CN217735660U - 一种光热风电互补供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光热风电互补供能系统，涉及电厂机组供能技术领域，包括：太阳能集热装置，向蓄热装置连接供热；风力发电系统，向配电装置连接供电；蒸汽发电装置，由蓄热装置供汽发电，并向配电装置连接供电；离心式电制冷机组，由配电装置供电，并将冷媒传送到各冷却系统。本实用新型通过太阳能集热器和蒸汽发电装置组合实现太阳能热发电，且和风力发电系统配合向配电装置连接供电，从而即使风力、光照的时空强弱不同也可以有效保证制冷机供电。且整个系统将太阳能热发电的热能转化步骤和制冷系统的热能吸收步骤结合，实现了热能的多级利用，提高热能利用效率。

Description

一种光热风电互补供能系统

技术领域

本实用新型涉及电厂机组供能技术领域，尤其是涉及一种光热风电互补供能系统。

背景技术

随着大功率风电机组的开发，机舱内部集成了齿轮箱、发电机、变频器、变压器等设备，这些设备运行时都需要同时运行冷却系统，而目前这些设备的冷却系统相互独立，造成了大量设备的冗余与能源浪费。

同时随着可再生能源大规模开发，以风能、太阳能为基础的能源大基地建设加速推进，但风电电力并不稳定，受风况影响较大。太阳能发电主要包括太阳能光发电和太阳能热发电两种，其中太阳能热发电的一种形式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电。

由于风电和太阳热电分别在空间和时间上具有局限性（冷却系统需要全天工作，而风电和太阳热电易受风力不足和光照不足的影响），导致单独采用风电或单独采用太阳热电的供能方式均可能存在冷却系统供电不足停机的现象。且在太阳热电的发电过程和冷却系统的运行过程中，均会发生热能转化、利用，如果将这两部分的热能转化系统联合，可能使热能利用率进一步提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光热风电互补供能系统，能够利用风力发电和太阳能发电在时空上具有互补性对各设备冷却系统进行供能，且精简供冷设备、提高热能利用率；

本实用新型提供一种光热风电互补供能系统，包括：太阳能集热装置，向蓄热装置连接供热；风力发电系统，向配电装置连接供电；蒸汽发电装置，由蓄热装置供汽发电，并向配电装置连接供电；离心式电制冷机组，由配电装置供电，并将冷媒传送到各冷却系统。

进一步地，还包括吸收式制冷机组，所述吸收式制冷机组由配电装置供电，所述各冷却系统的回流管路通过所述吸收式制冷机组与所述离心式电制冷机组连通。

进一步地，还包括节流阀和给水泵，所述给水泵由配电装置供电，所述节流阀通过所述给水泵与所述蓄热装置连通，所述蒸汽发电装置的回流管路通过所述节流阀与所述给水泵连通。

进一步地，所述吸收式制冷机组由所述蓄热装置供应热源，且热源通过所述节流阀和所述给水泵回流至所述蓄热装置。

进一步地，所述配电装置向电网连接送电。

进一步地，所述离心式电制冷机组通过供水泵与所述各冷却系统连通供冷。

进一步地，所述各冷却系统的回流管路上设有汇流装置，所述汇流装置上连接有补水管路，所述补水管路上设有补水泵。

进一步地，所述汇流装置通过循环泵与所述吸收式制冷机组连通回流。

进一步地，所述供水泵、所述循环泵和所述补水泵分别由所述配电装置供电。

进一步地，所述各冷却系统包括依次串联的润滑油冷却系统、发电机冷却系统、变频器冷却系统和变压器冷却系统。

本实用新型的技术方案通过太阳能集热器和蒸汽发电装置组合实现太阳能热发电，且和风力发电系统配合向配电装置连接供电，从而即使风力、光照的时空强弱不同也可以有效保证制冷机供电。且整个系统将太阳能热发电的热能转化步骤和制冷系统的热能吸收步骤结合，实现了热能的多级利用，提高热能利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

附图标记说明：

1-太阳能集热装置、2-蓄热装置、3-风力发电系统、4-配电装置、5-蒸汽发电装置、6-离心式电制冷机组、7-吸收式制冷机组、8-给水泵、9-电网、10-供水泵、11-补水泵、12-循环泵、13-润滑油冷却系统、14-发电机冷却系统、15-变频器冷却系统、16-变压器冷却系统、17-第一汇流装置、18-蒸汽阀、19-第二汇流装置、20-节流阀；

