[发明专利]一种利用高温太阳能和LNG冷能的联合动力循环发电系统

说明书

一种利用高温太阳能和LNG冷能的联合动力循环发电系统，包括塔式聚光型太阳能集热器集热循环、S‑CO₂再压缩布雷顿循环、卡琳娜循环、天然气直接膨胀过程；本发明白天通过聚光型太阳能集热循环，使高温熔融盐从太阳能吸热器中吸收热量，并将热量传递给S‑CO₂再压缩布雷顿循环系统发电，储存其排出的废热，夜晚再提供给卡琳娜循环发电；在解决太阳能时间分布不均问题的同时，避免了高温蓄热的困难，并将LNG冷能回收利用，避免了冷能的损失，可以有效的提高联合发电系统的效率，具有结构紧凑、控制灵活、高效节能、成本低廉及实用性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种利用高温太阳能和LNG冷能的联合动力循环发电系统。

背景技术

太阳能作为一种可再生的新能源，已成为目前应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一。对于高温热源，S-CO₂(supercritical carbon dioxide，超临界二氧化碳)布雷顿循环具有体积小、热效率高、安全环保等优点，是下一代太阳能光热发电系统中最具潜力的热力循环形式。但该技术受到太阳能随时间分布的不均匀性制约。

LNG(liquefied natural gas，液化天然气)需要通过气化器加热气化成常温天然气供给用户使用。LNG在气化过程中会释放出大量的冷能。将该部分冷能进行有效回收利用，会产生巨大的经济效益。以氨-水混合物作为工质的卡琳娜循环在中低温热能利用中具有显著优势。在卡琳娜循环中，氨-水混合物的吸热蒸发过程为变温过程，可以使热源的放热过程与混合工质的吸热过程曲线更好的匹配，从而最大限度地降低放热过程中的不可逆损失，提高其热能利用效率。将LNG作为卡琳娜循环的冷源能够进一步提高其发电效率，但该技术对LNG冷能的利用率不高。天然气直接膨胀发电技术具有工艺简单、成本低等优点，但仅能利用LNG的压力能，同样存在冷能利用率低的缺点。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种利用高温太阳能和LNG冷能的联合动力循环发电系统，该系统将S-CO₂循环、卡琳娜循环和天然气直接膨胀发电技术应用到太阳能光热发电和LNG冷能利用领域，在解决太阳能时间分布不均问题的同时，避免了高温蓄热的困难，能够提高发电效率，并大幅度降低光热发电成本；同时对LNG冷能进行梯级利用，避免了冷能的损失，有效提高了联合发电系统的热效率和发电效率；具有结构紧凑、控制灵活、高效节能、成本低廉及实用性强的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用高温太阳能和LNG冷能的联合动力循环发电系统，包括塔式聚光型太阳能集热循环、S-CO₂再压缩布雷顿循环、卡琳娜循环和天然气直接膨胀过程；

所述塔式聚光型太阳能集热循环包括定日镜23，定日镜23吸收太阳光并将热量传递给吸热器22，吸热器22的工质出口侧与泵21的工质进口侧相连通，泵21的工质出口侧与第三换热器20的热流进口侧相连通，第三换热器20的热流出口侧与吸热器22的工质进口侧相连通；

所述的S-CO₂再压缩布雷顿循环系统包括主压缩机14，主压缩机14的出气口与低温回热器16的进气口相连通，低温回热器16的出气口与再压缩机15的出气口通过第一混合器18连入高温回热器17的冷流进口侧，高温回热器17的冷流出气口与第三换热器20的冷流进气口相连通，第三换热器20的冷流出气口与S-CO₂透平膨胀机19的进气口相连通，S-CO₂透平膨胀机19的出气口与高温回热器17的热流进气口相连通，高温回热器17的热流出气口与低温回热器16的热流进气口相连通，低温回热器16的热流出气口与第一换热器9的热流入口侧相连，第一换热器9的热流出口侧与三通器13进气口相连通，三通器13的第一出气口连入预冷器12的热流进气口，预冷器12的热流出气口与主压缩机14的进气口相连通，三通器13的第二出气口连入再压缩机15的进气口；