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CN109900001A - 一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统 - Google Patents

一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统 Download PDF

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王金平
杨冬梅
杜炜
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Abstract

本发明公开了一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,包括槽式太阳能集热场、塔式太阳能定日镜场、塔式太阳能接受器、第一熔盐罐、过热器、汽轮机、发电机、空气冷却器、给水泵、给水预热器、蒸汽发生器、第二熔盐罐、第三熔盐罐、换热器、蒸汽调节阀门、三通阀、蒸汽管道、导热油管道、导热油泵、第三熔盐泵、第二熔盐泵、第一熔盐泵、风光充放电控制器、蓄电池、第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器。本发明实现了风力发电、太阳能发电与电蓄热的耦合联合运行,实现了电能与热能的联合供应,提高清洁能源利用率,通过三个熔盐罐实现储能,保证连续不间断发电,实现调峰运行,采用的模块化设计,有利于提高系统的可靠性和便于系统维护。

Description

一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电技术领域,具体涉及一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统。
背景技术
目前,太阳能热发电主要有4种形式,槽式、塔式、碟式和菲涅尔式,碟式太阳能单体容量较小,一般不易实现规模化、集约化,菲涅尔式集热温度较低,推动蒸汽动力循环效率较低,所以发展高参数、大容量太阳能光热电站的技术路线主要是槽式和塔式太阳能。近年来,我国太阳能热发电发展较快,已经有多所太阳能光热电站正在建设,采用的技术路线主要是槽式和塔式。
目前,槽式太阳能、塔式太阳能均是分开独立运行,槽式太阳能集热温度较低,一般在400℃以下。集热温度低导致后端的蒸汽循环效率也相应降低,所以整个光热电转换效率均比较低,一般低于20%。塔式太阳能虽然可以提高集热温度,提高后端的热电转换效率,但单纯采用塔式太阳能具有镜场容量过大,过大的镜场造成跟踪、聚光困难,跟踪系统的误差也会加大、集热器的温度也容易超温等问题。虽然国内有专利(CN20181060020)公开了槽式塔式联合发电系统,但是采用的双罐,本专利技术路线与之有很大差异。
本发明提出一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,配置电蓄热系统、三罐储热系统及供暖系统,太阳辐射强烈时可以实现太阳能热发电,同时将风电、光伏发电的能量分级注入到储热系统,太阳辐照不够时,通过太阳能和储热共同完成发电,没有太阳时由三罐储热系统释放热量完成发电,储热系统热量可直接用于供暖。
本发明实现了风力发电、太阳能发电与电蓄热的耦合联合运行,实现了电能与热能的联合供应,提高清洁能源利用率,通过三个熔盐罐实现储能,保证连续不间断发电,实现调峰运行,采用的模块化设计,有利于提高系统的可靠性和便于系统维护。
发明内容
为解决现有技术中的不足,本发明提供一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统。包括槽式太阳能集热场、塔式太阳能定日镜场、塔式太阳能接受器、风光充放电控制器、蓄电池、汽轮机、发电机,其特征在于,还包括第一熔盐罐、过热器、空气冷却器、给水泵、给水预热器、蒸汽发生器、第二熔盐罐、第三熔盐罐、油盐换热器、蒸汽调节阀门、第一三通阀、蒸汽管道、导热油管道、导热油泵、第三熔盐泵、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器、第二三通阀、水泵、供暖终端、水盐换热器;
