TW201917976A - 多能源互補發電系統 - Google Patents

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Abstract

一種多能源互補發電系統，包含一太陽能集熱器組，包含多個具有集熱管的槽式太陽能集熱器；各該槽式太陽能集熱器的集熱管依次連接形成集熱管路；該集熱管路連結一熔鹽存儲容器，該熔鹽存儲容器連結一蒸汽產生器；該蒸汽產生器連結一汽輪發電機用於發電並將電力向外輸出。一風力發電機，其所輸出的電力係輸入一交流穩壓電路進行穩壓及電流的調節分配後輸入一熔鹽加熱系統；該熔鹽加熱系統也連接該熔鹽存儲容器；至少一太陽能板連接一逆變器；一鉛碳電池及其補償電路連接該至少一太陽能板及該逆變器，用於接收該至少一太陽能板所輸出的電力並輸入該逆變器；該逆變器將所接收的該至少一太陽能板及該鉛碳電池及其補償電路的電力輸入該交流穩壓電路進行穩壓及電流的調節分配。

Description

多能源互補發電系統
本發明係有關於發電系統，尤其是一種多能源互補發電系統。
隨著工業發展，對於能源的要求日益增加，目前已發展出多種利用不同能源的方式，如太陽能發電及風力發電，以減少對於傳統能源(如石油)的依賴性。
惟太陽能及風力都屬於完全不可控制以及不可預測的能源類型。對於太陽能發電而言，除了在日落之後會使得太陽能發電站完全無法工作之外，隨機出現的雲層也會遮蔽太陽光，而造成太陽能發電站的發電量產生波動；而對於風力發電而言，隨著環境風力的大小變動也會造成風力發電的發電量波動不穩定。
再者當太陽能或風力發電的功率波動達到一定的程度時，將會導致輸出電網的供電電壓產生明顯的波動，進而破壞整個電力系統的電壓穩定性，影響到整個電力系統運行的穩定性。
雖然目前已有使用蓄電池儲存電力以解決上述的問題，但是隨著蓄電池使用材料的不同，也產生許多額外的問題，其中最主要的就是會導致環保以及成本的問題。
故本案希望提出一種嶄新的多能源互補發電系統，以解決上述先前技術上的缺陷。
所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本發明中提出一種多能源互補發電系統，經由存儲的熱能來補償太陽能與風力發電功率的波動的技術問題。本案最適合與光熱太陽能集熱器加熱熔鹽儲熱類型之發電廠以互補性質運行，當大規模的太陽能發電廠以及風力發電廠使用超過8小時的熔鹽儲熱之後，將可實現24×7全天候的穩定電源輸出。再者相較現有的儲能方式，本案之應用熔鹽儲熱的方式，其成本低廉且環保。此為習知技術所無法達成者
為達到上述目的本發明中提出一種多能源互補發電系統，包含一太陽能集熱器組(53)，包含多個槽式太陽能集熱器(80)；各該槽式太陽能集熱器(80)包含一集熱管(54)，該集熱管(54)中具有熔鹽；各該槽式太陽能集熱器(80)係用於加熱該集熱管(54)中的熔鹽；各該槽式太陽能集熱器(80)的該集熱管(54)依次連接而形成一集熱管路(81)；一熔鹽存儲容器(55)，包含一第二輸入端(552)及一熔鹽輸出端(553)；該集熱管路(81)的 輸出端經由一熔鹽泵(52)連接該熔鹽存儲容器(55)的該第二輸入端(552)；一蒸汽產生器(56)，包含一熔鹽輸入端(561)及一蒸汽出口管路(562)；該熔鹽存儲容器(55)的該熔鹽輸出端(553)經由一熔鹽泵(100)連接該蒸汽產生器(56)的該熔鹽輸入端(561)；一汽輪發電機(57)，包含一蒸氣入口(571)；該蒸汽產生器(56)的該蒸汽出口管路(562)係連接該汽輪發電機(57)的該蒸汽入口(571)；該汽輪發電機(57)用於發電並將電力向外輸出。
本案尚包含一風力發電機(10)，用於接收外部的風力並進行發電；一交流穩壓電路(20)連接該風力發電機(10)，該交流穩壓電路(20)用於接收該風力發電機(10)所輸出的交流電，並進行穩壓及電流的調節分配；該交流穩壓電路(20)包含一輸出端(21)用於輸出電力；一熔鹽加熱系統(50)連接該交流穩壓電路(20)的該輸出端(21)，該交流穩壓電路(20)係用於將穩壓後的交流電輸入該熔鹽加熱系統(50)，以對該熔鹽加熱系統(50)供電；該熔鹽加熱系統(50)包含一熔鹽輸出端(501)；其中該熔鹽存儲容器(55)尚包含一第一輸入端(551)；該熔鹽加熱系統(50)的該熔鹽輸出端(501)經由一熔鹽泵(51)連接該熔鹽存儲容器(55)的該第一輸入端(551)。
