[发明专利]一种光-储-热供电机组及其控制方法

说明书

本发明提供一种光‑储‑热供电机组及其控制方法，涉及供电机组及控制技术领域。本发明供电机组包括太阳能集热单元、相变储热单元、低温余热发电单元，以及管线；通过对集热装置的控制保证了相变储热装置内的温度保持恒定；通过对热介质的流速、压缩机的功率进行控制平抑供电装置输出功率，实现系统稳定运行；本发明提出的分布式控制方法，将多套装置通过分布式集群组合，满足了大规模供电需求。

技术领域

本发明涉及供电机组及控制技术领域，尤其涉及一种光-储-热供电机组及其控制方法。

背景技术

随着日益增长的能源需求，以及全球范围内的温室效应的不断加强。我国对于可再生能源的重视不断增加。然而，相比传统的光能、热能、机械能发电系统，可再生能源由于其间歇性和不确定性而缺乏竞争力。因此，有必要采取技术手段来提高可再生能源利用过程中的稳定性以及经济性。太阳能作为主要的可再生能源在取之不尽用之不竭的同时，也具有间歇性和不稳定性等缺陷。众所周知，太阳能的辐射量会随着天气、昼夜的变化而产生周期性变化。因此，为保证太阳能发电系统可以持续稳定的提供电能，一套光-储-热供电机组及控制装置就十分重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种光-储-热供电机组及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，一种光-储-热供电机组，包括太阳能集热单元、相变储热单元、低温余热发电单元，以及管线；

所述太阳能集热单元包括：槽式集热聚光太阳能板-1，传热流体-2，阀门V1-3；所述相变储热单元包括：相变储热罐-4，传热介质-5，阀门V2-6；所述低温余热发电单元包括：蒸发器-7，膨胀机-8，发电机-9，冷凝器-10，工质泵-11，循环工质-12，阀门V3-13；

所述槽式集热聚光太阳能板-1通过管线与相变储热罐-4一端相连，其中管线中流过传热流体-2并安装有阀门V1-3；所述相变储热罐-4另一端通过管线与蒸发器-7一端相连，其中管线中流过传热介质-5并安装有阀门V2-6，蒸发器-7另一端通过管线依次与膨胀机-8、冷凝器-10，工质泵-11相连，其中管线中流过循环工质-12并安装有阀门V3-13，膨胀机-8另一端与发电机-9通过管线相连。

另一方面，一种光-储-热供电机组控制方法，根据前述一种光-储-热供电机组实现，包括以下步骤：

步骤1：对光-储-热供电机组的太阳能集热单元与相变储热单元进行数学建模；

步骤1.1：太阳能集热单元中槽式集热聚光太阳能板将太阳能转化为热能，建立太阳能集热单元吸热数学模型，热能通过传热流体将热量传递给相变储热罐；

所述太阳能集热单元吸热数学模型为：

Q_absorb＝I_cη_optA_f cosθ (1)

式中：Q_absorb为槽式集热聚光太阳能板吸收的热量，η_opt为总体光学效率，θ为太阳光入射方向与槽式集热聚光太阳能板的夹角，A_f为集热板面积，I_c为槽式集热聚光太阳能板的直接光照辐射强度；

单位长度集热腔体吸收器自身的能量守恒方程为：

式中：ρ_a为支管的密度，c_a为支管的比热容，A_a为支管的横截面积，T_a为管壁的温度，表示管壁的温度变化，T_f为传热流体的温度，h_a为管壁与传热流体流之间的换热系数，P_a为管壁的压强，q_loss为热损失；