[发明专利]一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统

说明书

技术领域

本发明涉及可再生新能源技术领域，即太阳能与生物质能联合发电的技术，具体地是指一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统。

背景技术

社会经济的发展依赖于能源，但随着化石能源的不断开采，一次能源日渐短缺，使用成本越来越高；另一方面，由于化石能源的过度使用，环境污染问题日益突出，严重威胁着人类的生存环境。为了减少对化石能源的依赖并减轻环境污染，世界各国都在大力开发和利用可再生清洁能源，特别是太阳能和生物质能。

太阳能和生物质能都具有分布广泛、取之不尽、成本低廉、清洁环保的特点，是最具应用前景的可再生清洁能源，合理开发利用它们，对保障世界能源安全，实现可持续发展，改善人类生存环境具有重要的战略意义。

太阳能热发电是太阳能利用的重要方向，光热发电与常规热力发电的工作原理相同，区别在于热源形式不同，太阳能光热发电是利用聚光集热系统，聚集太阳的辐射能，通过光热转换、热电转换，从而实现太阳能的热发电过程。

太阳能有槽式、塔式、碟式和菲涅尔式等多种聚光集热方式，槽式系统结构简单，单轴跟踪，技术较为成熟，是目前真正实现了商业化的光热发电系统。

然而，在槽式光热发电技术的实际应用中，仍然存在一些技术问题，特别是单纯太阳能槽式系统。由于太阳能的能量密度低，这就决定了需要很大的光场和占地面积，投资成本很高；随着时间及昼夜的变更，光热供应存在波动和间歇性，光热的供给不连续、不稳定；槽式系统使用的集热介质为导热油，而导热油所能承受的最高油温约400℃，通过换热产生的蒸汽温度最高只能达到380℃左右，与现代高参数汽机540℃的主蒸汽温度不相匹配。太阳能和槽式系统的这些特点决定了单纯太阳能光热发电的效率低、成本高；电厂昼运夜停，发电小时数少、设备利用率低；装置频繁启停，设备遭受较大冲击，影响使用寿命。

为解决上述问题，国外普遍的做法是在单纯太阳能热发电系统的基础上，配置蓄热装置或与天然气集成ISCC联合循环系统，以实现连续运行。但蓄热装置系统复杂、造价昂贵，还不能从根本上解决漫漫长夜和阴雨天的蓄热问题；与ISCC集成的联合循环系统建设条件苛刻，仍要依赖优质的天然气资源和供气管网，且燃机及余热锅炉系统复杂、投资很大。

国内也有将光热集成到常规燃煤电站的设想，如取代汽轮机的某级抽汽，以加热给水的方式进入汽机回热系统。该方式改变了汽机的热力系统，降低了系统的热效率；光热用于加热温度很低的给水，光热的利用品位较低；所能集成的光热发电份额也有限，难以超过10%；

如光热以补汽的方式进入汽轮机的中低压缸，要求对现有汽机作技术改造，增加了技术风险和设备成本；光热蒸汽的波动或中断，影响电站的发电和供电负荷，对电网也会造成一定的冲击；

如将光热蒸汽直接引入燃煤电站锅炉中去过热，该方法从能量平衡角度看似简单合理，但从锅炉结构、受热面配置和传热学理论上看，很难实现。

综上所述，常规太阳能槽式热发电系统普遍存在技术参数低、系统复杂、发电效率低、系统稳定性差、投资成本高的问题，这些问题难以通过简单技术集成得到有效解决，因此，需要寻求技术创新，打破常规组合方式，从多种能源联合互补角度，开发出一种新的太阳能与生物质能联合发电系统的优化集成模式。

发明内容

本发明的目的是为克服常规太阳能热发电系统存在的技术问题，本发明将提供一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统，利用现代热力发电高参数系统平台，提高光热发电效率；采用太阳能光热锅炉与生物质锅炉两炉带一机的共机发电模式，简化光热发电系统和设备配置；集成聚光集热、光热换热与辅助燃煤或燃气或燃油锅炉并联互补的太阳能光热锅炉系统，有效解决太阳能供给存在的间歇性和不稳定性问题；采用廉价的燃煤作补充燃料，摆脱电厂对优质天然气资源及供应管网的依赖；另外，通过太阳能与生物质能的联合，做大电厂的装机规模，提高联合电厂的经济效益和环保效益。