[发明专利]太阳能发电站和用于运行太阳能发电站的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电站，该太阳能发电站具有用于产生蒸汽的太阳能收集器-蒸汽产生单元、布置在所述太阳能收集器-蒸汽产生单元的后面的用于使蒸汽过热的太阳能收集器-蒸汽过热器单元以及通过蒸汽管路系统与所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元的出口相连接的蒸汽涡轮机，在运行中向所述蒸汽涡轮机馈送过热的蒸汽。除此以外，本发明涉及一种用于运行这样的太阳能发电站的方法。

背景技术

太阳能发电站代表着一种替代传统的发电方式的方案。目前，具有抛物形槽式收集器的太阳能发电站借助于额外的油回路而设有间接的蒸发功能。对于将来来说要研制具有直接的蒸发功能的太阳能发电站。具有直接的蒸发功能的太阳能发电站比如可以包括一个或者多个分别具有多个抛物形槽式收集器和/或菲涅尔收集器的太阳场，在所述收集器中首先对泵入的给水进行预热并且使其蒸发并且最后使蒸汽过热。将过热的蒸汽导送给常规的发电站部分，在该发电站部分中将水蒸汽的热能转化为电能。在此有利地如此安排这一点，从而首先在具有多条平行的由抛物形槽式收集器和/或菲涅尔收集器构成的分路的第一太阳场中对水进行预热并且使其蒸发（下面也称为“蒸发器-太阳场”）。而后才将所产生的蒸汽或者所产生的水-蒸汽混合物导送到蒸汽分离器中，用于分离剩余的还没有蒸发的水。随后将所述蒸汽进一步导送到所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元中。所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元可以是单个的太阳能收集器、多条并联的太阳能收集器分路或者又可以是包括多条太阳能收集器分路的太阳场。

在发电站部分中，将来自所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元的过热的蒸汽输送给涡轮机，所述涡轮机驱动着发电机。在接下来在冷凝器中进行冷却时，蒸汽又转化为水，将水收集在给水容器中并且通过给水泵输送给太阳场。为了更为有效地利用能量，所述发电站部分不仅仅具有一台涡轮机，而且具有多台关于蒸汽输送方向先后布置的涡轮机，比如高压涡轮机和中压涡轮机和/或低压涡轮机，其中首先将新鲜蒸汽导送到所述高压涡轮机中并且在所述中间和/或低压涡轮机中还再次利用来自所述高压涡轮机的蒸汽。

通常为涡轮机的运行设置了温度极限，用于在效率尽可能高的情况下实现尽可能高的使用寿命。如果蒸汽温度下降得太厉害，那么效率就降低。相反，太高的温度则会导致涡轮机的损坏并且会缩短其使用寿命。典型的温度范围处于390与500℃之间，其中蒸汽压力可以在41与140bar之间。但是，这些参数从设备到设备按组件的设计情况而会变化。尽管如此还总是存在这样的问题，即提供给涡轮机的新鲜蒸汽的温度应该尽可能保持稳定并且不应该经受较大的波动。因此有必要的是，实现合适的新鲜蒸汽-温度调节，这种新鲜蒸汽-温度调节能够甚至在不稳定的运行中也就是在发电站的功率变化时将新鲜蒸汽温度保持在恒定的额定数值上。

蒸汽-温度调节可以用蒸汽冷却装置比如在太阳能收集器-蒸汽过热器单元的区域中来实现，所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元将首先超过本来所期望的温度的过热的蒸汽冷却到必需的温度。典型地为此使用喷射冷却器，所述喷射冷却器将精确定义的量的水喷射到蒸汽中并且由此对蒸汽进行冷却。其它的蒸汽冷却装置混加了较冷的蒸汽。按热量输入或者负载情况，可以减小或者扩大冷却介质的量，用于保持所期望的温度。

不过在如在太阳能发电站的不稳定的运行中完全可能出现的一样的极端的情况下，通过所使用的喷射系统不能总是保证恒定的新鲜蒸汽温度，因为蒸汽冷却装置在极端情况中离开其调节范围。比如在太阳场上面出现大面积的行云时由于突然减少的热量输入，新鲜蒸汽温度通过所述喷射冷却器的完全关闭也不能得到维持。通过给水调节也难以或者根本不能阻止这样的状况，因为所述给水调节与喷射冷却器或者其它的蒸汽冷却装置相比具有缓慢得多的时间特性。

目前考虑使用给太阳能发电站配备合适的热的长期蓄存器的第一方案。应该给这些蓄存器装载，其措施是从太阳场的主回路中取出新鲜蒸汽。由此虽然提供较少的从涡轮机中穿流的蒸汽。但是相反在需求情况下可以利用在所述蓄存器中存在的热能，用于提供额外的蒸汽量并且就这样对比如通过由于遮暗而使太阳场短时间部分或者完全失灵引起的暂时的功率下降进行补偿。在实现这样的中间蓄存方案方面主要的问题在于，如何尽可能有效并且长时间地将能量储存在蓄存器中并且在需要时以尽可能小的损失又将其从所述蓄存器中调用出来。

发明内容

因此，本发明的任务是，借助于中间储存方案来如此改进开头提到的类型的太阳能发电站以及用于运行太阳能发电站的方法，从而允许特别有效的能量中间储存以及所储存的能量的再次取用。