本案尚包含至少一太陽能板(30)，用於接收外部的太陽能並進行發電；一逆變器(40)連接該至少一太陽能板(30)，該 逆變器(40)用於接收來自該至少一太陽能板(30)所輸出的直流電；一鉛碳電池及其補償電路(60)，係連接該至少一太陽能板(30)及該逆變器(40)，該鉛碳電池及其補償電路(60)用於接收該至少一太陽能板(30)所輸出的直流電，並且輸入該逆變器(40)；其中該逆變器(40)連接該交流穩壓電路(20)，該逆變器(40)將所接收的該至少一太陽能板(30)及該鉛碳電池及其補償電路(60)的電力輸入該交流穩壓電路(20)進行穩壓及電流的調節分配。
由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。
10‧‧‧風力發電機
20‧‧‧交流穩壓電路
21‧‧‧輸出端
30‧‧‧太陽能板
40‧‧‧逆變器
50‧‧‧熔鹽加熱系統
51‧‧‧熔鹽泵
52‧‧‧熔鹽泵
53‧‧‧太陽能集熱器組
55‧‧‧熔鹽存儲容器
56‧‧‧蒸汽產生器
57‧‧‧汽輪發電機
60‧‧‧鉛碳電池及其補償電路
70‧‧‧抗候防凝系統
90‧‧‧電網
501‧‧‧熔鹽輸出端
510‧‧‧熔鹽罐
520‧‧‧電加熱管
521‧‧‧輸入端
551‧‧‧第一輸入端
552‧‧‧第二輸入端
553‧‧‧熔鹽輸出端
561‧‧‧熔鹽輸入端
562‧‧‧蒸汽出口管路
571‧‧‧蒸氣入口
800‧‧‧控制器
810‧‧‧控制單元
820‧‧‧開關
圖1顯示本案之元件架構方塊圖。
圖2顯示本案之熔鹽加熱系統、熔鹽存儲容器、蒸汽產生器及汽輪發電機之連接示意圖。
茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。
請參考圖1至圖2所示，顯示本發明之多能源互補發電系統，包含下列元件：一風力發電機10，用於接收外部的風力並進行發電。
一交流穩壓電路20連接該風力發電機10，該交流穩壓電路20用於接收該風力發電機10所輸出的交流電，並進行穩壓及電流的調節分配。該交流穩壓電路20包含一輸出端21用於輸出電力。
至少一太陽能板30，用於接收外部的太陽能並進行發電。
一逆變器40連接該至少一太陽能板30，該逆變器40用於接收來自該至少一太陽能板30所輸出的直流電。
一鉛碳電池及其補償電路60，係連接該至少一太陽能板30及該逆變器40，該鉛碳電池及其補償電路60用於接收該至少一太陽能板30所輸出的直流電，並且輸入該逆變器40。
如圖1所示，其中該逆變器40連接該交流穩壓電路20，該逆變器40將所接收的該至少一太陽能板30及該鉛碳電池及其補償電路60的電力輸入該交流穩壓電路20進行穩壓及電流的調節分配。
一抗候防凝系統70連接該交流穩壓電路20的該輸出端21，該交流穩壓電路20係用於將穩壓後的交流電輸入該抗候防凝系統70，以對該抗候防凝系統70供電。
一熔鹽加熱系統50連接該交流穩壓電路20的該輸出端21，該交流穩壓電路20也用於將穩壓後的交流電輸入該熔鹽 加熱系統50，以對該熔鹽加熱系統50供電。該熔鹽加熱系統50包含一熔鹽輸出端501。其中該熔鹽加熱系統50尚包含一熔鹽罐510及一電加熱管520，該熔鹽罐510內具有熔鹽，該電加熱管520係插入該熔鹽罐510內並用於加熱該熔鹽罐510內之熔鹽。其中該交流穩壓電路20的該輸出端21連接該電加熱管520的輸入端521。其中該熔鹽加熱系統50的該熔鹽輸出端501係位於該熔鹽加熱系統50的該熔鹽罐510上。該熔鹽加熱系統50為習知技術所熟知者，故在此不贅述其細節。
一熔鹽存儲容器55，包含一第一輸入端551、一第二輸入端552及一熔鹽輸出端553。該熔鹽加熱系統50的該熔鹽輸出端501經由一熔鹽泵51連接該熔鹽存儲容器55的該第一輸入端551。該熔鹽加熱系統50的該熔鹽輸出端501連接該熔鹽泵51的輸入端，該熔鹽泵51的輸出端連接該熔鹽存儲容器55的該第一輸入端551。
