[发明专利]一种太阳能辅助燃煤电站发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体是一种针对太阳能与煤炭互补发电的热力系统，尤其是以煤炭为主、太阳能为补充的大型太阳能辅助燃煤电站发电系统。

背景技术

中国能源结构以煤炭为主，大部份电力通过燃煤发电提供，燃煤发电占比超过70%，因此借助燃煤电站来利用太阳能发电具有广阔的应用基础。

图7所示为一种燃煤电站的热力系统的连接结构示意图，该系统由锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器4、多级低压加热器6、除氧器8、凝结水泵5、给水泵9、多级高压加热器7、再热蒸汽管路11、主蒸汽管路10等部件组成，锅炉1经煤炭燃烧产生高温主蒸汽与再热蒸汽分别通过主蒸汽管路10、再热蒸汽管路11进入并驱动汽轮机2，从汽轮机出来的乏汽在凝汽器4冷凝，接着在凝结水泵5的驱动下流过各级加热器进行预热，加热器的热源来自从汽轮机抽出的蒸汽，该部分的蒸汽流量相对蒸汽总流量来说较小，一般占5%-20%，这样的热力循环系统对于燃煤电站来说发电效率相对较高。

太阳能与煤炭互补发电相比太阳能单独发电，具有以下几个特点：

首先，由于互补发电不必单独为太阳能系统配备汽轮机、发电机、并网设备等主机设备，可以大幅减少投资额，目前各种太阳能发电技术成本普遍处于高位，寻求相对低成本的技术方案具有显著的市场优势；

其次，太阳能发电的输出会随着输入条件即太阳辐照的变化而波动，这非常不利于电的并网或使用，通常的解决方法采取额外增添设备，如补燃或储热系统，来调整热力系统的输入，而这会增大大量投资。而在大型燃煤电站的基础上进行互补发电可以在不增加投资额的情况下，有效解决太阳能发电的不稳定性问题。

另外，在大型燃煤电站的基础上进行互补发电可以利用高效率的大机组，实现较高的太阳能发电效率。因此，互补发电被认为是相对最为经济的太阳能光热发电方式。

太阳能与煤炭互补发电有多种技术方案，在以煤炭为主太阳能为补充的系统中，其热力系统一般都是在常规燃煤电站热力系统的基础上进行适当改动。做功工质一般为水，它在热力系统中吸热过程可分为预热、汽化、过热3个阶段，太阳能热量利用在不同阶段中其热经济性也就不同。如有的方案中是把太阳能集热系统产生的热量作为加热器的热源来利用，减少从汽轮机汽缸中抽出的蒸汽量，即太阳能热量应用在做功工质的预热阶段。而有的是把太阳能集热系统产生的热量用在做功工质的汽化段，或者混合用在做功工质的预热段和汽化段。太阳能实际利用温度决定于太阳能集热系统与燃煤电站的接入特征点，对于典型的亚临界燃煤电站，温度最高一级的加热器里的做功工作工质的出口温度一般不超过300℃，锅炉汽化段的特征温度（相应压力下的饱和温度）也不超过400℃，这意味着太阳能实际利用温度肯定不会超过400℃。根据热力学基本原理，利用温度越高，其热到电的转换效率也相对越高，能量利用率也相应越高，因此现有技术的缺点主要可归结为太阳能实际利用的温度较低，从而使转换效率相对不高。

因此，如何提高太阳能辅助发电的效率，在不增加煤耗的条件下增加燃煤电站的发电量，或者在保证发电量的条件下进一步减少煤炭的消耗并减少温室气体排放，是本领域技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能辅助燃煤电站发电系统，使太阳能集热系统产生的热量通过管道可直接连接到汽轮机的主蒸汽进口，使太阳能集热系统产生的热量直接用于驱动汽轮机，从而提高太阳能实际利用的温度，提高太阳能辅助发电的转换效率。为此，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能辅助燃煤电站发电系统，包括燃煤发电热力系统与太阳能集热与蒸汽发生系统，太阳能集热与蒸汽发生系统包括用于吸收太阳能的太阳能接收器，燃煤发电热力系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器，所述汽轮机至少包括两个蒸汽进口：主蒸汽进口、次级蒸汽进口，所述太阳能集热与蒸汽发生系统吸收太阳能热量后产生的过热蒸汽可以选择性地通过蒸汽管路连接到所述汽轮机的主蒸汽进口，与从所述锅炉产生的过热蒸汽一起驱动所述汽轮机发电。