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种光热风电互补供能系统，包括：太阳能集热装置1，向蓄热装置2连接供热；风力发电系统3，向配电装置4连接供电；蒸汽发电装置5，由蓄热装置2供汽发电，并向配电装置4连接供电；离心式电制冷机组6，由配电装置4供电，并将冷媒传送到各冷却系统。

具体的，太阳能集热装置1具体为太阳能集热器，用于吸收太阳的辐射能转换为热能并传递向蓄热装置2并存储，蓄热装置2包括不限于几组固体蓄热装置2或者融盐蓄热装置2，具体可以是蒸汽蓄热器，与太阳能集热器连接，并将其内蒸汽送往蒸汽发电装置5进行发电。蒸汽发电装置5具体可以是蒸汽发电机，利用蓄热装置2内的热能或蒸汽发电，并将电力运送到配电装置4。配电装置4同时还接收风力发电系统3所提供的电力。离心式电制冷机组6由配电装置4供电进行制冷，离心式电制冷机组6对冷媒降温后，冷媒运输到各设备的冷却系统进行冷却，再回流至离心式电制冷机循环制冷。本装置通过利用太阳热电和风力发电实现光热风电互补供能，从而即使风力、光照的时空强弱不同也可以有效保证制冷机供电。

实施例2

还包括吸收式制冷机组7，所述吸收式制冷机组7由配电装置4供电，所述各冷却系统的回流管路通过所述吸收式制冷机组7与所述离心式电制冷机组6连通。还包括节流阀20和给水泵8，所述给水泵8由配电装置4供电，节流阀20通过给水泵8与蓄热装置2连通，所述蒸汽发电装置5的回流管路通过所述节流阀20和给水泵8与所述蓄热装置2连通。所述吸收式制冷机组7由所述蓄热装置2供应热源，且热源通过所述节流阀20和给水泵8回流至所述蓄热装置2。

具体的，在本实施例2中，通过各设备冷却系统的回流冷媒先回流到吸收式制冷机组7进行一次降温，然后进入离心式电制冷机组6进行二次降温，再送往各设备冷却系统，使得冷媒的循环温度更低。蒸汽发电装置5具体可以选择蒸汽发电机。给水泵8的作用在于，一方面，蒸汽发电机出口的蒸汽可以通过给水泵加压重新回到蓄热装置2，完成蒸汽发电循环；另一方面，蓄热装置2作为热源向吸收式制冷机组7供热，如作为发生器中热源蒸汽，吸收式制冷机组7与蓄热装置2中的热源蒸汽换热后，热源蒸汽温度下降，这些不饱和蒸汽换热剂可以由节流阀节流降压变成饱和液体进入蓄热装置2，待与太阳能集热装置换热后使之再次用于为吸收式制冷机组7供热或者为蒸汽发电机发电，完成蒸汽供热循环。

另外，本系统中，在给水泵8的入口管路上还设置第二汇流装置19，用于将经过节流阀20和经过蒸汽发电机的回流工质汇流，共同送入给水泵8。

另外，本系统中，在蓄热装置2与蒸汽发电装置5之间还设有蒸汽阀18，当蓄热足够时（例如白天光照较强），打开蒸汽阀18，蓄热蒸汽进入蒸汽发电机发电；当蓄热不足时（例如夜晚光照较弱。此时蓄热装置2内蓄热流体温度并不高），关闭蒸汽阀18，蓄热流体全部进入吸收式制冷机组7吸收回流冷媒的高温而蒸发，一次降低回流冷媒温度。

实施例3

所述配电装置4向电网9连接供电。

具体的，本实施例3中，配电装置4还通过电缆连接到电网9，对于风力发电系统3和蒸汽发电装置5提供的电力盈余时，可以将盈余电力送入电网9。另外，本实施例3中，还可以将配重装置与电网9双向连接，即当风力发电系统3和蒸汽发电装置5提供的电力不足时，可以由电网9向配电装置4下电补充，保证各用电设备的稳定运行。

实施例4

所述离心式电制冷机组6通过供水泵10与所述各冷却系统连通供冷。所述各冷却系统的回流管路上设有第一汇流装置17，所述第一汇流装置17上连接有补水管路，所述补水管路上设有补水泵11。所述第一汇流装置17通过循环泵12与所述吸收式制冷机组连通回流。所述供水泵10、所述循环泵12和所述补水泵11分别由所述配电装置4供电。所述各冷却系统包括依次串联的润滑油冷却系统13、发电机冷却系统14、变频器冷却系统15和变压器冷却系统16。

