[发明专利]一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳发电系统，尤其是涉及一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统。属于太阳能发电技术领域。

背景技术

目前，在太阳能利用中，光-热转换的理论和技术最为成熟，应用也最为广泛。太阳能热发电是指：以光学聚焦的方式将太阳辐射能转换为高温热能，再通过热传递加热水产生蒸汽从而驱动汽轮发电机组发电。与光伏电池相比，太阳能热发电技术具有设备前端制造污染小、易大规模化、可提供电力和供热、储热以及可延长发电时间、对电网冲击小等优点。但是，太阳能照射的能量分布密度小，获得的可利用能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关，电力的生产供给与使用需求往往在时间上不同步。因此，在太阳能热发电系统中，通常都会设置一套储热系统，导致系统投资增加。

光热发电，是指用聚光集热装置把太阳能聚集起来加热某种工质，从而驱动热机并带动发电机来发电。它的能量转换过程首先是将太阳辐射能转换成热能，而后热能转换为机械能，最后再由机械能转换为电能。

现有技术中，太阳能聚光集热发电系统设有储热装置，通常采用熔盐蓄热。在日间太阳能充足时，一部分导热油加热凝结水产生蒸汽，带动汽轮机发电；另一部分高温导热油进入储热系统，加热熔盐。夜间无日照时，高温熔盐放热加热导热油，导热油通过换热产生蒸汽，保证发电系统继续发电。现有技术中，其缺点如下：

(1)由于太阳能不稳定、不持续，系统中需设置储能系统，其容量成本200-300美元/kW，运行成本3-50美元/kWh，投资成本高。

(2)系统增加了蓄热设备，增加了能量的转换次数，蓄热效率为30-60％，相当于减少了能量利用率。

(3)系统增加了蓄热设备，结构复杂，故障率提高。以常见的熔盐蓄热为例，需要保证良好的熔盐传输回路，防止熔盐泄露和熔盐凝固堵塞管道。另外，由于熔盐的工作温度较高，二元硝酸盐最高可达565℃，二元碳酸盐最高可达850℃，管路的法兰连接必须考虑大温差条件下的热胀冷缩问题，从而增加了维护成本。

(4)增加了蓄热设备，占地增加。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有技术的太阳能发电系统存在结构复杂、转换次数多、能源利用率低和故障率提高的问题，提供一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统，具有发电成本低、太阳能利用效率高、系统故障率低和系统占地少的特点。

本发明的目的可以通过采取以下技术方案实现：

一种太阳能聚光集热与常规能源耦合系统，包括太阳能聚光集热装置和发电机组，其特征在于：太阳能聚光集热装置包括太阳能聚光集热板、油泵和热交换器，发电机组包括蒸汽轮机、蒸汽轮机发电机、凝汽器、给水泵和蒸汽发生器，蒸汽发生器包括余热锅炉和常规能源供给机构；太阳能聚光集热板的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵连接太阳能聚光集热板的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机的乏汽输出端经过凝汽器连接给水泵的输入端，给水泵为升压泵，给水泵的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；形成太阳能聚光集热与常规能源耦合系统。

本发明的目的还可以通过采取以下技术方案实现：

进一步地，所述热交换器由预热器、蒸汽发生器和过热器依次连接组成；所述预热器的进水端连接给水泵的输出端，预热器的出水端连接蒸汽发生器的输入端；所述蒸汽发生器的输出端通过过热器连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；所述过热器的高温油输入端连接太阳能聚光集热板的高温油输出端，过热器的高温油输出端通过蒸汽发生器的热交换介质回路连接预热器的热交换介质回路输入端，所述预热器的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵连接太阳能聚光集热板的低温油输入端；形成太阳能聚光集热装置的热交换器循环回路。

进一步地，所述常规能源供给机构由燃机发电机组的压气机、燃烧室和燃气轮机构成，压气机的进气端连通空气、出气端连通燃烧室的空气输入端，燃烧室的燃气输入端外接天然气，燃烧室的高温烟气输出端连接燃气轮机的输入端，燃气轮机的动力输出端连接燃机发电机的动力输入端、以驱动燃机发电机发电；燃气轮机的高温烟气输出端连接余热锅炉的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，余热锅炉的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；余热锅炉的循环水输入端连接给水泵的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端。