[发明专利]一种太阳能与化石燃料电站互补循环的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热利用领域。

背景技术

由于太阳能具有间歇性和不确定性等特点，采用太阳能光热发电技术的电站，通常需要采用与化石燃料联合循环或依靠储热的方式确保光热电站的稳定运行。目前，太阳能与化石燃料联合循环方式通常按如下方式进行：将太阳能光热系统作为整个电站的一级加热设备，当有太阳时，工质先经过将太阳能加热器进行升温，再进入到化石燃料锅炉中继续加热升温，然后进入汽轮机做功发电，当没有太阳时，则切掉太阳能全部采用化石燃料发电，这种联合循环方式通常称之为互补发电方式。在太阳能与化石燃料电站的实际运行中，存在太阳能光热侧效率不高的问题，而且，通常会由于太阳每天日照时间有限性、日照强度不稳定性和不可控性等原因导致联合循环系统中的化石燃料电站锅炉等设备因为应对太阳能光热系统较大的波动起伏，而系统调节频繁，存在安全性等问题。

常规的互补循环方式如图1所示。常规互补方案中为了保证化石燃料机组的快速调节性，通常与燃油或燃气电站互补运行，由于太阳能的波动性和不可控制性，使这种设计方案在实际项目中难具有可操作性；由于化石燃料机组对补入的太阳能功率有一定的限制，当太阳能辐射较低补入化石燃料机组的功率不能满足最低要求，使太阳能侧不能被利用，当太阳辐射能超过最高补入功率时，此时这些太阳能就被浪费了。同时在运行中，常规的太阳能热力系统从完全冷却到恢复运行，为避免厚壁热力装置的热应力过大，其加热速度缓慢，使得太阳能热力系统启动时间增加，降低了有效利用时间，不利于提高太阳能利用效率。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种能够提高太阳能的有效利用时间，太阳能光热侧效率更高，能够满足化石燃料机组的安全、可实施运行的太阳能与化石燃料电站互补循环的方法及其装置。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种太阳能与化石燃料电站互补循环的方法，采用由化石燃料热力系统和太阳能热力系统组成的联合循环方式，所述太阳能热力系统采用带储热装置的闭式循环，并与化石燃料热力系统的锅炉给水换热，该进行换热的换热装置与化石燃料热力系统的锅炉给水加热装置串联，且：

当太阳能辐射较低，所述太阳能热力系统补入所述化石燃料热力系统的功率不能满足最低要求时，所述太阳能热力系统内的全部热工质先进入所述储热装置储存，待太阳能辐射满足要求时，所述热工质再进入所述换热装置与所述化石燃料热力系统的锅炉给水换热；

当太阳能辐射较高，所述太阳能热力系统补入所述化石燃料热力系统的功率能满足最低要求时，所述太阳能热力系统内的全部工质经所述储热装置缓冲后进入所述换热装置与所述化石燃料热力系统的锅炉给水换热；

当太阳能辐射太高，所述太阳能热力系统补入所述化石燃料热力系统的功率超过最高要求时，所述太阳能热力系统内的部分工质由所述储热装置截留储存，其余工质经所述储热装置进入所述换热装置与所述化石燃料热力系统的锅炉给水换热；

当太阳能辐射降低到所述太阳能热力系统不能满足最低的循环要求时，所述太阳能热力系统所有设备停运备用，且在此备用期间，所述工质全部保留在所述太阳能热力系统内，直至太阳能辐射满足最低循环要求后所述太阳能热力系统重新启动。

作为优选方式，所述储热装置采用蒸汽储热方式。

作为优选方式，当太阳能辐射降低到所述太阳能热力系统不能满足最低的循环要求时，所述工质全部保留并注满在所述太阳能热力系统的厚壁热力设备内。

作为优选方式，在太阳能辐射降低到所述太阳能热力系统不能满足最低的循环要求之前，所述储热装置开始截留部分工质，使得太阳能辐射降低到所述太阳能热力系统不能满足最低的循环要求时，所述太阳能热力系统的厚壁热力设备内已注满工质。

作为优选方式，所述太阳能热力系统重新启动前，对其中太阳能吸热器受热面进行干烧预热。

一种太阳能与化石燃料电站互补循环装置，由化石燃料热力系统和太阳能热力系统组成，所述太阳能热力系统采用带储热装置及其储热调节控制装置的闭式循环，并与化石燃料热力系统的锅炉给水换热，该进行换热的换热装置与化石燃料热力系统的锅炉给水加热装置串联。

作为优选方式，所述太阳能热力系统包括太阳能吸热器、储热装置和换热装置，其内工质沿太阳能吸热器、储热装置和换热装置方向构成闭式循环，所述储热调节控制装置为设于所述储热装置与所述太阳能吸热器、换热装置之间的储热装置自动调节阀，所述换热装置与化石燃料热力系统的锅炉给水换热。