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CN106014892A - 一种可持续太阳能发电工艺 - Google Patents

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CN106014892A
CN106014892A CN201610547096.2A CN201610547096A CN106014892A CN 106014892 A CN106014892 A CN 106014892A CN 201610547096 A CN201610547096 A CN 201610547096A CN 106014892 A CN106014892 A CN 106014892A
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China
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heat
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night
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CN201610547096.2A
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王晓岚
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种新型太阳能发电的工艺。日间通过太阳能集热发电，并将多余热能进行存储以提供夜间或阴雨天气持续发电的能量。本发明属于对清洁能源的利用，无污染。用储热代替储电，通过蓄能解决了夜间和阴雨天气时发电的持续性问题。

Description

一种可持续太阳能发电工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电工艺，提供了一种可持续的太阳能发电技术。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源。在化石能源日益减少，环境污染的严峻形势下，开发和利用太阳能具有重要的意义。目前对于太阳能利用效率都不高，光电转换率最高26％，且存在夜间设备不能持续发电时间的问题。风力发电同样属于利用清洁能源发电，但是由于风速具有随机波动性，因此风力发电并网功率波动很大，这对电网运行的稳定性和经济型有很大的影响。所以寻求一种新型清洁可持续发电工艺是当前急需的。
发明内容
本发明提供一种太阳能发电工艺，以解决现有的发电技术对环境的污染，风力发电不稳定和利用太阳能夜间持续发电的问题。本发明由两套系统组成，一套白天集热发电，另一套白天集热、储热，夜间发电。可持续太阳能发电工艺，其包括至少一个太阳能系统，该太阳能系统包括流经太阳能系统的导热流体，和太阳能接收器，其通过太阳能对流经太阳能接收器的导热流体进行加热，并对日间多余的热能进入储能装置存储，导热流体和低沸点工作流体通过热交换器交换，使低沸点介质沸腾产生压力推动汽轮机发电。太阳能系统和储热系统之间，储热系统和发电系统之间热量的传递由换热装置实现。太阳能导热流体可以是水、硅油、甲醇、丙二醇、乙二醇等有机物中的一种或者几种物质的混合物。储能流体是水、无机盐、有机物等物质中的一种或几种物质的混合物。发电工艺低沸点工作流体是氨、氟氯化物、低沸点烷烃等物质中的一种或几种物质的混合物。
太阳能系统中导热流体的流量可以由导热流体的储罐来调节。低沸点的工作流体的流量可以由低沸点的工作流体的储罐进行调节。
本发明具有环保、无污染的特性，并且解决了太阳能发电的不连续性，维护了电网运行的稳定性。
附图说明：
附图是本发明的流程示意图，附图中各化工单元标记为1、2、3、4、5、6、7、8。
太阳能接收器1、换热器2、蒸发器5、汽轮机机组6、冷凝器7构成白天工作系统。太阳能接收器1加热导热流体，导热流体在换热器1和储能流体换热，储能流体循环到蒸发器5和低沸点的工作流体换热，工作流体吸热成为饱和蒸汽，饱和蒸汽推动汽轮机带动发电机6发电，做功后的气体的余热在冷凝器7被水吸收，循环到蒸发器再次吸热做功。
太阳能接收器3、换热器4、蒸发器5、汽轮机机组6、冷凝器7、储能罐8构成夜间工作工艺。白天太阳能接收器3加热导热流体，导热流体在换热器3和储能流体换热，储能流体储存在储能罐8。夜间储能流体和低沸点工作流体在蒸发器5换热，蒸汽推动汽轮机带动发电机6发电，做功后的气体的余热被冷凝器7的水吸收，循环到蒸发器5再次吸热做功。夜间对储能罐8辅助加热以保证发电机持续发电。
具体实施例：
假设所用的制冷剂为氟氯烷烃CF3CHCl2（R123）。其热力学参数如下表所示：
工质 标准沸点/℃ 临界温度/℃ 临界压力/MPa 蒸发潜热/(J·g-1) 比热容/(J·g-1·K-1) 相对分子质量 ODP GWP
R123 27.7 183.8 3.67 170.19 1.022 152.9 0.02 93
在一个例子中，太阳能辐射强度为5040MJ/m2，太阳能收集器1为真空管热管式集热器，集热面积为74m2,集热器加热导热油，导热油和水在换热器2中换热，换热器面积135m2,热水经管路运输到蒸发器5中，蒸发器换热面积78m2，加热低沸点工质R123,25℃的R123吸热汽化，成为65℃的饱和蒸汽，蒸汽对汽轮机做功，汽轮机的内效率为70％。输出的电能功率为1KW，一小时发一度电。夜间发电18个小时需要的集热器3面积为22m2,换热器4的换热面积为55m2 ，蒸发器5的面积不变，储能罐的体积为4.8m3。
在另一个例子中，太阳能辐射强度为5040MJ/m2，太阳能收集器1为真空管热管式集热器，集热面积为8696142.86m2,集热器加热导热油，导热油和水在换热器2中换热，换热器面积1428407.17m2,热水经管路运输到蒸发器5中，蒸发器换热面积407695.399m2，加热低沸点工质R123,25℃的R123吸热汽化，成为65℃的饱和蒸汽，蒸汽对汽轮机做功，汽轮机的内效率为70％。输出的电能功率为100万KW。夜间发电18个小时需要的集热器3面积为26088428.6m2,换热器4的换热面积为4285221.51m2 ，蒸发器5的面积不变，储能罐的体积为4.8×106m3。。

Claims (9)

1.一种利用太阳能发电工艺的原理,其特征在于是一种昼夜连续的持续发电工艺。
2.本发明中所采用的储热物质可以为水或含无机盐类的水溶液。
3.本发明中对汽轮机做功的工质是中高温制冷剂，其可以为R11、R21、R114、R717、R12、R22等制冷剂中的一种或多种制冷剂的混合物。
4.本发明中集热器中直接加热的导热流体可以为水、硅油、丙二醇、乙二醇等有机物中的一种或多种物质的混合物。
5.本发明中采用了日间和夜间两套循环系统。
6.根据权利要求5所述的日间循环系统其特征在于是由导热油型热管集热器1，换热器2，蒸发器5、汽轮机和发电机机组6，冷凝器7组成。
7.根据权利要求5所述的夜间循环系统其特征在于是由导热油型热管集热器3，换热器4、蒸发器5、汽轮机和发电机机组6，冷凝器组成7、储能罐8组成。
8.根据权利5中所述的夜间循环系统其方式为：白天储能罐中的储热物质进入集热器3中进行加热，加热后的储热物质进入储能罐8进行储存；夜间打开储能罐8，储热物质到集热器3中进行热交换，加热的工质推动汽轮机带动发电机6做功。
9.根据权利5中所述的夜间循环系统方式中的储热物质可以使用辅助电加热升温。
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