一太陽能集熱器組53，包含多個槽式太陽能集熱器80。如圖2所示，各該槽式太陽能集熱器80包含一集熱管54，該集熱管54中具有熔鹽。各該槽式太陽能集熱器80係用於加熱該集熱管54中的熔鹽。各該槽式太陽能集熱器80的該集熱管54依次連接而形成一集熱管路81。該集熱管路81的輸出端經由一熔鹽泵52連接該熔鹽存儲容器55的該第二輸 入端552。該集熱管路81的輸出端連接該熔鹽泵52的輸入端，該熔鹽泵52的輸出端連接該熔鹽存儲容器55的該第二輸入端552。
其中該抗候防凝系統70係連接該太陽能集熱器組53的該集熱管路81，係用於提供熱量以使得的該集熱管路81中的熔鹽保持在一定的工作溫度，不會受到天候的影響。
其中該熔鹽存儲容器55可為熔鹽儲熱罐或是光熱發電的熔鹽儲熱系統，用以儲存熱能。該熔鹽儲熱罐或該光熱發電的熔鹽儲熱系統設有該第一輸入端551、該第二輸入端552及該熔鹽輸出端553。
一蒸汽產生器56，包含一熔鹽輸入端561及一蒸汽出口管路562。該熔鹽存儲容器55的該熔鹽輸出端553經由一熔鹽泵100連接該蒸汽產生器56的該熔鹽輸入端561。該熔鹽存儲容器55的該熔鹽輸出端553連接該熔鹽泵100的輸入端，該熔鹽泵100的輸出端連接該蒸汽產生器56的該熔鹽輸入端561。
一汽輪發電機57，包含一蒸氣入口571。該蒸汽產生器56的該蒸汽出口管路562係連接該汽輪發電機57的該蒸汽入口571。該汽輪發電機57用於發電並將電力向外輸出。
其中該汽輪發電機57輸出的電力係併入一電網90。
其中該交流穩壓電路20的輸出端21尚連接該電網90。該交流穩壓電路20也用於將穩壓後的電力輸入該電網90。
本案尚包含一控制器800位於該交流穩壓電路20的輸出端21，用於控制該交流穩壓電路20將穩壓後的電力輸出到該抗候防凝系統70、該熔鹽加熱系統50或該電網90。該控制器800包含一控制單元810及一開關820，該控制單元810係用於控制該開關820，經由該開關820的切換，令該交流穩壓電路20將穩壓後的電力輸出到該抗候防凝系統70、該熔鹽加熱系統50或該電網90。
使用時，該太陽能板30和該風力發電機10所輸出的不穩定電力先經過該交流穩壓電路20加以穩定到該抗候防凝系統70及該熔鹽加熱系統50可操作的容許範圍內，然後再將穩壓後的電力輸入該抗候防凝系統70及該熔鹽加熱系統50，因此可防止該抗候防凝系統70及該熔鹽加熱系統50因電流過大而燒毀。然後利用電力驅動該熔鹽加熱系統50來加熱熔鹽，並將加熱後的熔鹽輸送到該熔鹽存儲容器55中以存儲熱能。當該太陽能板30及該風力發電機10的發電量不足時，則該熔鹽存儲容器55將加熱後的熔鹽輸入到該蒸汽產生器56，由該蒸汽產生器56產生蒸氣後再將蒸氣輸送到該汽輪發電機57進行發電，而由該汽輪發電機57將產生的電力輸入該電網90中，而達到為該太陽能板30及該風力發電機 10的發電量提供補償的目的。
本案所述的一種多能源互補發電系統，經由存儲的熱能來補償太陽能與風力發電功率的波動的技術問題。本案最適合與光熱太陽能集熱器加熱熔鹽儲熱類型之發電廠以互補性質運行，當大規模的太陽能發電廠以及風力發電廠使用超過8小時的熔鹽儲熱之後，將可實現24×7全天候的穩定電源輸出。再者相較現有的儲能方式，本案之應用熔鹽儲熱的方式，其成本低廉且環保。此為習知技術所無法達成者。
綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (8)

  1. 一種多能源互補發電系統，包含：一太陽能集熱器組(53)，包含多個槽式太陽能集熱器(80)；各該槽式太陽能集熱器(80)包含一集熱管(54)，該集熱管(54)中具有熔鹽；各該槽式太陽能集熱器(80)係用於加熱該集熱管(54)中的熔鹽；各該槽式太陽能集熱器(80)的該集熱管(54)依次連接而形成一集熱管路(81)；一熔鹽存儲容器(55)，包含一第二輸入端(552)及一熔鹽輸出端(553)；該集熱管路(81)的輸出端經由一熔鹽泵(52)連接該熔鹽存儲容器(55)的該第二輸入端(552)；一蒸汽產生器(56)，包含一熔鹽輸入端(561)及一蒸汽出口管路(562)；該熔鹽存儲容器(55)的該熔鹽輸出端(553)經由一熔鹽泵(100)連接該蒸汽產生器(56)的該熔鹽輸入端(561)；一汽輪發電機(57)，包含一蒸氣入口(571)；該蒸汽產生器(56)的該蒸汽出口管路(562)係連接該汽輪發電機(57)的該蒸汽入口(571)；該汽輪發電機(57)用於發電並將電力向外輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多能源互補發電系統，尚包含：一風力發電機(10)，用於接收外部的風力並進行發電；一交流穩壓電路(20)連接該風力發電機(10)，該交流穩壓 