光伏光热互补发电系统以及发电方法技术方案

本发明专利技术提供一种光伏光热互补发电系统以及发电方法，光伏光热互补发电系统包括：聚光场(1)、太阳光跟踪控制单元、支撑塔(2)、光伏电池组件(3)、并网装置、吸热器(4)、储热系统(5)、热发电系统(6)、电网状态检测装置以及总控制器。本发明专利技术将高倍聚光光伏发电与太阳能热发电技术互补结合起来，具有以下优点：当电网允许并网送电并不为用电高峰时，利用聚光光伏系统发电；当电网受到限制无法并网送电时，利用吸热和储热装置，将能量以热能的形式储存起来；当电网允许并网送电且为用电高峰时，同时利用聚光光伏系统发电以及所储存的热能发电，从而满足人们的使用需求。因此，本发明专利技术有效提高了太阳能的利用效率，增加发电量。

【技术实现步骤摘要】
光伏光热互补发电系统以及发电方法
本专利技术属于太阳能利用
，具体涉及一种光伏光热互补发电系统以及发电方法。
技术介绍
光伏发电系统(PVSystem)是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应，其主要部件是太阳能电池。光伏发电系统具有可靠性高、使用寿命长、不污染环境等优点，具有广阔的发展前景。然而，现有的光伏发电系统，主要存在以下不足：由于电网消纳能力有限，造成弃风弃电现象日益突出，导致光伏发电系统发出的电无法送到电网的情况，从而降低了光伏发电系统的利用效率，也降低了太阳能利用率。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种光伏光热互补发电系统以及发电方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种光伏光热互补发电系统，包括：聚光场(1)、太阳光跟踪控制单元、支撑塔(2)、光伏电池组件(3)、并网装置、吸热器(4)、储热系统(5)、热发电系统(6)、电网状态检测装置以及总控制器；所述聚光场(1)布置有多个光伏阵列，各个所述光伏阵列与所述太阳光跟踪控制单元连接，通过所述太阳光跟踪控制单元，根据当前设定的焦点位置，控制所述光伏阵列的姿态，实现当前设定的焦点位置的太阳能的最大化；所述支撑塔(2)的顶端按自上而下顺序，依次固定安装所述光伏电池组件(3)和所述吸热器(4)；所述光伏电池组件(3)的输出端与所述并网装置连接，通过所述并网装置，实现将所述光伏电池组件(3)发出的电能并入电网；所述吸热器(4)的输出端与所述储热系统(5)的一端连接，所述储热系统(5)的另一端与所述热发电系统(6)的一端连接，所述热发电系统(6)的另一端连接到所述并网装置，通过所述并网装置，实现将所述热发电系统(6)发出的电能并入电网；所述总控制器分别与所述太阳光跟踪控制单元、所述热发电系统(6)以及所述电网状态检测装置连接。优选的，所述光伏电池组件(3)为高倍聚光光伏电池组件。优选的，所述高倍聚光光伏电池组件为III-V多结太阳电池。优选的，所述吸热器(4)为腔式吸热器或圆柱式外置吸热器。优选的，所述吸热器(4)的传热流体为水工质、导热油或熔盐。本专利技术还提供一种应用上述的光伏光热互补发电系统的发电方法，包括以下步骤：步骤1，总控制器存储吸热器位置坐标以及光伏电池组件位置坐标；总控制器根据吸热器位置坐标，生成第1控制策略；总控制器根据光伏电池组件位置坐标，生成第2控制策略；其中，所述第1控制策略用于：对太阳光跟踪控制单元进行控制，进而使吸热器位于聚光场的光伏阵列的焦点位置；所述第2控制策略用于：对太阳光跟踪控制单元进行控制，进而使光伏电池组件位于聚光场的光伏阵列的焦点位置；步骤2，总控制器通过电网状态检测装置实时获得电网状态；其中，所述电网状态包括三种，分别为：电网允许并网送电且电网负荷低于设定阈值N、电网限制并网送电、电网允许并网送电且电网负荷高于设定阈值N；如果当前电网状态为电网允许并网送电且电网负荷低于