[發明專利]太陽能光熱發電系統及儲能方法

有效

• 申請號: 201410291169.7
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104047818A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 胡楷;鄭小平;張玘
• 申請（專利權）人: 威勝集團有限公司
• 主分類號: F03G6/00
• 分類號: F03G6/00;H02J3/32;F24J2/34
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所 43001
• 代理人: 周詠;米中業

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技術領域

本發明涉及一種太陽能光熱發電系統及儲能方法。

背景技術

現有的太陽能光熱發電系統中的儲熱系統通常配置兩個儲存罐，分別存放高溫工質和低溫工質。儲熱系統儲存的熱能，來源于太陽能聚光裝置，低溫工質被加熱后進入高溫儲存罐待用；在太陽能不足或者缺失時高溫工質能夠繼續為汽輪機提供高溫蒸汽以供發電使用；經過熱交換后儲熱工質的溫度降低，進入低溫罐等待被重新加熱。這種儲能系統以儲熱為主，其儲熱工質只能儲存熱能，不能儲存電能，工作模式限于日間儲能-夜間放能模式，能量只能以電能型式饋入電網，不能雙向流動。

發明內容

本發明的目的是提供一種既能存儲熱能又能存儲電能的太陽能光熱發電系統及儲能方法。

本發明提供的這種太陽能光熱發電系統，包括儲電系統和儲熱系統；?

儲電系統包括兩個液態金屬電池和并網變流器，兩液態金屬電池串聯形成電池組，所述電池組與并網變流器的直流側電容器并聯相接，并網變流器與電網連接；

放置于高溫儲存罐中的液態金屬電池為高溫液態金屬電池，放置于低溫儲存罐中的液態金屬電池為低溫液態金屬電池；

儲熱系統包括太陽能光熱收集器、高溫儲存罐、所述高溫液態金屬電池本體、低溫儲存罐、蒸汽發生器、蒸汽輪機組、發電機和儲熱工質；儲熱工質被太陽能光熱收集器加熱后進入高溫儲存罐中，釋放熱能后變成低溫工質進入低溫儲存罐，等待被再次加熱；低溫的儲熱工質通過高溫液態金屬電池本體再次加熱，變成高溫的儲熱工質；高溫的儲熱工質儲存的熱能通過蒸汽發生器為蒸汽輪機發電系統提供高溫高壓蒸汽，推動蒸汽輪機組及發電機發電，發電機與電網連接。

所述液態金屬電池的浸沒在所述儲熱工質中的電池電極增加絕緣保護，防止所述電池短路或漏電。

所述液態金屬電池采用電池電極金屬的沸點高于所述儲熱工質的最高工作溫度且其電池電極金屬的熔點低于所述儲熱工質的最低工作溫度的液態金屬電池；所述高溫液態金屬電池本體以顯熱方式儲熱，該電池本體配備有將儲存的熱能輸入或輸出該電池本體的換熱裝置。

所述儲熱工質采用液態工質或固態工質。

所述并網變流器采用電壓源型變流器。

所述并網變流器采用具有電能雙向流動的變流器，在電網電能多余或電價較低時為所述高溫液態金屬電池和低溫液態金屬電池充電，在電網電能短缺或電價較高時將所述高溫液態金屬電池中存儲的電能回饋至電網。

一種太陽能光熱發電系統的儲能方法，包括如下步驟：

在起始工作狀態或者儲熱系統儲存的熱能釋放完畢后，高溫儲存罐是空的，且高溫液態金屬電池本體也降低到了其最低工作溫度，所有的儲熱工質都存放在低溫儲存罐中；

白天太陽光能供給充沛條件下，低溫儲熱工質經過太陽能光熱收集器加熱，變成高溫儲熱工質儲存在高溫儲存罐中，同時高溫儲熱工質把高溫液態金屬電池本體加熱至高溫狀態；高溫儲熱工質儲熱過程與蒸汽輪機組發電能同時進行；?

夜晚或用電高峰條件下，儲熱系統儲存的熱能開始釋放并經蒸汽輪機組轉換成電能向電網饋送；首先釋放的是高溫儲熱工質儲存的熱能，高溫儲熱工質通過蒸汽發生器產生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機組運轉，釋放熱能后儲熱工質溫度降低，變成低溫儲熱工質回流到低溫儲存罐儲存起來；當高溫儲存罐中儲熱工質數量接近于零時，高溫液態金屬電池本體中儲存的熱能并未釋放出來，該電池保持高溫狀態，通過泵送裝置再次將低溫儲存罐中的部分儲熱工質泵入該高溫液態金屬電池本體內的管道，低溫儲熱工質能重新加熱成高溫儲熱工質，重新加熱的高溫儲熱工質通過蒸汽發生器產生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機組發電；

所述儲電系統能脫離光熱發電系統控制，獨立接受電網調度進行充放電操作；當電網無法吸納所述太陽能光熱發電系統發出的電能時，多余電能通過并網變流器為所述液態金屬電池充電；當所述太陽能光熱發電系統發出的電能不能滿足電網供電需求時，所述液態金屬電池儲存的電能通過并網逆變器饋入電網。

所述高溫液態金屬電池在光照長期不足或儲熱工質儲熱效率降低時能作為發熱元件，將電網電能轉化成熱能，用于將低溫儲熱工質加熱成高溫儲熱工質儲存能量。