[发明专利]一种蓄热换热一体化的塔式太阳能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别涉及一种蓄热换热一体化的塔式太阳能发电系统。

 

背景技术

太阳能聚热发电技术发展至今已经有三十多年的历史，它不同于太阳能光伏发电，也不同于利用斯特林发电机的直接光热发电，它是太阳能利用的一个重要研究方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。太阳能高温热发电有多种技术方向：根据聚焦方式的不同，可分为碟式、槽式、塔式等方式；采用的工质有水（蒸汽）、熔盐、空气、导热油、液态金属和其他导热介质等。

塔式聚焦的太阳能热发电系统，通过它规模镜场的发射作用，将大面积的太阳光聚焦到很小面积的吸热器上面，吸热器表面的聚焦倍数通常能达到500～1000倍，因而具有较高的光利用效率，在近年受到世界许多国家的关注。以水为工质的塔式太阳能热发电系统具有价格便宜、换热效果好、控制简单等特点，因此该类型的研究最先在太阳能塔式热发电上得以应用。但水工质几乎没有蓄热能力，当太阳辐射强度下降，云层短时间对定日镜场的遮挡，导致吸热系统无法产生合格的蒸汽推动汽轮机继续工作。目前常规的做法是利用化石燃料锅炉来加热产生过热蒸汽的方法，其缺陷在于：既无法及时响应，又不符合减少碳排放、减少环境污染的初衷。而如果置之不顾，则汽轮机在一天当中频繁启停，既大大缩短了汽轮机的使用寿命，也影响了发电量，既不经济，也因输出负荷波动对电网造成冲击。

因此，解决镜场发生云层遮挡时持续产生合格蒸汽推动汽轮机稳定工作是一个难题。

 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种蓄热换热一体化的塔式太阳能发电系统，利用蓄热介质的蓄热能力，在定日镜场发生云层遮挡期间，继续产生过热蒸汽维持汽轮机运转，减少了汽轮机停机次数，提高了汽轮机的使用寿命同时也提高了经济效益。

本发明通过以下技术方案实现：

一种蓄热换热一体化的塔式太阳能发电系统，其特征在于，包括：

定日镜场，用以反射太阳光线；

饱和水吸热器，吸收定日镜场反射的太阳光线，以加热其内部的水为饱和蒸汽；

水蓄热器，水蓄热器的输入端连接饱和水吸热器的输出端，用以缓冲饱和蒸汽；

过热蓄热器，过热蓄热器的输入端连接水蓄热器的输出端，接收缓冲过的饱和蒸汽，并吸收定日镜场反射的太阳光线，将缓冲过的饱和蒸汽加热为过热蒸汽；

蓄热/换热器，蓄热/换热器的输入端连接水蓄热器的输出端以及过热蓄热器的输出端，用以缓冲过热蒸汽，以及蓄热/换热；

蒸气发电设备，连接蓄热/换热器，通过过热蒸汽进行做功发电；

凝汽器，凝汽器的输入端连接蒸气发电设备，将做功发电完成的蒸汽凝结成水；

除氧器，除氧器的输入端连接凝汽器的输出端，除氧器的输出端连接饱和水吸热器的输入端，用以去除水中的氧气并将水循环至饱和水吸热器；

其中，饱和水吸热气的输出端与水蓄热器的输入端之间设置有一第一截断阀，水蓄热器的输出端与过热蓄热器的输入端之间设置有一第二截断阀，过热蓄热器的输出端与蓄热/换热器的输入端之间设置有一第三截断阀，水蓄热器的输出端与蓄热/换热器的输入端之间设置有一第四截断阀；

在太阳光线充足的状态下，第一截断阀、第二截断阀、第三截断阀打开，第四截断阀关闭，蓄热/换热器对过热蓄热器产生的过热蒸汽进行缓冲以及蓄热；在太阳光线不充足的状态下，第一截断阀、第二截断阀、第三截断阀关闭，第四截断阀打开，蓄热/换热器对水蓄热器产生的饱和蒸汽进行换热，以形成过热蒸汽。

较佳的，蓄热/换热器中的蓄热介质为熔盐或石墨。

较佳的，还包括一凝结水泵，连接在凝汽器的输出端与除氧器的输入端之间，用以输送凝结后的水。

较佳的，还包括一给水泵，连接在除氧器的输出端与饱和水吸热器的输入端之间，用以输送除氧后的水。

较佳的，蒸气发电设备包括汽轮机以及发电机组，汽轮机连接蓄热/换热器的输出端以及凝汽器的输入端，发电机组连接汽轮机。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在水工质塔式太阳能热发电系统的基础上，增加了蓄热功能，当太阳辐射较差或云层遮挡原因导致饱和水吸热器无法产生足够饱和蒸汽，且过热器无法产生足够过热蒸汽时，蓄热系统存储的热量可以维持汽轮机持续发电，减少汽轮机停机次数，增加了有效发电时间。