[发明专利]一种储能型高温光伏光热一体化发电系统及方法

说明书

本发明一种储能型高温光伏光热一体化发电系统及方法，系统包括吸热塔、光热组件和光伏组件；光热组件包括聚光系统、高温储罐、低温储罐、换热系统、透平系统、发电机和吸热腔；吸热腔设在吸热塔上方，包括受热面管路和设在受热面管路表面的紫外可见光反射膜；受热面管路内部设有换热介质，换热介质输出端沿流动方向依次经过高温储罐、低温储罐、换热系统的放热回路连接换热介质输入端；换热系统的吸热回路连接透平系统做功，透平系统同轴连接发电机；光伏组件设在吸热腔的聚光焦点处，包括沿光线入射方向设置的高倍聚光光伏电池板和设在高倍聚光光伏电池板表面的分光谱反射膜；聚光系统用于将太阳的直辐射反射至吸热腔的受热面和分光谱反射膜上。

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，具体为一种储能型高温光伏光热一体化发电系统及方法。

背景技术

太阳能光伏发电是以太阳能光伏组件为基础，将光能转化为电能，其作为一种新型的可再生能源而被广泛的应用。太阳能光热发电是以聚光太阳能为理论基础，利用大规模的抛物镜面或者碟形镜面来收集太阳热能，通过导热介质，将收集到的热能进行储存，并且通过热交换装置产生蒸汽，使蒸汽推动传统的涡轮机，然后带动发电机进行发电。因光伏和光热利用的是太阳光不同波段的能量，因此可以利用同一聚光系统，利用分光原理，实现光伏和光热同时发电，从而构成光伏光热一体化发电系统。

现有高倍聚光光伏系统以碟式系统为主，由于单独碟式高倍聚光光伏发电系统的集热量有限，因此热利用能力有限，无法规模化应用。而利用高倍聚光光伏光热一体化系统(HCPVT系统)冷却介质余热发电，主要是耦合HCPVT和有机朗肯循环低温发电技术，即HCPVT-ORC系统。但由于冷却水温度较低，HCPVT-ORC系统发电效率仅在6％-10％，对整体系统发电效率提升贡献有限。由此可知，这种常规高倍聚光光伏光热一体化系统存在只能与低温发电循环耦合的局限性，而且这种常规高倍聚光光伏光热发电系统光电转化效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种储能型高温光伏光热一体化发电系统及方法，设计合理，结构简单，适用范围广，能有效提升光电转化效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种储能型高温光伏光热一体化发电系统，包括吸热塔、光热组件和光伏组件；

所述光热组件包括聚光系统、高温储罐、低温储罐、换热系统、透平系统、发电机和吸热腔；

所述吸热腔设置在吸热塔上方，包括受热面管路和设置在受热面管路表面的紫外可见光反射膜；所述受热面管路内部设置有换热介质，换热介质输出端沿流动方向依次经过高温储罐、低温储罐、换热系统的放热回路连接换热介质输入端；所述换热系统的吸热回路连接透平系统做功，透平系统同轴连接发电机；

所述光伏组件设置在吸热腔的聚光焦点处，包括沿光线入射方向设置的高倍聚光光伏电池板和设置在高倍聚光光伏电池板表面的分光谱反射膜；

所述聚光系统用于将太阳的直辐射反射至吸热腔的受热面和分光谱反射膜上。

进一步的，所述吸热腔采用抛物线回转反射腔体，受热面管路由一组或多组管束组成，所述管束采用螺旋盘管、回型管束和平行直管束中的任意一种。

进一步的，所述换热介质采用超临界二氧化碳、水、导热油和熔盐中的任意一种。

进一步的，所述分光谱反射膜采用凸面反射镜。

进一步的，所述聚光系统采用塔式定日镜镜场或者碟式集热器阵列。

进一步的，所述低温储罐和高温储罐采用导热油储热、低温熔盐储热、相变储热和固体储热系统中的任意一种。

进一步的，所述透平系统采用汽轮机或者超临界二氧化碳透平系统。

进一步的，所述透平系统进入端和换热系统之间还设置有冷却系统。