電路(20)用於接收該風力發電機(10)所輸出的交流電，並進行穩壓及電流的調節分配；該交流穩壓電路(20)包含一輸出端(21)用於輸出電力；一熔鹽加熱系統(50)連接該交流穩壓電路(20)的該輸出端(21)，該交流穩壓電路(20)係用於將穩壓後的交流電輸入該熔鹽加熱系統(50)，以對該熔鹽加熱系統(50)供電；該熔鹽加熱系統(50)包含一熔鹽輸出端(501)；其中該熔鹽存儲容器(55)尚包含一第一輸入端(551)；該熔鹽加熱系統(50)的該熔鹽輸出端(501)經由一熔鹽泵(51)連接該熔鹽存儲容器(55)的該第一輸入端(551)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多能源互補發電系統，尚包含：至少一太陽能板(30)，用於接收外部的太陽能並進行發電；一逆變器(40)連接該至少一太陽能板(30)，該逆變器(40)用於接收來自該至少一太陽能板(30)所輸出的直流電；一鉛碳電池及其補償電路(60)，係連接該至少一太陽能板(30)及該逆變器(40)，該鉛碳電池及其補償電路(60)用於接收該至少一太陽能板(30)所輸出的直流電，並且輸入該逆變器(40)；其中該逆變器(40)連接該交流穩壓電路(20)，該逆變器(40)將所接收的該至少一太陽能板(30)及該鉛碳電池及其補 償電路(60)的電力輸入該交流穩壓電路(20)進行穩壓及電流的調節分配。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之多能源互補發電系統，尚包含一抗候防凝系統(70)連接該交流穩壓電路(20)的該輸出端(21)，該交流穩壓電路(20)也用於將穩壓後的交流電輸入該抗候防凝系統(70)，以對該抗候防凝系統(70)供電；其中該抗候防凝系統(70)係連接該太陽能集熱器組(53)，係用於提供熱量以使得該太陽能集熱器組(53)保持在一定的工作溫度，不會受到天候的影響。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多能源互補發電系統，其中該汽輪發電機(57)輸出的電力係併入一電網(90)。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之多能源互補發電系統，其中該交流穩壓電路(20)的輸出端(21)尚連接一電網(90)；該交流穩壓電路(20)也用於將穩壓後的電力輸入該電網(90)。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之多能源互補發電系統，尚包含一控制器(800)位於該交流穩壓電路(20)的輸出端(21)；其中該交流穩壓電路(20)的輸出端(21)尚連接一電網(90)；該交流穩壓電路(20)也用於將穩壓後的電力輸入該電網(90)；其中該控制器(800)用於控制該交流穩壓電路(20)將穩壓後的電力輸出到該抗候防凝系統(70)、該熔鹽加熱系統(50) 或該電網(90)；該控制器(800)包含一控制單元(810)及一開關(820)，該控制單元(810)係用於控制該開關(820)，經由該開關(820)的切換，令該交流穩壓電路(20)將穩壓後的電力輸出到該抗候防凝系統(70)、該熔鹽加熱系統(50)或該電網(90)。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之多能源互補發電系統，其中該熔鹽加熱系統(50)尚包含一熔鹽罐(510)及一電加熱管(520)，該熔鹽罐(510)內具有熔鹽，該電加熱管(520)係插入該熔鹽罐(510)內並用於加熱該熔鹽罐(510)內之熔鹽；其中該交流穩壓電路(20)的該輸出端(21)連接該電加熱管(520)的輸入端(521)；其中該熔鹽加熱系統(50)的該熔鹽輸出端(501)係位於該熔鹽加熱系統(50)的該熔鹽罐(510)上。
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