具体的，冷媒具体为冷却水，通过供水泵10将冷却水加压送往各冷却系统，通过循环泵12将回流冷却水加压送往吸收式制冷机组7，完成冷却水冷却循环。而不可避免的，由于渗漏等原因冷却水会逐渐减少，通过冷却水补水泵11，可以在有压力的冷媒循环管道中注入新的冷却水，保证冷却系统正常运行。流经各设备冷却系统之后的温水汇入第一汇流装置17，且通过反向加压导流可以将冷媒循环管路中的杂物由第一汇流装置17排出，第一汇流装置17主要包括分别与各各设备冷却系统连接的多个支流管以及与所有支流管连接的汇流管，具体例如CN110454634B-一种多管道接入的汇流装置。而供水泵10、循环泵12和补水泵11可以直接由配电装置4同时供电，无需另接电源，十分方便。润滑油冷却系统13、发电机冷却系统14、变频器冷却系统15、变压器冷却系统16是风力发电机机舱冷却系统的重要组成部分，冷媒沿串联路径依次流经上述设备冷却系统并对其进行冷却降温。

本装置的工作方式：

风力发电系统3发电后经配送电装置，一方面向电网9送电，另一方面，为给水泵8、吸收式制冷机组7、离心式电制冷机组6、冷却水供水泵10、冷却水补水泵11和冷却水循环泵12供电。白天光照充足时，太阳能集热器收集热能后存储到蓄热装置2中，蓄热装置2包括几组，可以一边蓄热一边放热，给水经过蓄热装置2加热后一部分进入吸收式制冷机组7，为吸收式热水机组提供热源后，经节流阀20节流为饱和水后，经第二汇流装置19后由给水泵8增压进入蓄热装置2吸热，完成供热循环。另一部分，经过蒸汽阀18，进入蒸汽发电机发电后进入给水泵8，由给水泵8再加压进入蓄热装置2，完成发电循环。当蓄热不够时，关闭蒸汽阀18，仅为吸收式制冷机组7供能。冷却水回水（13-15℃）经吸收式制冷机组7制冷后温度降低5℃左右，后进入离心式电制冷机组6温度再降低5℃左右，形成冷却水供水，经冷却水供水泵10依次流入风力发电机机舱润滑油冷却系统13、发电机冷却系统14、变频器冷却系统15、变压器冷却系统16后流入第一汇流装置17，自来水经冷却水补水泵11流入第一汇流装置17，与冷却水回水一起进入冷却水循环泵12，由冷却水循环泵12泵入吸收式制冷机组7中，完成供冷循环。夜间或光照不足时，离心式电制冷机组6加大供冷，为风力发电机机舱供能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光热风电互补供能系统，其特征在于，包括：

太阳能集热装置，向蓄热装置连接供热；

风力发电系统，向配电装置连接供电；

蒸汽发电装置，由蓄热装置供汽发电，并向配电装置连接供电；

离心式电制冷机组，由配电装置供电，并将冷媒传送到各冷却系统。

2.根据权利要求1所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，还包括吸收式制冷机组，所述吸收式制冷机组由配电装置供电，所述各冷却系统的回流管路通过所述吸收式制冷机组与所述离心式电制冷机组连通。

3.根据权利要求2所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，还包括节流阀和给水泵，所述给水泵由配电装置供电，所述节流阀通过所述给水泵与所述蓄热装置连通，所述蒸汽发电装置的回流管路通过所述节流阀与所述给水泵连通。

4.根据权利要求3所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组由所述蓄热装置供应热源，且热源通过所述节流阀和所述给水泵回流至所述蓄热装置。

5.根据权利要求1所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述配电装置向电网连接送电。

6.根据权利要求2所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述离心式电制冷机组通过供水泵与所述各冷却系统连通供冷。

7.根据权利要求6所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述各冷却系统的回流管路上设有汇流装置，所述汇流装置上连接有补水管路，所述补水管路上设有补水泵。

8.根据权利要求7所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述汇流装置通过循环泵与所述吸收式制冷机组连通回流。

9.根据权利要求8所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述供水泵、所述循环泵和所述补水泵分别由所述配电装置供电。

10.根据权利要求1所述的光热风电互补供能系统，其特征在于，所述各冷却系统包括依次串联的润滑油冷却系统、发电机冷却系统、变频器冷却系统和变压器冷却系统。

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