[发明专利]集成式太阳能联合循环发电站及其运作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电站的技术领域。更具体地讲，本发明涉及集成式太阳能联合循环发电站的运作方法，其中所述集成式太阳能联合循环发电站包括水/蒸汽回路以及太阳能电池阵，所述水/蒸汽回路包括蒸汽涡轮机以及热回收蒸汽发电机，并且热量从太阳能电池阵附加地被供应至水/蒸汽回路。本发明还具体涉及用于实现所述方法的太阳能联合循环发电站。

背景技术

在具有气轮机和水/蒸汽回路的联合循环发电站内集成由太阳能装置产生的功率以形成集成式太阳能联合循环(ISCC)发电站使得可以减少自这种发电站设施的CO₂排放量。在这种情况中，集热式太阳能(solar-thermal)技术方案与光伏技术相反特别适合于这种集成。诸如这些的技术方案区别之处在于太阳能被用于直接地或间接地产生蒸汽(所谓的太阳能蒸汽)，并且这可以以各种不同的方式用于具有气轮机的联合循环回路中。一个优选的形式是太阳能蒸汽被添加至水/蒸汽回路(WSC)，而不是将其用于气轮机本身中。此外，太阳能蒸汽优选在太阳能电池阵中产生，其中所述太阳能电池阵装配有抛物槽集热器。

图1示出了诸如此类的集成式太阳能联合循环发电站的发电站布局的高度简化的实例。如图1所示的集成式太阳能联合循环发电站10包括具有连续燃烧/连续燃烧器(sequentialcombustion)的气轮机11；具有蒸汽涡轮机21的水/蒸汽回路20；以及具有太阳能电池阵33的太阳能回路30。在该实例中，气轮机11包括两个压缩器13a、13b，所述压缩器一个在另一个之后连接，将经由空气入口12吸入的燃烧气体压缩，并将该燃烧气体输至第一燃烧室14，以便使得燃料燃烧。所产生的热气体在第一涡轮机15中膨胀，产生有用功，在第二燃烧室16内被再次加热，并且通过第二涡轮机17。压缩器13a、13b和涡轮机15、17经由轴18连接至发电机19。

从第二涡轮机17排出的并仍是热的废气经过热回收蒸汽发电机(HRSG)26，在那里，废气产生用于水/蒸汽回路20的蒸汽，其中所述水/蒸汽回路包括热回收蒸汽发电机26。在废气流经热回收蒸汽发电机26之后，废气经由废气管线通过废气烟囱件27流到外部。基本上，水/蒸汽回路20由与发电机25相连的蒸汽涡轮机21、冷凝器22、供水锅炉24、供水泵23以及热回收蒸汽发电机26形成。

热能从太阳能回路30被附加地供应至水/蒸汽回路20，其中所述太阳能回路由具有抛物槽集热器37的太阳能电池阵33、泵31以及换热器32形成。当然，存储装置附加地与太阳能回路30相连，其中所述存储装置用于存储在阳光很少或没有阳关时进行操作的太阳能热量。同时可行的是采用装备有菲涅尔镜或定日镜设备的集热器而非采用抛物槽集热器37。太阳能热量可以在不同的部位处被引入到水/蒸汽回路20中；因此，作为不同技术方案的代表，图1仅仅示出了换热器32与热回收蒸汽发电机26之间的作为双箭头的一种连接装置28。

现有技术的调查与研究已经证实，诸如此类的集成式太阳能联合循环发电站在技术上和经济上是可行并有价值的，并且适合用于太阳能的利用，尤其是因为是可以利用证实的技术。事实上，集成式太阳能联合循环发电站具有多个优点，如下所列：

·对于基于使用GT26型气轮机的申请人的KA26型联合循环发电站而言，总效率可以从大约57％增加至大约65％，而太阳能的份额仅仅是大约15％。CO₂的排放量因而被显著减少。

·在传统的联合循环发电站(CCPS)中已经存在的部件基本上可以用于太阳能蒸汽的利用，因而与纯太阳能发电站相比明显减少了集成式太阳能联合循环发电站(ISCC)中的发电成本(CoE)(例如在ISCC的情况中从300/MWh至180/MWh)。

·与气候状况无关地，来自可靠供应的大量能量可以每天24小时地以及每周7天地产生。

·只要太阳能电池阵发出热量，则发电站就开始工作，由此可以最大化利用太阳能。

在现有技术中已经开展了多项调查与研究，以便了解在太阳能电池阵中产生的太阳能蒸汽如何能够集成到联合循环发电站中：

·专利公开文献US2006/0260314(A1)和US2006/0174622(A1)提出了中间回路，以便利用来自太阳能电池阵的热量产生太阳能蒸汽。