所述导热油泵将冷油通过导热油管道送入到槽式太阳能集热场加热后送入到油盐换热器以加热熔盐工质;塔式太阳能定日镜跟踪太阳运行将太阳光线聚集到塔式太阳能接受器,第三熔盐泵将第三熔盐罐的熔盐打入到油盐换热器吸热,油盐换热器的出口熔盐温度升高后通过第一三通阀将一部分熔盐送入到第二熔盐罐,其余部分熔盐送到塔式太阳能接受器中继续吸热加热后送入到第一熔盐罐,第一熔盐泵将第一熔盐罐中的熔盐送入到过热器,流过过热器的熔盐温度降低后与第二熔盐泵从第二熔盐罐打出的熔盐混合后送入到蒸汽发生器,蒸汽发生器出口的熔盐温度下降后经给水预热器流向第三熔盐罐;过热器出口的过热蒸汽通过蒸汽管道、蒸汽调节阀门送入到汽轮机,推动汽轮机旋转做功,发电机与汽轮机相连接;汽轮机的排气送入到空气冷却器进行冷凝,冷凝水通过给水泵送入到给水加热器加热,继续到蒸汽发生器加热,蒸汽发生器出口的饱和蒸汽流向过热器继续加热,过热器出口的过热蒸汽流向汽轮机,实现热力循环;
风电场所发电能接入到风电汇流母线,太阳能光伏组件所发电能接入到光伏汇流母线,汇流母线接入到风光充发电控制器后与蓄电池连接,蓄电池与第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器并联运行。
第三熔盐泵将第三熔盐罐的熔盐通过第二三通阀送入水盐换热器放热后送入第三熔盐罐;水泵将循环水送入水盐换热器升温后,送入供暖终端放热后,再次回到水盐换热器吸热。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述导热油泵将冷油通过导热油管道送入到槽式太阳能集热场加热至395℃。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述油盐换热器的出口温度升高至390℃。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述其余部分熔盐送到塔式太阳能接受器中继续吸热加热至565℃。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述塔式太阳能接受器中的熔盐通过阀门送入到过热器。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述流过蒸汽发生器熔盐温度降低到290℃。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述过热器出口的过热蒸汽加热到555℃。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述槽式太阳能集热场、塔式太阳能定日镜场上设有预留扩容接口;所述槽式太阳能集热场由多个集热单元件串、并联构成。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述风电场、太阳能光伏组件所发电能分别通过第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器为第一熔盐罐、第二熔盐罐、第三熔盐罐中熔盐加热。
前述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述供暖终端为各类型水供暖终端装置串、并联构成。
本发明所达到的有益效果:本发明实现了风力发电、太阳能发电与电蓄热的耦合联合运行,实现了电能与热能的联合供应,提高清洁能源利用率,通过三个熔盐罐实现储能,保证连续不间断发电,实现调峰运行,采用的模块化设计,有利于提高系统的可靠性和便于系统维护。
附图说明
图1是本发明实施例的一种槽式塔式太阳能联合风光储热发电系统示意图;
图中符号的含义:1-槽式太阳能聚光集热场、2-塔式太阳能定日镜、3-塔式太阳能接收器、4-第一熔盐罐、5-过热器、6-蒸汽调节阀门、7-第汽轮机、8-发电机、9-空气冷却器、10-给水泵、11-给水加热器、12-蒸汽发生器、13-阀门、14-第二熔盐罐、15-第一三通阀、16-油盐换热器、17-第三熔盐罐、18-熔盐管道、19-蒸汽管道、20-给水管道、21-导热油管道、、22-导热油泵、23-第三熔盐泵、24-第一熔盐泵、25-第二熔盐泵、26-风电场、27-太阳能光伏组件、28-风光充放电控制器、29蓄电池、30-第一电蓄热锅炉、31-第二电蓄热锅炉、32-第三电