[发明专利]太阳能与余热一体化互补发电系统

说明书

一种太阳能与余热一体化互补发电系统，该系统主要包括：太阳能聚光集热器、热化学反应器、动力发电装置、动力余热回收换热器、预热换热器、高温储热装置、低温储热装置、合成气储罐、原料储罐。本发明提供的太阳能与余热一体化互补发电系统，以传热介质显热的形式将太阳能和动力余热传输至热化学反应器用于驱动热化学反应，从而将太阳能和动力余热转化为燃料化学能，实现了太阳能与动力余热的一体化互补利用，同时将太阳能与动力余热互补利用，提升了发电系统的运行稳定性，减小了太阳辐照波动对系统运行稳定性的影响。

技术领域

本发明涉及太阳能利用、能源技术领域，尤其涉及一种太阳能与余热一体化互补发电系统。

背景技术

随着经济社会的持续发展，化石能源的大量消耗，导致了能源的日益枯竭以及环境污染。大力开发可再生能源，发展清洁能源受到广泛关注，太阳能因分布广泛且储量巨大备受青睐，太阳能燃料转化是重要利用技术。

针对太阳能的利用，传统的太阳能光热利用方式分为两类。第一类是太阳能光热发电，通过吸收太阳热能驱动传统的动力循环设备以发电。全世界范围内，各类太阳能光热发电站已经投入实际运行。我国近几年也广泛鼓励太阳能光热电站的建设及运行；但存在成本高，且效率低于15％的问题。另一类是太阳能热化学，其主要是通过所聚焦的太阳热能来驱动化学反应的进行，进而来充分利用太阳能，具有更高的发展潜力。

太阳能具有绿色环保、取之不尽的优点，同时也存在着波动较大、随机性强的弊端。采用单一太阳能供能会在发电并网和负荷供需匹配等方面遇到诸多挑战。通过多能互补的方式，将太阳能与燃料进行互补利用，提高系统运行稳定性。常规的互补方式以太阳能热的形式替代动力循环的部分热源来实现太阳能间接发电，动力余热通过驱动吸收式制冷进行回收。然而，受太阳能集热温度的影响，其太阳能转化为电的净效率较低；且动力余热回收过程中，不可逆损失较大，导致余热回收效率较低。本发明中，以热化学转化的形式，将太阳能与动力余热回收进行一体化集成，将太阳能和余热转化为燃料化学能，同时动力余热与太阳能的互补利用，平抑了太阳能辐照波动对系统稳定运行的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供了一种太阳能与余热一体化互补发电系统，以解决针对太阳能与余热利用过程中，效率不高、系统结构复杂、且容易受到外界环境的影响、不能连续运行的问题。

(二)技术方案

一种太阳能与余热一体化互补发电系统，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；预热换热器9，用于对原料储罐5中储存的原料进行预热，预热后的原料被输送至热化学反应器7；

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；