设定阈值N，则执行以下步骤：总控制器基于第2控制策略对太阳光跟踪控制单元进行控制，进而使光伏电池组件位于聚光场的光伏阵列的焦点位置；聚光场所聚集的太阳光照射在光伏电池组件上，光伏电池组件发出的电能通过并网装置直接输送到电网中；如果当前电网状态为电网限制并网送电，则执行以下步骤：总控制器基于第1控制策略对太阳光跟踪控制单元进行控制，进而使吸热器位于聚光场的光伏阵列的焦点位置；聚光场所聚集的太阳光照射在吸热器上，加热吸热器内的导热流体，高温导热流体储存到储热系统(5)，实现热能的储存；如果当前电网状态为电网允许并网送电且电网负荷高于设定阈值N，则执行以下步骤：总控制器执行以下过程：总控制器基于第2控制策略对太阳光跟踪控制单元进行控制，进而使光伏电池组件位于聚光场的光伏阵列的焦点位置；聚光场所聚集的太阳光照射在光伏电池组件上，光伏电池组件发出的电能通过并网装置直接输送到电网中；同时，总控制器启动热发电系统(6)，热发电系统(6)将储热系统(5)储存的热量转化为电能，再通过并网装置直接输送到电网中；由此实现光伏电池和热能的联合发电。本专利技术提供的一种光伏光热互补发电系统以及发电方法具有以下优点：本专利技术提供的光伏光热互补发电系统以及发电方法，将高倍聚光光伏发电与太阳能热发电技术互补结合起来，具有以下优点：当电网允许并网送电并不为用电高峰时，利用聚光光伏系统发电；当电网受到限制无法并网送电时，利用吸热和储热装置，将能量以热能的形式储存起来；当电网允许并网送电且为用电高峰时，同时利用聚光光伏系统发电以及所储存的热能发电，从而满足人们的使用需求。因此，本专利技术有效提高了太阳能的利用效率，增加发电量。附图说明图1为本专利技术提供的光伏光热互补发电系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。高倍聚光光伏发电系统与太阳热发电系统都是利用双轴跟踪系统，将太阳光进行高倍聚光，使聚焦处的能流密度增大，提高发电效率。其中，高倍聚光光伏系统将III-V族多结太阳电池放置在聚光系统的焦点位置，在高太阳辐射下提高电池的发电效率；而太阳能热发电则是在聚光焦点处放置吸热装置，利用传热流体吸收太阳辐射，产生高温高压蒸汽，然后转化为电能。高倍聚光光伏电池具有较高的发电效率，但没有储能系统，在目前弃风弃电的严峻形势下，经常出现发出的电无法输送到电网的问题，导致太阳光利用率低。而太阳能热发电具有可以储热，延迟发电的优点。本专利技术将两种发电方式结合起来，在电网允许并网输电且电网负荷较低时，利用高倍聚光光伏发电；而电网出现弃电问题时，利用储热系统将太阳能储存起来；在电网允许并网输电且电网负荷较高时，一方面，采用高倍聚光光伏电池发电；另一方面，利用储热系统储存的热能发电；由于同时采用倍聚光光伏电池发电和热能发电，可满足电网高负荷需求。结合图1，本专利技术提供一种光伏光热互补发电系统，包括：聚光场1、太阳光跟踪控制单元、支撑塔2、光伏电池组件3、并网装置、吸热器4、储热系统5、热发电系统6、电网状态检测装置以及总控制器；聚光场1布置有多个光伏阵列，各个光伏阵列与太阳光跟踪控制单元连接，通过太阳光跟踪控制单元，根据当前设定的焦点位置，控制光伏阵列的姿态，实现当前设定的焦点位置的太阳能的最大化；支撑塔2的顶端按自上而下顺序，依次固定安装光伏电池组件3和吸热器4；光伏电池组件3的输出端与并网装置连接，通过并网装置，实现将光伏电池组件3发出的电能并入电网；吸热器4的输出端与储热系统5的一端连接，储热系统5的另一端与热发电系统6的一端连接，热发电系统6的另一端连接到并网装置，通过并网装置，实现将热发电系统6发出的电能并入电网；总控制器分别与太阳光跟踪控制单元、热发电系统6以及电网状态检测装置连接。实际应用中，光伏电池组件3采用高倍聚光光伏电池组件，例如，III-V多结太阳电池。吸热器4采用腔式吸热器或圆柱式外置吸热器，其传热流体包括但不限于水工质、导热油或熔盐。