[发明专利]多级耦合蓄热式太阳能热电联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热利用领域，特别涉及一种多级耦合蓄热式太阳能热电联供系统。

背景技术

能源短缺和环境问题已经成为制约全球经济和社会发展的重大瓶颈，未来将影响到人类的生存状态。太阳能在我国以及全世界都是最丰富和可广泛获取的可再生能源形式，并由于其清洁无污染的特点，对解决能源危机和环境问题有着特别重要的作用。太阳能热利用是太阳能利用的基本方式，依照能源品位和工作温度主要分为：太阳能高温热利用、中温热利用与低温热利用。太阳能中高温热利用主要包括太阳能热发电、太阳能产蒸汽、太阳能制氢、太阳能海水淡化、太阳能锅炉等。太阳能低温热利用主要包括建筑采暖、高温热水、太阳能空调等。

目前，按照太阳采集系统的差异，聚光太阳能热发电主要分为四种形式：槽式、线式(菲涅尔式)、碟式和塔式。槽式太阳能热发电系统利用槽式抛物面进行聚光发电，通常采用导热油作传热蓄热介质，聚光比、集热温度与发电效率不高，但技术比较成熟，早在上世纪八十年代就开始商业化运行；塔式太阳能热发电系统利用定日镜汇聚太阳辐射能进行发电，聚光比、集热温度与发电效率较高，通常采用熔融盐与过热蒸汽作传热蓄热介质，世界范围内已建立和运行许多示范或商业化电站；碟式太阳能热发电系统利用抛物面反射镜进行聚光发电，规模较小，可用于分布式能源系统；线式太阳能热发电系统主要利用菲涅尔镜聚光发电，目前处于研发阶段。

太阳能热发电系统主要由聚光系统、吸热系统、蓄热系统以及发电系统构成，目前国内外已有众多相关发明专利。槽塔结合的双级蓄热太阳能热发电系统(200810102204.0)提出了槽式热发电与塔式热发电相结合的装置，并使用低温蓄热子系统与高温蓄热子系统进行蓄热传热，但两个蓄热子系统间缺乏直接传热耦合，也不能进行热电联供。太阳能低温热发电及冷热联供系统(200810024294.6)提出基于复合抛物面集热器的冷热电联供装置，除使用温度较低外，该系统的热发电、蓄热、采暖、制冷子系统均为并行结构，不能形成能源的梯级利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为满足规模化太阳能热电联供的需要，同时使不同温度段蓄热系统实现耦合关联，特提供一种多级耦合蓄热式太阳能热电联供系统，该系统能较好地满足工业上规模化太阳能中高温热利用的要求。

本发明通过以下技术方案实现：一种多级耦合蓄热式太阳能热电联供系统，塔式吸热蓄热传热子系统、槽式吸热蓄热传热子系统、平板式吸热蓄热传热子系统与热电联供子系统，塔式吸热蓄热传热子系统、槽式吸热蓄热传热子系统、平板式吸热蓄热传热子系统依次顺序耦合，且分别与热电联供子系统连接。

塔式吸热蓄热传热子系统包括定日镜场、聚光塔、吸热器、高温泵、高温蓄热器与管道，定日镜场与聚光塔置与同一平面，吸热器安装在聚光塔的塔顶，吸热器通过管道分别与高温泵和高温蓄热器连接。高温蓄热器的壳体为圆柱形，壳体表面覆盖预热与保温层，其上设置外壳，壳体上成45°对称设置高温传热蓄热进口与高温传热蓄热出口，高温传热蓄热进口靠近顶部，高温传热蓄热出口靠近底部，各凸出于相应外壳。

槽式吸热蓄热传热子系统包括抛物槽镜场、真空管吸热器、中温泵、中温耦合蓄热器与管道，抛物槽镜场设置在真空管吸热器上，真空管吸热器通过管道分别与中温泵和中温耦合蓄热器连接。中温耦合蓄热器的壳体为圆柱形，两封头侧均开口，壳体表面覆盖预热与保温层，其上设置外壳，壳体两封头侧均固定管板，壳体两封头侧的管板分别固定顶部管箱和底部管箱，顶部管箱和底部管箱的截面均为与壳体封头两侧截面相应的圆形；壳体靠近顶部管箱处设置高温传热蓄热介质进口，壳体靠近底部管箱处设置高温传热蓄热介质出口，中温传热蓄热介质进口与中温传热蓄热介质出口分别设置在顶部管箱和底部管箱上，均凸出于相应外壳；管束固定在管板之间。