蓄热锅炉、33-风电汇流母线、34-光伏汇流母线、35-联接导线,36-第二三通阀,37-水泵,38-供暖终端,39-水盐换热器,40-水管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种槽式塔式太阳能联合风光储热发电系统,包括槽式太阳能集热场1、塔式太阳能定日镜场2、塔式太阳能接受器3、第一熔盐罐4、过热器5、汽轮机7、发电机8、空气冷却器9、给水泵10、给水加热器11、蒸汽发生器12、第二熔盐罐14、第三熔盐罐17、油盐换热器16、蒸汽调节阀门6、阀门13、第一三通阀门15、熔盐管道18、蒸汽管道19、水管道20、导热油管道21、导热油泵22、第三熔盐泵23、第二熔熔盐泵25、第一熔熔盐泵24、第一电加热器30、第二电加热器31、第三电加热器32、第二三通阀36、水泵37、供暖终端38、水盐换热器39、水管道40;
所述导热油泵22将冷油通过导热油管道21送入到槽式太阳能集热场1加热至395℃左右,后送入到油盐换热器16以加热熔盐工质。塔式太阳能定日镜2跟踪太阳运行将太阳光线聚集到塔式太阳能接受器3,第三熔盐泵23将第三熔盐罐17的熔盐打入到油盐换热器16吸热,油盐换热器16的出口温度升高至390℃左右,然后通过第一三通阀门15将一部分熔盐送入到第二熔盐罐14,其余部分熔盐送到塔式太阳能接受器3中继续吸热加热至565℃左右,塔式太阳能接受器3将565℃左右的高温熔盐工质送入到第一熔盐罐4,第一熔盐泵24将第一熔盐罐4中的高温熔盐送入到过热器5,也可通过阀门13将565℃左右的高温熔盐工质直接送入到过热器5,流过过热器5熔盐温度降低到290℃与第二熔盐泵25从第二熔盐罐14打出的中温熔盐混合,送入到蒸汽发生器12,蒸汽发生器12出口的低温熔盐温度下降到290℃左右流向第三熔盐罐17。过热器5出口的过热蒸汽555℃左右通过蒸汽管道19、蒸汽调节阀门6送入到汽轮机7,推动汽轮机7旋转做功,发电机8与汽轮机7相连接,将机械能转换成电能。汽轮机7的排气送入到空气冷却器9进行冷凝,冷凝水通过给水泵10送入到给水加热器11加热,继续到蒸汽发生器12加热,蒸汽发生器12出口的饱和蒸汽流向过热器5继续加热,过热器5出口的过热蒸汽流向汽轮机,实现热力循环。
风电场26所发电能接入到风电汇流母线33,太阳能光伏组件27所发电能接入到光伏汇流母线34,汇流母线接入到风光充发电控制器28,后与蓄电池组29连接,蓄电池29与第一电蓄热锅炉30、第二电蓄热锅炉31、第三电蓄热锅炉32并联运行;第一电蓄热锅炉30、第二电蓄热锅炉31、第三电蓄热锅炉32分别为第一熔盐罐4、第二熔盐罐14、第三熔盐罐17中熔盐加热。
第三熔盐泵23将第三熔盐罐17的熔盐通过第二三通阀36送入水盐换热器39放热后送入第三熔盐罐17;水泵37将循环水送入水盐换热器39升温后,送入供暖终端38放热后,再次回到水盐换热器39吸热。此设计让本系统实现了热电解耦供应,符合实际用能特征。
槽式太阳能集热场1将太阳辐射能转换为395℃中温热源,由槽式太阳能聚光器和接收器组件构成;
塔式太阳能接受器3将太阳辐射能转换为565℃高温热源;
槽式太阳能集热场1、塔式太阳能接受器3、第三熔盐罐17、第二熔盐罐14、第一熔盐罐4可以联合运行,产生565℃左右的高温熔盐工质和390℃左右中温熔盐,加热给水饱和蒸汽,推动汽轮机7、发电机8做功发电。
槽式太阳能集热场1、塔式太阳能定日镜场2上设有预留扩容接口。
槽式太阳能集热场1由多个集热单元件串、并联构成。
发电机8具有三种运行模式,太阳能发电运行、太阳能和储热联合发电运行和储热发电。
本发明实现了风力发电、太阳能发电与电蓄热的耦合联合运行,实现了电能与热能的联合供应,提高清洁能源利用率,通过三个熔盐罐实现储能,保证连续不间断发电,实现调峰运行,采用的模块化设计,有利于提高系统的可靠性和便于系统维护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,包括槽式太阳能集热场(1)、塔式太阳能定日镜场(2)、塔式太阳能接受器(3)、风光充放电控制器(28)、蓄电池(29)、汽轮机(7)、发电机(8),其特征在于,还包括第一熔盐罐(4)、过热器(5)、空气冷却器(9)、给水泵(10)、给水预热器(11)、蒸汽发生器(12)、第二熔盐罐(14)、第三熔盐罐(17)、油盐换热器(16)、蒸汽调节阀门(6)、第一三通阀(15)、蒸汽管道(19)、导热油管道(21)、导热油泵(22)、第三熔盐泵(23)、第一熔盐泵(24)、第二熔盐泵(25)、第一电加热器(30)、第二电加热器(31)、第三电加热器(32)、第二三通阀(36)、水泵(37)、供暖终端(38)、水盐换热器(39);
