[發明專利]塔式太陽能-燃煤耦合熱源的二氧化碳發電系統及方法

在審

• 申請號: 201910439186.3
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110159375A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 劉廣林;徐進良
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F03G6/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明提出一種塔式太陽能?燃煤耦合熱源的二氧化碳發電系統及方法，包括：太陽能集熱系統、燃煤鍋爐熱源和二氧化碳布雷頓循環系統，所述太陽能熱源系統和燃煤鍋爐熱源的雙熱源耦合為所述二氧化碳布雷頓循環系統中的二氧化碳提供熱量，并且在太陽能充足時由所述太陽能熱源系統提供熱量，在太陽能不充足時，由所述太陽能熱源系統和所述燃煤鍋爐熱源共同提供熱量。本發明實現了雙熱源耦合工作，由于燃煤熱源耦合工作，太陽能不需要儲熱系統，系統形式簡化且可靠性強，具有較強的創新性和實用性。

技術領域

本發明屬于發電技術領域，特別是涉及到一種塔式太陽能-燃煤耦合熱源的二氧化碳發電系統及方法。

背景技術

電能作為可直接使用的高品位能源之一，是社會生活及生產核心能源，隨著社會經濟發展導致電網波峰波谷問題的出現，對電能供給側提出高效、清潔、靈活等要求。而當前我國電力供應中燃煤水蒸氣發電方式占主導地位，燃煤水蒸氣發電主要存在煤炭化石能源消耗量大、污染物排放導致環境問題突出，及電網波峰波谷對供電側快速調峰導致電廠低負荷運行后效率低等問題；其次是太陽能及風能等可再生能源發電技術越來越成熟且供電比例逐步提高，但是由于發電側波動及電網需求變化難以匹配，且太陽能儲熱存在眾多未解決的難題，導致長期存在棄風棄電問題。

基于此，本發明提出一種塔式太陽能-燃煤耦合熱源的二氧化碳發電系統及方法。由于太陽能為清潔可再生能源，且塔式太陽能集熱器溫度可以達到幾千度，提出利用可再生太陽能與燃煤鍋爐耦合提供熱源，且優先利用太陽能集熱器的熱量，燃煤鍋爐根據太陽能集熱器的集熱量而調整供熱量。其次是二氧化碳布雷頓循環發電系統相對于水蒸氣機組，在相同裝機容量下，機組設備體積減少到1/10～1/20，發電系統靈活性提高且系統效率略高于水蒸氣機組；同時二氧化碳物理化學性質不活潑，在相同主蒸汽參數下，對材料要求較低。該發電系統還可以實現分布式系統供電，具有較強的創新性和實用性。

發明內容

本發明一方面，提出一種塔式太陽能-燃煤耦合熱源的二氧化碳發電系統，包括：太陽能集熱系統、燃煤鍋爐熱源和二氧化碳布雷頓循環系統，其特征在于：所述太陽能熱源系統和燃煤鍋爐熱源的雙熱源耦合為所述二氧化碳布雷頓循環系統中的二氧化碳提供熱量，并且在太陽能充足時由所述太陽能熱源系統提供熱量，在太陽能不充足時，由所述太陽能熱源系統和所述燃煤鍋爐熱源共同提供熱量。

進一步，所述太陽能熱源系統為塔式集熱系統。

進一步，所述太陽能熱源系統包括：太陽能反射板、太陽能集熱塔、熱量輸運管路。

進一步，所述二氧化碳布雷頓循環系統包括：太陽能高溫換熱器、燃煤鍋爐高溫換熱器、膨脹機、壓縮機、冷凝器、回熱器、二氧化碳分流控制器和二氧化碳集流控制器。

進一步，在太陽能不充足時，通過所述二氧化碳分流控制器和所述二氧化碳集流控制器共同調節控制進入所述太陽能高溫換熱器和所述燃煤鍋爐高溫換熱器高溫換熱器的二氧化碳流量，實現由所述太陽能熱源系統和所述燃煤鍋爐熱源共同提供熱量。

進一步，所述太陽能高溫換熱器用于實現所述太陽能熱源系統的太陽能與所述二氧化碳布雷頓循環系統中的二氧化碳之間的熱量交換。

進一步，所述燃煤鍋爐高溫換熱器用于實現所述述燃煤鍋爐熱源與所述二氧化碳布雷頓循環系統中的二氧化碳之間的熱量交換。

另一方面，本發明提出一種塔式太陽能-燃煤耦合熱源的二氧化碳發電方法，其特征在于：利用太陽能集熱系統和燃煤鍋爐熱源為二氧化碳布雷頓循環系統中的二氧化碳提供熱能，且在太陽能充足時由所述太陽能熱源系統提供熱能，在太陽能不充足時，由所述太陽能熱源系統和所述燃煤鍋爐熱源共同提供熱量。