[實用新型]基于超臨界二氧化碳循環的核能與太陽能混合發電系統

有效

• 申請號: 201820007196.0
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN207829962U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 鄭開云;黃志強
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K23/02;G21D5/08;F03G6/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本實用新型提供了一種基于超臨界二氧化碳循環的核能與太陽能混合發電系統，由超臨界二氧化碳循環回路、小型模塊化反應堆、太陽能聚光集熱系統組成；超臨界二氧化碳循環回路包括壓縮機、回熱器、反應堆二回路換熱器、太陽能換熱器、太陽能再熱器、透平、冷卻器。小型模塊化反應堆包括反應堆、二回路循環泵、反應堆二回路換熱器。太陽能聚光集熱系統包括傳熱介質循環泵、太陽能聚光集熱器、太陽能換熱器、太陽能再熱器。本實用新型通過超臨界二氧化碳循環，將小型模塊化反應堆與太陽能聚光集熱系統相結合，構成混合發電系統，發電效率比單純的小型模塊化反應堆發電系統顯著提高，機組出力和負荷穩定性比單純的太陽能聚光集熱發電系統大幅提高。

技術領域

本實用新型涉及一種基于超臨界二氧化碳循環的核能與太陽能混合發電系統，屬于新能源技術領域。

背景技術

當今世界環境問題日益嚴峻，發展綠色能源成為時代主題，核能、太陽能、風能等相關的新型發電技術倍受世界各國關注。

近年來，小型模塊化反應堆技術發展迅速，特別是基于壓水堆技術的小型堆已趨于成熟，包括NuScale(美國)、Westinghouse SMR(美國)、mPower(美國)、SMART(韓國)、CAREM-25(阿根廷)、VVER-300(俄羅斯)、ACP-100(中國)等多種堆型。小型堆的二回路溫度較低(＜280℃)，如果用汽輪機發電，按照目前技術水平，熱電轉換效率不超過30％，低于大型壓水堆核電站的35％左右的發電效率。

太陽能是取之不盡、用之不竭的綠色能源，太陽能熱發電是太陽能利用的主要方式之一。近年來這項技術發展十分迅速，較為成熟的技術包括槽式、塔式、菲涅爾式太陽能熱聚光集熱發電技術，最高運行溫度可達550℃以上。以單純的太陽能模式運行的太陽能熱電站也存在一些問題，太陽能熱發電系統的容量較小，基本都在150MWe以下，太陽能熱發電系統的投資和發電成本較高，需要配備較大的儲熱系統。

將小型堆與太陽能熱發電相結合具有潛在的優勢：一是溫度等級有高低之分，便于梯級利用；二是容量相近，便于功率匹配。不同熱源進行整合，還需要有動力循環系統作為基本架構。近年來，超臨界二氧化碳循環成為熱點，并且被認為具有諸多潛在優勢。二氧化碳的臨界點為31℃/7.4MPa，在溫度和壓力超過臨界點時的狀態為超臨界態。二氧化碳化學性質穩定、密度高、無毒性、低成本，循環系統簡單、結構緊湊、效率高、可空冷，超臨界二氧化碳循環可以與各種熱源組合成發電系統，被認為在火力發電、核能發電、太陽能熱發電、余熱發電、地熱發電、生物質發電等領域均具有良好的應用前景。

然而，將小型模塊化反應堆與太陽能聚光集熱系統相結合，這種新型的混合發電系統在行業內還未見公開報道。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是如何將小型模塊化反應堆與太陽能聚光集熱系統相結合，通過超臨界二氧化碳循環，構成新型的混合發電系統，發揮超臨界二氧化碳循環的優勢，實現能源互補，提高能源綜合利用效率，并降低設備投資。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種基于超臨界二氧化碳循環的核能與太陽能混合發電系統，其特征在于：由超臨界二氧化碳循環回路、小型模塊化反應堆、太陽能聚光集熱系統組成；

所述超臨界二氧化碳循環回路包括主壓縮機，主壓縮機出口分別連接低溫回熱器高壓側進口和反應堆二回路換熱器二氧化碳工質側進口，低溫回熱器高壓側出口與反應堆二回路換熱器二氧化碳工質側出口均連接高溫回熱器高壓側進口，高溫回熱器高壓側出口連接太陽能換熱器二氧化碳工質側進口，太陽能換熱器二氧化碳工質側出口連接高壓透平進口，高壓透平出口連接太陽能再熱器二氧化碳工質側進口，太陽能再熱器二氧化碳工質側出口連接低壓透平進氣口，低壓透平排氣口連接高溫回熱器低壓側進口，高溫回熱器低壓側出口連接低溫回熱器低壓側進口，低溫回熱器低壓側出口連接預冷器進口，預冷器出口連接預壓縮機進口，預壓縮機出口連接中間冷卻器進口，中間冷卻器出口連接主壓縮機進口；