[發明專利]一種風能反應堆系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202010134599.3
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111262273A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 蘇光輝;張衍;田文喜;張魁;秋穗正;陳榮華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/00;G21D1/02;F03D9/25
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種風能反應堆系統及其工作方法，該系統包括核反應堆系統、風能發電系統和平衡能量系統，其中核反應堆系統采用一體化模塊式小堆設計，平衡能量系統選擇生物質儲能系統或制氫系統或海水淡化裝置；反應堆保持額定滿功率運行，產生的電量通過功率控制器進行調節分配，大部分電量用于平滑風能發電的波動性，過剩電量用于生物質生產或制氫或海水淡化。本發明在控制風力發電的波動性的同時，無需舍棄部分過剩風電，同時還可保證反應堆始終處于額定功率運行，無需進行頻繁的功率調整，具有較高的能源利用率。

技術領域

本發明涉及新能源與可再生能源應用領域，具體涉及一種風能反應堆系統及其工作方法。

背景技術

隨著能源短缺和環境污染問題的日益嚴重，開發利用可再生清潔能源成為各個國家關注重點。其中，風能和太陽能發展迅速，其發電技術也趨于成熟，但受氣象環境等因素影響，風光出力不能準確預測，不可隨機調度，難以維持穩定的出力過程，并網后會對電網系統的安全穩定運行造成很大壓力。為提高風光發電質量，增加其發電效益，需要尋求一種補償措施，對其進行有效調節。

多能源系統是一種有效的解決辦法，多能源系統協同運行多種形式能源，發揮不同能源的優勢和潛能，實現資源的優化配置和可再生能源利用的最大化。目前，天然氣、柴油、生物質、太陽能、風能、氫能、水能等能源的聯合應用是研究熱點。核能是一種高效清潔的能源，越來越受到公眾的接受，作為一個能源大國大力發展核能是解決我國能源問題的必經之路。但是，民眾對核能接受程度的起伏和國家政策的變化，核能的未來也充滿不確定性。

中國專利申請號CN 201911188910.6公開了一種新型風、光、熱聯合發電系統。該系統包括電力調控單元、電力檢測單元、儲電單元以及發電單元，所發電力匯集于電力調控單元，電力調控單元用于調節電力的波動和幅度，并用于調配風電、光電和熱電的電力輸出。該發明解決傳統需要考慮多日風、光功率預測的不確定性的問題，能對風、光、熱聯合發電進行調控，從而避免外部環境對發電造成影響。該發明中，電網中輸入電力的穩定性是通過根據風能和太陽能的波動，使用電力調控單元對各部分電力輸出進行調控進行的，該方法一方面需要平衡三種能源輸出，對調節系統的能力要求較高，調控難度較大，目前該類型的調節系統還處于初級研究階段，達到工程應用還需進一步研究；另一方面，該方法雖然有效減少了風電和光電的波動，但是依然存在部分棄風棄電的必要，能源經濟性未達到最高。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種風能反應堆系統及其工作方法，將風力發電與核能發電結合起來，在保證經濟性的前提下解決風能發電的波動問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種風能反應堆系統，包括核反應堆系統、風能發電系統和電力調配系統；所述核反應堆系統包括反應堆1、高壓缸2、汽水分離再熱器3、低壓缸4、冷凝器5、凝結水泵6、低壓加熱器7、除氧器8、給水泵9、高壓加熱器10和核能發電機12，所述反應堆1堆芯出口通過管道與高壓缸2的進汽口連通，高壓缸2的排汽口連通汽水分離再熱器3的蒸汽入口，汽水分離再熱器3的蒸汽出口與低壓缸4的進汽口連通，汽水分離再熱器3的液體出口通過疏水泵11與除氧器8的一個進水口連通，低壓缸4的排汽口依次連接冷凝器5、凝結水泵6和低壓加熱器7的入口，低壓加熱器7的出口與除氧器8的另一個進水口連通，除氧器8的出口依次連接給水泵9和高壓加熱器10的入口，高壓加熱器10的出口與反應堆1的入口連通，所述高壓缸2和低壓缸4分別與核能發電機12通過軸承連接；所述風能發電系統包括風機13、增速器14、風力發電機15和控制系統16，所述風機13與增速器14通過軸承連接，增速器14與風力發電機15通過軸承連接，控制系統16與風機13、增速器14和風能發電機15之間均有信號通路；所述電力調配系統包括功率控制器17、平衡能量系統18、變壓器19和電網20，所述核能發電機12通過電力通路與功率控制器17的入口連接，功率控制器17的兩個出口分別與平衡能量系統18和變壓器19的一個入口連接，風力發電機15與變壓器19的另一個入口連接，變壓器19的出口與電網20連接。