储热系统的储热介质可以与导热流体一致，也可以为热容更高的介质。本专利技术还提供一种应用上述的光伏光热互补发电系统的发电方法，包括以下步骤：步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，包括：聚光场(1)、太阳光跟踪控制单元、支撑塔(2)、光伏电池组件(3)、并网装置、吸热器(4)、储热系统(5)、热发电系统(6)、电网状态检测装置以及总控制器；所述聚光场(1)布置有多个光伏阵列，各个所述光伏阵列与所述太阳光跟踪控制单元连接，通过所述太阳光跟踪控制单元，根据当前设定的焦点位置，控制所述光伏阵列的姿态，实现当前设定的焦点位置的太阳能的最大化；所述支撑塔(2)的顶端按自上而下顺序，依次固定安装所述光伏电池组件(3)和所述吸热器(4)；所述光伏电池组件(3)的输出端与所述并网装置连接，通过所述并网装置，实现将所述光伏电池组件(3)发出的电能并入电网；所述吸热器(4)的输出端与所述储热系统(5)的一端连接，所述储热系统(5)的另一端与所述热发电系统(6)的一端连接，所述热发电系统(6)的另一端连接到所述并网装置，通过所述并网装置，实现将所述热发电系统(6)发出的电能并入电网；所述总控制器分别与所述太阳光跟踪控制单元、所述热发电系统(6)以及所述电网状态检测装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，包括：聚光场(1)、太阳光跟踪控制单元、支撑塔(2)、光伏电池组件(3)、并网装置、吸热器(4)、储热系统(5)、热发电系统(6)、电网状态检测装置以及总控制器；所述聚光场(1)布置有多个光伏阵列，各个所述光伏阵列与所述太阳光跟踪控制单元连接，通过所述太阳光跟踪控制单元，根据当前设定的焦点位置，控制所述光伏阵列的姿态，实现当前设定的焦点位置的太阳能的最大化；所述支撑塔(2)的顶端按自上而下顺序，依次固定安装所述光伏电池组件(3)和所述吸热器(4)；所述光伏电池组件(3)的输出端与所述并网装置连接，通过所述并网装置，实现将所述光伏电池组件(3)发出的电能并入电网；所述吸热器(4)的输出端与所述储热系统(5)的一端连接，所述储热系统(5)的另一端与所述热发电系统(6)的一端连接，所述热发电系统(6)的另一端连接到所述并网装置，通过所述并网装置，实现将所述热发电系统(6)发出的电能并入电网；所述总控制器分别与所述太阳光跟踪控制单元、所述热发电系统(6)以及所述电网状态检测装置连接。2.根据权利要求1所述的一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，所述光伏电池组件(3)为高倍聚光光伏电池组件。3.根据权利要求2所述的一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，所述高倍聚光光伏电池组件为III-V多结太阳电池。4.根据权利要求1所述的一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，所述吸热器(4)为腔式吸热器或圆柱式外置吸热器。5.根据权利要求4所述的一种光伏光热互补发电系统，其特征在于，所述吸热器(4)的传热流体为水工质、导热油或熔盐。6.一种应用权利要求1-5任一项所述的光伏光热互补发电系统的发电方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，总控制器存储吸热器位置坐标以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，花磊，徐晓敏，蹇钊，单文涛，王涛，
申请(专利权)人：中广核太阳能开发有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11