储热模块2。
储热模块2将收集的太阳热量存储，第二动力装置10根据换热模块3设定的热负荷调整储热介质的流量，并驱动储热介质在换热介质回路中循环将储存的热量交换给发电介质。
换热模块3通过换热设备实现将储热介质的能量传递给发电介质，第三动力装置11根据发电模块4设定的热负荷以及储热介质温度变化发电介质流量，并驱动发电介质在发电介质回路中循环发电。
输电模块5将发电模块4产生的电量输送至电网。输电模块5还能为电加热模块6提供电能。
光伏模块7通过若干太阳能电池板组件将太阳能转换为电能对第一动力装置9、第二动力装置10、第三动力装置11、第四动力装置12、第五动力装置13以及第六动力装置14进行供电，多余的电能输送至电加热模块6，第四动力装置12根据电负荷调整储热介质流量，并驱动储热介质在第四回路中循环将热能转移至储热模块2。
电加热模块6是在光伏模块7或电网有盈余电量时将电量转化为热量传递给储热介质，将能量储存至储热模块，在用电高峰时通过发电模块发电。
生物质模块8在长时间缺少太阳能的情况下为集热模块1和储热模块2中的传热介质和储热介质提供防凝热量，第五动力装置13根据介质温度和防凝热量变化流量，并驱动储热介质在第五回路中循环将生物质燃烧产生的热量传递给储热介质，满足防凝需求；同时生物质模块8在储热量不足且要满足系统出力的情况下为换热系统提供蒸汽，第六动力装置14根据需要的蒸汽量变化流量，并驱动汽水介质在补燃回路中循环将生物质燃烧产生的热量传递给发电介质。
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 (9)

1.一种太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，包括集热模块(1)、储热模块(2)、换热模块(3)、发电模块(4)、输电模块(5)、电加热模块(6)、光伏模块(7)和生物质模块(8)；
集热模块(1)和储热模块(2)连通形成传热介质回路，传热介质将太阳能热量传递至储热模块(2)中的储热介质；
储热模块(2)和换热模块(3)连通形成换热回路，储热介质将储热模块(2)中的热量传递至发电介质；
换热模块(3)和发电模块(4)连通形成发电介质回路，发电介质换热后温度和压力升高，将换热获得的热量通过发电模块(4)中的汽轮机发电机组将热量转化为电能；
电加热模块(6)和储热模块(2)连通形成储热介质回路，储热介质将电加热模块(6)产生的热量传递至储热模块(2)中；
生物质模块(8)和储热模块(2)连通形成防凝回路，储热介质将生物质模块(8)产生的热量传递至储热模块(2)中的储热介质；
生物质模块(8)和换热模块(3)连通形成补燃回路，生物质模块(8)产生的蒸汽传递至换热模块(3)并与换热模块(3)产生的蒸汽混合；
传热介质回路、换热回路、发电介质回路、储热介质回路、防凝回路以及补燃回路中均设置有动力装置；
光伏模块(7)通过电缆与动力装置和电加热模块(6)相连，对动力装置和电加热模块(6)进行供电；发电模块(4)的电能输出端连接输电模块(5)，输电模块(5)连接电网，输电模块(5)还连接电加热模块(6)。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，集热模块(1)用于吸收太阳能并将太阳能传递给传热介质，集热模块(1)采用塔式太阳能集热装置或槽式太阳能集热装置。
3.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，储热模块(2)包括若干高温储罐、若干低温储罐和储热介质，其中吸收传热介质热量的储热介质存储于高温储罐，与换热介质换热后的储热介质存储于低温储罐。
4.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，换热模块(3)包括若干个换热器，所述换热器串联或并联，换热器用于储热介质与发电模块(4)所用蒸汽/水介质间的热交换。
5.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，发电模块(4)采用汽轮机发电机组。
6.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，动力装置为输送流体或使流体增压的机械，用于驱动管道中的液体或气体介质在集热模块(1)、储热模块(2)、换热模块(3)、发电模块(4)和生物质模块(8)间的循环。
7.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，传热介质为导热油、熔盐或水；所述储热介质为熔盐；所述发电介质为蒸汽。
8.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，光伏模块(7)包括若干太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器和逆变器，太阳能电池方阵的输出端连接蓄电池组的输入端，蓄电池组的输出端连接逆变器的输入端，控制器连接蓄电池和逆变器控制端。
9.根据权利要求1所述的太阳能光热、光伏和生物质联合发电系统，其特征在于，生物质模块(8)采用生物质直燃锅炉。
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