[发明专利]太阳能热功率系统

说明书

技术领域

本公开大体涉及集中式太阳能的领域，并且更具体而言，涉及具有熔盐热存储器的集中式太阳能热功率装置，其利用集中的太阳能来存储热能，以及利用存储的热能来发电。

背景技术

基于直接蒸汽中心接收器(DSCR)的太阳能热功率装置包括大的日光反射装置场和太阳能接收器，太阳能接收器置于很高的塔架上。日光反射装置将直射太阳光引导到太阳能接收器上，以产生蒸汽，蒸汽用来运行蒸汽涡轮以发电。典型地，太阳能热功率装置在日常循环中在有晴朗的太阳光的时间运行，而在夜晚或在多云季节停机。但是，如果太阳能热功率装置要满足不断增加的电量需要，它需要不管太阳光是否可用，即不管在晚上还是在多云季节都可运行。这种太阳能热功率装置的实现导致在白天需要存储太阳能热能，并且在晚上或在多云季节使用它。对于这种需要，大体使用了中心接收器，其包括太阳能存储流体，诸如熔盐。具有熔盐的中心接收器大体称为熔盐中心接收器(MSCR)。

典型的MSCR系统10在图1中显而易见。系统10包括MSCR 12、热存储罐14和冷存储罐16以及熔盐蒸汽发生器(MSSG)循环18。在MSCR 12处加热的熔盐流体存储在热存储罐14中，处于大约565℃的温度，并且在其热能被MSSG循环18利用之后，其存储在冷存储罐16中，处于大约290℃的温度，其进一步从冷存储罐16发送到MSCR 12，以再加热。MSSG循环18包括蒸汽发生器组件20、再热器22和涡轮24。蒸汽发生器组件20利用热的熔盐的热量并且将来自给水罐26的给水转换成蒸汽，并且将其发送到涡轮24的高压涡轮入口，以通过发电机‘G’将热量转换成电力。另外，来自涡轮24的高压涡轮出口的蒸汽被再热器20利用热的熔盐而再加热。这个经再加热的蒸汽供应到涡轮24的中压涡轮入口，以将热量转换成电力。

MSSG循环18中的蒸汽的温度和压力大体分别受到典型地处于545℃的热的熔盐温度的限制，并且受到MSSG循环18中的典型地处于115巴或低于115巴的夹点限制(pinch limitation)的限制。MSSG循环18中的夹点限制取决于两个重要因素。第一，转换成蒸汽的给水温度应当需要保持高于240℃，以避免熔盐的冻结。第二，在来自涡轮24的高压涡轮出口的蒸汽被再热器20利用热的熔盐而再加热之后，这种经使用的热的熔盐的温度仍然高于它可被发送到冷存储罐14的温度，即高于290℃。避免从再热器20发送这种热的熔盐的可行解决方案是在蒸汽发生器组件20的任何级处(即在节热器、过热器和蒸发器中的任何两个之间)对其进行混合。由于这两个夹点限制的要求，得到了所提到的低蒸汽压力，其对太阳能热功率装置的效率具有各种不利影响，包括但不限于，降低功率装置的效率，形成冷点/滞点(这又导致熔盐的冻结)，堵塞蒸汽发生器组件20和损害蒸汽发生器组件20的热交换。

并不是到今天为止还没有花费足够的努力来解决这些夹点限制的要求。一个特定努力在图2中可为显然的，其中移除了图1中显示的再热器20，从而消除再加热从涡轮24的高压涡轮出口离开的蒸汽的需要。这种组件可避免在蒸汽发生器组件20的任何级处混合仍然热的熔盐，从而排除夹点限制的要求。但是，在这个情况下，在涡轮24的高压涡轮入口处提供的蒸汽压力应当被增加到足够高，以补偿不执行再加热带来的效率损失。但是由于低蒸汽压力的原因，这种组件可在低压蒸汽涡轮的出口处引起非常高的湿度，不利地影响最后级叶片的效率和腐蚀最后级叶片。

发明内容

本公开公开一种太阳能热功率系统，将在以下简要概述中介绍它，以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解，该一个或多个方面意图克服所论述的缺点，但是包括其所有优点，以及提供一些额外的优点。这个概述不是对本公开的广泛的概括。其不意图标识本公开的关键或要害元件，也不意图描绘本公开的范围。实际上，这个概述的唯一目的是以简化的形式提供本公开的一些概念、其各方面和优点，作为后面提供的更详细描述的前序。

本公开的目标是描述一种太阳能热功率系统，其能够用无夹点限制的变量运行(特别地，夹点限制变量需要按顺序混合从再热器释放到高压线路的热的熔盐)，并且仍然能够获得发送到中压级涡轮的足够压力的蒸汽，以增加这种装置的总效率。

本公开的另一个目标是公开一种太阳能热功率系统，其能够排除低压蒸汽涡轮的出口处的湿度问题。