[發(fā)明專利]一種光伏、光熱、儲熱及熱管理的發(fā)電系統(tǒng)及運行方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110583153.3
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113187681A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅智;高煒;姚明宇;李曉照;張純;張旭偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03G6/00
• 分類號: F03G6/00;F01K3/00;F01K25/10;H02S10/10
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種光伏、光熱、儲熱及熱管理的發(fā)電系統(tǒng)及運行方法，該系統(tǒng)包括熔鹽儲熱系統(tǒng)、超臨界CO₂布雷頓循環(huán)光熱發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲冷及冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)將光伏發(fā)電系統(tǒng)與光熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，采用部分廉價且技術(shù)成熟度相對較高的光伏發(fā)電系統(tǒng)，再結(jié)合熱能儲存以及熱力發(fā)電系統(tǒng)作為光伏發(fā)電的調(diào)節(jié)及補充供電系統(tǒng)，則既可以維持比較低的發(fā)電系統(tǒng)投資成本，又可以實現(xiàn)電力輸出的穩(wěn)定性，同時，還采用了儲冷技術(shù)，將白天環(huán)境溫度較高時的高溫冷卻水儲存起來，等夜間環(huán)境溫度降到較低時再進(jìn)行風(fēng)力冷卻，節(jié)省冷卻用自耗電進(jìn)一步提高了光伏及光熱系統(tǒng)本身效率以及綜合整體發(fā)電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，具體涉及一種光伏、光熱、儲熱及熱管理的發(fā)電系統(tǒng)及運行方法。

背景技術(shù)

在能源匱乏及環(huán)境危機(jī)的大背景下，提高能源利用率日益受到人們的重視。太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，在當(dāng)前階段，太陽能光伏的技術(shù)相對成熟，應(yīng)用較為光伏，但其儲能難以解決。但是光伏發(fā)電系統(tǒng)難以儲能，目前較為成熟的光伏儲能配套方式仍然是電池儲能，但電池儲能的造價始終太高，同時難以避免引發(fā)火災(zāi)等事故，對于發(fā)電廠這樣功率等級的大規(guī)模儲能需求，各種類型的電池儲能目前都難以推廣。另外，光伏發(fā)電的理論效率雖然高，但是太陽能光伏板的效率隨著溫度的升高而直線下降，因此太陽能光伏板必須進(jìn)行冷卻。與此同時，由于太陽能光熱發(fā)電在高溫集熱時理論熱效率高，并且理論上可以采用較為廉價的蓄熱儲能來解決太陽能時間分布不均的問題，光熱發(fā)電也越發(fā)受到重視。

但太陽能熱發(fā)電一直存在著成本過高難以推廣的困難，另一方面光伏發(fā)電經(jīng)過多年的發(fā)展，價格已經(jīng)降到很低，國家已經(jīng)在逐步降低對其的電價補貼。若能夠?qū)烧呓Y(jié)合起來，采用部分廉價且技術(shù)成熟度相對較高的光伏發(fā)電系統(tǒng)，再結(jié)合熱能儲存以及熱力發(fā)電系統(tǒng)作為光伏發(fā)電的調(diào)節(jié)及補充供電系統(tǒng)，則既可以維持比較低的發(fā)電系統(tǒng)投資成本，又可以實現(xiàn)電力輸出的穩(wěn)定性。與此同時，由于光熱發(fā)電系統(tǒng)本身需要配備冷卻系統(tǒng)，可以將光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)合起來一起設(shè)計，這樣可以進(jìn)一步使系統(tǒng)緊湊并且節(jié)約成本。

另一方面，目前在眾多熱力循環(huán)當(dāng)中，超臨界布雷頓循環(huán)是一種最有優(yōu)勢的循環(huán)形式。新型超臨界工質(zhì)(二氧化碳、氦氣和氧化二氮等)具有能量密度大，傳熱效率高，系統(tǒng)簡單等先天優(yōu)勢，可以大幅提高熱功轉(zhuǎn)換效率，減小設(shè)備體積，具有很高的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于在維持較低投資成本的前提下實現(xiàn)太陽能發(fā)電的儲能，提出了一種光伏、光熱、儲熱及熱管理的發(fā)電系統(tǒng)及運行方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種光伏、光熱、儲熱及熱管理的發(fā)電系統(tǒng)，包括熔鹽儲熱系統(tǒng)、超臨界CO₂布雷頓循環(huán)光熱發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲冷及冷卻系統(tǒng)；

所述熔鹽儲熱系統(tǒng)包括集熱器1-1、高溫熔鹽罐1-2、低溫熔鹽罐1-3和熔鹽泵1-4，集熱器1-1的出口與高溫熔鹽罐1-2的入口相連通，高溫熔鹽罐1-2的出口與超臨界CO₂布雷頓循環(huán)光熱發(fā)電系統(tǒng)的熔鹽換熱器2-1的熔鹽側(cè)入口相連通，熔鹽換熱器2-1的熔鹽側(cè)出口與低溫熔鹽罐1-3的入口相連通，低溫熔鹽罐1-3的出口與熔鹽泵1-4的入口相連通，熔鹽泵1-4的出口與集熱器1-1的入口相連通；