[發(fā)明專利]一種太陽能塔槽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010146473.8
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111173697A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張成
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué)
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李金

本發(fā)明涉及太陽能光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種太陽能塔槽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。所述發(fā)電系統(tǒng)包括槽式集熱器、塔式集熱器、預(yù)熱器、過熱器和再熱器；槽式集熱器的加熱管出口與預(yù)熱器的傳熱流體入口相連；預(yù)熱器的傳熱流體出口與槽式集熱器的加熱管入口相連；塔式集熱器的加熱管出口與過熱器的傳熱流體入口和再熱器的傳熱流體入口分別相連；過熱器的傳熱流體出口和再熱器的傳熱流體出口，與塔式集熱器的加熱管入口相連。本發(fā)明同時利用槽式集熱器和塔式集熱器，兩者在各自最佳工作溫度區(qū)間內(nèi)工作，提高系統(tǒng)效率和塔式鏡場的場地利用率；實現(xiàn)了對工質(zhì)的分段加熱，各換熱器中的傳熱流體的流量可依據(jù)需要單獨調(diào)整，從而降低換熱溫差和損，提高發(fā)電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能塔槽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著化石能源消耗和環(huán)境污染問題的凸顯，太陽能被廣泛認(rèn)為是未來最有潛力替代傳統(tǒng)化石能源的清潔能源。太陽能光熱發(fā)電通常采用集熱器來聚光集熱發(fā)電，使用反射鏡將太陽光會聚到用于吸收太陽能的接收器上，產(chǎn)生熱量并將其傳遞給合成油、熔融鹽或空氣等傳熱流體。然后，傳熱流體直接或間接地為動力循環(huán)系統(tǒng)提供熱量。與太陽能光伏發(fā)電相比，太陽能光熱發(fā)電因其能量密度高，發(fā)電平穩(wěn)，電網(wǎng)兼容性好，易于與現(xiàn)有火力發(fā)電廠集成等優(yōu)點受到越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)有的太陽能光熱電站均采用單一的集熱器結(jié)構(gòu)型式：太陽能槽式發(fā)電或者太陽能塔式發(fā)電。

太陽能槽式發(fā)電技術(shù)，其所采用的反射鏡是槽型拋物面，反射鏡在白天采用單軸跟蹤的形式跟蹤太陽。反射鏡將太陽光反射聚集到位于焦線處的加熱管上。傳熱流體流經(jīng)加熱管并吸收由聚集的太陽光產(chǎn)生的熱量，提供給發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)有的太陽能槽式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，其傳熱流體的循環(huán)回路為：傳熱流體由槽式集熱器11加熱后，其中的一部分依次經(jīng)過過熱器22和預(yù)熱器21，與流經(jīng)過熱器22和預(yù)熱器21的朗肯循環(huán)換熱后流回槽式集熱器11，另一部分經(jīng)過再熱器23與流經(jīng)再熱器23的朗肯循環(huán)換熱后流回槽式集熱器11。

太陽能塔式發(fā)電技術(shù)，是一種使用位于高塔頂部的接收器來接收聚集陽光的太陽能發(fā)電技術(shù)。它使用大量可移動的太陽能反射鏡(稱為定日鏡)，每臺定日鏡都各自配有跟蹤機構(gòu)將太陽光實時準(zhǔn)確地反射到位于塔頂?shù)慕邮掌魃?。該跟蹤機構(gòu)為雙軸跟蹤(從東向西，向上和向下)跟蹤太陽。接收器吸收集中的太陽輻射將太陽能轉(zhuǎn)換成熱量，再被傳熱流體傳遞至熱力循環(huán)系統(tǒng)用于發(fā)電?，F(xiàn)有的太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示，其傳熱流體的循環(huán)回路為：傳熱流體由塔式集熱器12加熱后，其中的一部分依次經(jīng)過過熱器22和預(yù)熱器21，與流經(jīng)過熱器22和預(yù)熱器21的朗肯循環(huán)換熱后流回塔式集熱器12，另一部分經(jīng)過再熱器23與流經(jīng)再熱器23的朗肯循環(huán)換熱后流回塔式集熱器12。

太陽能槽式發(fā)電技術(shù)是最成熟和最具商業(yè)化的技術(shù)，但是其存在以下缺點：聚光比比較小，接收器的集熱溫度比較低，光熱發(fā)電效率也比較低。太陽能塔式發(fā)電技術(shù)，由于在使用大量的定日鏡時塔頂能夠會聚大量的能量，接收器可以達(dá)到很高的溫度，因此具有光熱發(fā)電效率高的優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，但是同時具有投資成本高、系統(tǒng)復(fù)雜度高、吸熱器換熱溫差大以及熔鹽保溫系統(tǒng)能耗大的缺點。

此外，現(xiàn)有的太陽能塔式發(fā)電技術(shù)和太陽能槽式發(fā)電技術(shù)都存在傳熱流體與朗肯循環(huán)換熱過程中的大溫差和大損問題。這是由于，對于槽式發(fā)電和塔式發(fā)電技術(shù)，在傳熱流體與朗肯循環(huán)工質(zhì)的換熱過程中，如圖3所示，朗肯循環(huán)工質(zhì)存在相變，而傳熱流體無相變，因此傳熱過程存在著傳熱溫差較大，傳熱損較大的問題。

在現(xiàn)有的圖1所示的太陽能槽式發(fā)電系統(tǒng)和圖2所示的太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，由于傳熱流體只能以恒定的質(zhì)量流量流經(jīng)各換熱器(預(yù)熱器21、過熱器22和再熱器23)來實現(xiàn)換熱，如圖4所示，在夾點溫差ΔT_min固定的情況下，如果增大傳熱流體的質(zhì)量流量來減小傳熱流體曲線的斜率，則在減小蒸發(fā)段換熱平均溫差的同時也增大了預(yù)熱段的換熱平均溫差；同樣，如果減小傳熱流體的流量來增大傳熱流體曲線的斜率，則在減小預(yù)熱段換熱平均溫差的同時也增大了蒸發(fā)段的換熱平均溫差，因此大溫差和大損的問題始終無法避免。

發(fā)明內(nèi)容