[發明專利]太陽能發電與火力發電復合的汽輪發電機組及實現方法

有效

• 申請號: 201110005703.X
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102588020A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 孫銳
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團公司
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F01D13/00;F01D15/10;F01D17/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;郭海彬

技術領域

本發明涉及火力發電和太陽能蒸汽發電領域，尤其是一種太陽能發電與火力發電復合的汽輪發電機組及實現方法。

背景技術

火力發電技術是將燃料的化學能通過熱功轉換方法變為電能的技術，其過程如下：首先通過鍋爐將燃料的化學能轉變成蒸汽的熱能，然后再通過蒸汽輪機將蒸汽熱能轉變為轉動機械能，最后再通過發電機將轉動機械能轉變為電能。圖1是現有的火力發電汽輪發電機組及系統的示意圖，如圖1所示，燃料在鍋爐1中燃燒放熱，將鍋爐中的水變成高溫、高壓的蒸汽，蒸汽通過管道被送入汽輪機的高壓缸2、中壓缸3和低壓缸4內進行膨脹做功，使汽輪機轉子轉動并帶動發電機5轉動發出電能。做完工的蒸汽從汽輪機低壓缸4中排出，被凝汽器6冷卻后凝結成水，通過熱力系統中的凝結水泵7、低壓加熱器8、除氧器及水箱9后，被給水泵10連續的打入鍋爐(其中途經高壓加熱器11)，形成了一個完整的熱力循環。通過控制汽輪機的進汽流量和增減鍋爐的燃料量可以方便的控制汽輪發電機的功率輸出，滿足電力系統的發電功率及電力品質的要求。

太陽能蒸汽發電技術是將太陽能通過熱功轉換方法變為電能的技術，其過程如下：首先通過集熱系統將太陽的輻射能轉化為工質的熱能，然后通過換熱將工質的熱能轉變為水蒸汽的熱能，最后再通過蒸汽輪機和發電機將熱能轉變為電能，圖2是現有的太陽能蒸汽發電機組及系統的示意圖，如圖2所示(圖中僅以槽式集熱器為例)，集熱器13利用太陽的輻射能來加熱耐高溫油，再利用高溫油的熱量在蒸發器16中將水轉化為蒸汽、在過熱器15中將蒸汽過熱升溫，過熱蒸汽進入汽輪機20中膨脹做功，使汽輪機轉子轉動并帶動發電機5轉動從而發出電能。由于太陽的輻射能是隨著季節、晝夜、云量等因素的變化而時時變化的，因此，太陽能熱發電系統必須要配套建設大容量的儲能系統21，還需要在系統中增加輔助燃料鍋爐23和輔助燃料加熱器22，才能夠使汽輪發電機組穩定、連續的運行，并滿足汽輪發電機組輸出電功率的可調節要求。由于大容量的儲能系統和輔助燃料鍋爐系統使太陽能熱發電工程的投資大幅度增加，嚴重影響了太陽能熱發電技術的推廣應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能發電與火力發電復合的汽輪發電機組及實現方法，能夠在沒有儲能系統的情況下使太陽能的汽輪發電機組穩定、連續的運行，并滿足汽輪發電機組輸出電功率的可調節要求，解決太陽能熱發電工程的投資大、難以推廣的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種太陽能發電與火力發電復合的汽輪發電機組，包括：

火力發電系統，用于：通過燃料獲得高溫蒸汽，通過蒸汽推動火電汽輪機進行發電；

太陽能蒸汽發電系統，用于：通過太陽能獲得高溫蒸汽，通過蒸汽推動太陽能發電汽輪機進行發電；

所述太陽能發電汽輪機與所述火電汽輪機同軸設置，共用一臺發電機，構成了復合汽輪發電機組；

通過調節所述火電汽輪機的進汽流量來調節所述復合汽輪發電機組的功率，從而所述太陽能蒸汽發電系統不再設置儲能系統、輔助燃料加熱器和輔助燃料鍋爐。

優選地，上述的汽輪發電機組中，所述太陽能發電汽輪機排出的蒸汽進入到所述火力發電系統的凝汽器，從而所述火力發電系統與所述太陽能蒸汽發電系統共用所述凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器及水箱。

優選地，上述的汽輪發電機組中，還包括：太陽能蒸汽發電系統溫度調節系統，用于：在所述太陽能蒸汽發電系統產出的蒸汽溫度急劇變化時，將所述火電汽輪機的抽汽引入所述太陽能蒸汽發電系統，從而保障所述太陽能發電汽輪機正常工作。

優選地，上述的汽輪發電機組中，還包括：當太陽蒸汽發電系統停止運行時，利用火電汽輪機中壓缸的排汽進入所述太陽能發電汽輪機，使所述太陽能發電汽輪機能夠得到良好的冷卻。

為了更好的實現上述目的，本發明還提供了一種太陽能發電與火力發電復合的汽輪發電機組的實現方法，所述汽輪發電機組包括：

火力發電系統，用于：通過燃料獲得高溫蒸汽，通過蒸汽推動火電汽輪機進行發電；

太陽能蒸汽發電系統，用于：通過太陽能獲得高溫蒸汽，通過蒸汽推動太陽能發電汽輪機進行發電；

所述實現方法包括如下步驟：

將所述太陽能發電汽輪機與所述火電汽輪機同軸設置，共用一臺發電機，構成了復合汽輪發電機組；

通過調節所述火電汽輪機的進汽流量來調節所述復合汽輪發電機組的功率，從而使所述太陽能蒸汽發電系統不再設置儲能系統、輔助燃料加熱器和輔助燃料鍋爐。