[发明专利]太阳能与余热一体化互补发电系统

权利要求书

1.一种太阳能与余热一体化互补发电系统，其特征在于，该系统包括：太阳能聚光集热器(1)、高温储热装置(2)、低温储热装置(3)、合成气储罐(4)、原料储罐(5)、动力发电装置(6)、热化学反应器(7)、动力余热回收换热器(8)和预热换热器(9)，其中：

太阳能聚光集热器(1)，用于聚焦太阳能以加热流经的传热介质，将太阳能转换成热能，并以显热的形式存储于传热介质中，之后传热介质流至高温储热装置(2)中；

动力余热回收换热器(8)，用于利用动力发电装置(6)产生的动力余热对来自低温储热装置(3)中的传热介质进行加热；

高温储热装置(2)，用于以传热介质为热载体储存太阳能聚光集热器(1)聚焦的太阳能和动力余热回收换热器(8)回收的动力余热，其中，所述高温储热装置(2)的温度范围为250℃至350℃；

预热换热器(9)，用于对原料储罐(5)中储存的原料进行预热，流经动力余热回收换热器(8)后的动力排烟作为热源预热原料，预热后的原料被输送至热化学反应器(7)；

热化学反应器(7)，高温储热装置(2)中的传热介质流经热化学反应器(7)释放所储存的太阳能和动力余热以驱动被预热换热器(9)预热后的原料在热化学反应器(7)中发生热化学反应生成合成气，生成的合成气被输送至合成气储罐(4)，释放热量后的传热介质输送至低温储热装置(3)；

合成气储罐(4)，用于储存热化学反应器(7)中生成的合成气；

动力发电装置(6)，用于通过动力循环，将合成气储罐(4)中存储的合成气转化为电；

低温储热装置(3)，用于储存从热化学反应器(7)中输出的传热介质，其中，所述低温储热装置(3)的温度范围为150至250℃；

原料储罐(5)，用于储存进行热化学反应的原料；

其中，该系统在动力余热回收换热器(8)与太阳能聚光集热器(1)之间还包括第三阀门(13)，在动力余热回收换热器(8)与高温储热装置(2)之间还包括第二阀门(12)，在低温储热装置(3)与太阳能聚光集热器(1)之间还包括第一阀门(11)，其中，

第三阀门(13)的第一端口与动力余热回收换热器(8)的第一出口相连接，第三阀门(13)的第二端口与太阳能聚光集热器(1)的导热油流入端相连接；

第二阀门(12)的第一端口与动力余热回收换热器(8)的第一出口相连接，第二阀门(12)的第二端口与高温储热装置(2)的传热介质流入端相连接；

第一阀门(11)的第一端口与低温储热装置(3)的传热介质流出端相连接，第一阀门(11)的第二端口与太阳能聚光集热器(1)传热介质流入端相连接；

其中，低温储热装置(3)与高温储热装置(2)中的传热介质，在太阳能聚光集热器(1)和动力余热回收换热器(8)中吸收热量而升温，在通过热化学反应器(7)时释放热量驱动热化学反应，通过传热介质吸热-放热的循环，从而将太阳能和动力余热升级转化为燃料化学能，实现太阳能和动力余热的一体化互补利用。

2.根据权利要求1所述的太阳能与余热一体化互补发电系统，其特征在于，所述热化学反应器(7)具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，高温储热装置(2)中的传热介质从第一端口流入热化学反应器(7)，预热换热器(9)预热的原料从第三端口流入热化学反应器(7)中，热化学反应器(7)内部生成的合成气从第二端口流出至合成气储罐(4)，释放热量后的传热介质经过第四端口输送至低温储热装置(3)中。

3.根据权利要求1所述的太阳能与余热一体化互补发电系统，其特征在于，低温储热装置(3)中的传热介质输送至动力余热回收换热器(8)以吸收动力余热。

4.根据权利要求1所述的太阳能与余热一体化互补发电系统，其特征在于，所述第一阀门(11)、第二阀门(12)和第三阀门(13)用于调节互补发电系统以适应太阳辐照的变化，包括：

当太阳辐照充足时，关闭第三阀门(13)并打开第一阀门(11)和第二阀门(12)，使得太阳能聚光集热器(1)和动力余热回收换热器(8)呈并联关系，此时低温储热装置(3)中流出的传热介质被分成两股，分别流入太阳能聚光集热器(1)和动力余热回收换热器(8)中吸收热量，吸收热量加热后汇聚成一股流入高温储热装置(2)中；

当太阳辐照微弱不足以加热传热介质时，则打开第三阀门(13)，关闭第一阀门(11)和第二阀门(12)，使得太阳能聚光集热器(1)和动力余热回收换热器(8)呈串联关系，此时低温储热装置(3)中流出的传热介质依次流过动力余热回收换热器(8)和太阳能聚光集热器(1)中吸收热量，吸收热量加热后流入高温储热装置(2)中；

当完全没有太阳辐照时，则打开第二阀门(12)并关闭第一阀门(11)和第三阀门(13)，使得低温储热装置(3)中流出的传热介质只经过动力余热回收换热器(8)，只采用回收动力余热的方式对传热介质进行加热，传热介质吸收热量升温后流入高温储热装置(2)中。