[發明專利]一種功率調控的槽式、塔式光熱與光伏可儲熱發電系統

在審

• 申請號: 201810160020.3
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108533467A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 翟融融;劉洪濤;馮凌杰;宋曉瑋;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K21/00;F01K13/00;H02S10/10;H02S10/20;H02J7/35
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明屬于太陽能發電技術領域，尤其涉及一種功率調控的槽式、塔式光熱與光伏可儲熱發電系統，包括：槽式太陽能集熱系統，塔式太陽能集熱系統，儲熱系統，蒸汽朗肯循環發電系統，光伏發電系統和功率控制系統；其中，槽式太陽能集熱系統中的槽式鏡場通過油泵和導熱油管與油鹽換熱器構成熱油循環回路；油鹽換熱器與塔式太陽能集熱系統中的集熱塔、吸收器以及儲熱系統和蒸汽朗肯循環發電系統中的過熱器、再熱器、蒸汽發生器、預熱器構成熔融鹽的循環回路，熔融鹽將蒸汽朗肯循環發電系統中的水加熱為水蒸氣推動發電機發電；功率控制系統對光伏發電系統所產生的設置功率點以下的電能輸送至電網，將設置功率點以上波動的電能用于電加熱熔融鹽。

技術領域

本發明屬于太陽能發電技術領域，尤其涉及一種功率調控的槽式、塔式光熱與光伏可儲熱發電系統。

背景技術

光伏發電使用光伏電池板將太陽能通過伏打效應直接轉化為電能，系統簡單靈活，發電成本低，但是由于太陽光照的間歇性和不穩定性，輸出功率不穩定，規模較大時會對電網造成沖擊，影響電網安全性，且蓄電池成本較高，多余的電能無法大規模儲存。光伏電能不可控性和波動性大大限制了它的可利用性。

光熱發電技術利用太陽能加熱工質產生熱能，然后利用產生的熱能加熱水產生蒸汽，驅動汽輪機發電，配備儲熱系統的光熱發電系統可以將多余的太陽能以儲熱介質顯熱的形式儲存起來，在光照不足時釋放熱能發電，因此可以在間歇的太陽能條件下穩定運行，但是CSP電站發電效率仍然較低，并且系統成本較高。目前較常見的光熱發電方式有槽式和塔式兩種，槽式系統技術較為成熟，已進入商業化階段。塔式發電系統聚光比高，可產生更高溫度的熱能，進而提高朗肯循環效率。但槽式與塔式鏡場成本都較高。

發明內容

針對光伏發電的波動性和槽式、塔式鏡場的高成本，本發明提出了一種功率調控的槽式、塔式光熱與光伏可儲熱發電系統，包括：槽式太陽能集熱系統，塔式太陽能集熱系統，儲熱系統，蒸汽朗肯循環發電系統，光伏發電系統和功率控制系統；其中，槽式太陽能集熱系統中的槽式鏡場通過油泵和導熱油管與油鹽換熱器構成熱油循環回路；同時，油鹽換熱器與塔式太陽能集熱系統中的集熱塔、吸收器以及儲熱系統和蒸汽朗肯循環發電系統中的過熱器、再熱器、蒸汽發生器、預熱器構成熔融鹽的循環回路，熔融鹽將蒸汽朗肯循環發電系統中的水加熱為水蒸氣推動發電機發電；功率控制系統對光伏發電系統所產生的電能進行分配，將設置功率點以下的電能輸送至電網，將設置功率點以上波動的電能用于電加熱熔融鹽。

所述儲熱系統為包含冷罐和熱罐的雙罐儲熱系統或為單罐儲熱系統，內有電加熱器，儲熱介質為60％NaNO₃和40％KNO₃所組成的熔融鹽。

所述槽式太陽能集熱系統包括槽式鏡場，通過收集太陽能光熱，將導熱油加熱到一定溫度。

所述油鹽換熱器利用導熱油將溫度較低的熔融鹽加熱到一定溫度。

所述塔式太陽能集熱系統包括定日鏡場，用于收集較高品位的太陽能光熱，所述吸收器利用定日鏡場聚集的太陽能將熔融鹽加熱到較高的溫度。

所述預熱器利用熔融鹽初步加熱水工質到一定溫度，所述蒸汽發生器利用熔融鹽將水加熱為水蒸氣，所述過熱器將水蒸氣繼續加熱。

所述蒸汽朗肯循環發電系統還包括：凝汽器，回熱加熱器；凝汽器用于冷卻做功后的水蒸氣，將其還原為初始工況；回熱加熱器利用汽輪機的抽汽初步加熱凝結水。

所述光伏發電系統包括：光伏太陽能電池板和逆變器，逆變器將光伏太陽能電池板產生的直流電轉化為交流電，并輸送給電網或儲熱系統中的電加熱器。

本發明的有益效果在于：

1.將低成本、波動的光伏發電方式和成本較高、穩定的光熱發電方式結合起來，達到低成本擴大系統容量，同時增加系統穩定性的效果；