所述导热油泵(22)将冷油通过导热油管道(21)送入到槽式太阳能集热场(1)加热后送入到油盐换热器(16)以加热熔盐工质;塔式太阳能定日镜(2)跟踪太阳运行将太阳光线聚集到塔式太阳能接受器(3),第三熔盐泵(23)将第三熔盐罐(17)的熔盐打入到油盐换热器(16)吸热,油盐换热器(16)的出口熔盐温度升高后通过第一三通阀(15)将一部分熔盐送入到第二熔盐罐(14),其余部分熔盐送到塔式太阳能接受器(3)中继续吸热加热后送入到第一熔盐罐(4),第一熔盐泵(24)将第一熔盐罐(4)中的熔盐送入到过热器(5),流过过热器(5)的熔盐温度降低后与第二熔盐泵(25)从第二熔盐罐(14)打出的熔盐混合后送入到蒸汽发生器(12),蒸汽发生器(12)出口的熔盐温度下降后经给水预热器(11)流向第三熔盐罐(17);过热器(5)出口的过热蒸汽通过蒸汽管道(19)、蒸汽调节阀门(6)送入到汽轮机(7),推动汽轮机(7)旋转做功,发电机(8)与汽轮机(7)相连接;汽轮机(7)的排气送入到空气冷却器(9)进行冷凝,冷凝水通过给水泵(10)送入到给水加热器(11)加热,继续到蒸汽发生器(12)加热,蒸汽发生器(12)出口的饱和蒸汽流向过热器(5)继续加热,过热器(5)出口的过热蒸汽流向汽轮机,实现热力循环;
风电场(26)所发电能接入到风电汇流母线(33),太阳能光伏组件(27)所发电能接入到光伏汇流母线(34),汇流母线接入到风光充发电控制器(28)后与蓄电池(29)连接,蓄电池(29)与第一电加热器(30)、第二电加热器(31)、第三电加热器(32)并联运行;
第三熔盐泵(23)将第三熔盐罐(17)的熔盐通过第二三通阀(36)送入水盐换热器(39)放热后送入第三熔盐罐(17);水泵(37)将循环水送入水盐换热器(39)升温后,送入供暖终端(38)放热后,再次回到水盐换热器(39)吸热。
2.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述导热油泵(22)将冷油通过导热油管道(21)送入到槽式太阳能集热场(1)加热至395℃。
3.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述油盐换热器(16)的出口温度升高至390℃。
4.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述其余部分熔盐送到塔式太阳能接受器中继续吸热加热至565℃。
5.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述塔式太阳能接受器(3)中的熔盐通过阀门(13)送入到过热器(5)。
6.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述流过蒸汽发生器(12)熔盐温度降低到290℃。
7.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述过热器(5)出口的过热蒸汽加热到555℃。
8.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述槽式太阳能集热场(1)、塔式太阳能定日镜场(2)上设有预留扩容接口;所述槽式太阳能集热场(1)由多个集热单元件串、并联构成。
9.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述风电场(26)、太阳能光伏组件(27)所发电能分别通过第一电加热器(30)、第二电加热器(31)、第三电加热器(32)为第一熔盐罐(4)、第二熔盐罐(14)、第三熔盐罐(17)中熔盐加热。
10.根据权利要求1所述的一种风光发电联合电蓄热综合能源供应系统,其特征是:所述供暖终端(38)为各类型水供暖终端装置串、并联构成。
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