一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，包括太阳集热场、蒸汽加热子系统和燃煤发电子系统，所述燃煤发电子系统的蒸汽输送管道与蒸汽加热子系统配合连接，所述蒸汽加热子系统与太阳集热场的高温换热流体输送管道配合连接；太阳集热场通过蒸汽加热子系统能够对燃煤发电子系统所用部分蒸汽进行二次再热。本发明专利技术通过太阳集热场通过蒸汽加热子系统对燃煤发电子系统进行二次再热，提高燃煤发电子系统朗肯循环中循环工质的平均吸热温度，从而提高燃煤电站发电效率，同时燃煤发电子系统可提高引入其中的太阳能热的能量品位和做功能力，间接地提高了太阳能的光‑热转换效率和电站的光‑电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统及运行方法
本专利技术属于太阳能热利用与燃煤发电
，特别涉及一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统及运行方法。
技术介绍
近年来，人类对化石能源的过度开发和利用已经导致了严重的气候问题，为了应对这些问题，世界主要利用能源已经从化石燃料逐渐向太阳能、风能等可再生能源过度。我国资源禀赋可概括为“富煤、贫油、少气”，因此目前为止，我国仍然以燃煤发电为主，并逐渐提升太阳能和风能等可再生能源在发电量中的比例。随着可再生能源发电量接入比例的提高，其对电网稳定性和安全性的冲击也愈加明显。光伏和风电站配备电池储能系统后可以实现调峰调频的作用，但目前电池储能系统成本高昂，尚不具备商业化运行的条件。作为唯一、非水、可再生调节电源，太阳能热发电(或称光热发电)技术由于配备了储热系统可以实现稳定、可调节地发电，具备调峰调频的作用。目前光热发电成本较高，电站盈利能力较弱。为了减少光热发电项目初投入、提高光电转换效率，将太阳集热场与燃煤电站相结合，可以省却储热系统、发电系统等设备，同时可以提高太阳能热的品位。现有公开资料中，已有对太阳能与燃煤电站互补发电相关的报道。例如，申请号为CN201010520248.2的中国专利申请提出了一种利用槽式太阳能集热场将燃煤电站疏水加热成蒸汽，并进入中压缸做功的系统，该系统两部分槽式太阳集热场的得热量之比时刻变化，给水的蒸发段不固定，因此工程上难以实现稳定运行；申请号为CN201420107563.6的中国专利申请提出了一种利用生物质气化装置及太阳能集热场将疏水加热并于汽轮机某级排汽或抽气混合的系统，该系统也存在工程上难以运行的复杂相变过程，且未提高朗肯循环的平均吸热温度，因而无法实质性提高燃煤系统的发电效率；申请号为CN201510499754.0的中国专利申请提出了一种利用太阳能集热器同时加热除氧器入口蒸汽和出口给水及疏水的系统，然而该系统也同样存在工程上难以运行的复杂相变过程。现有关于太阳能于燃煤电站互补发电的公开资料中，未见有关太阳能热作二次再热热源的报道，且已有专利申请系统结构复杂，换热过程较多，存在复杂的相变过程，且各换热过程热分配及热平衡无法进行动态优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统及运行方法，以解决上述技术问题。本专利技术相对于现有技术，提高太阳能的利用率，降低系统复杂度，降低发电成本，实现节能减排。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案具体如下：一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，包括太阳集热场、蒸汽加热子系统和燃煤发电子系统，所述燃煤发电子系统的蒸汽输送管道与蒸汽加热子系统配合连接，所述蒸汽加热子系统与太阳集热场的高温换热流体输送管道配合连接；太阳集热场通过蒸汽加热子系统能够对燃煤发电子系统所用部分蒸汽进行二次再热。进一步的，所述太阳集热场为槽式太阳集热场、塔式太阳集热场或线性菲涅尔太阳集热场。进一步的，所述槽式太阳集热场由若干个太阳集热器串联之后再并联而成。进一步的，所述塔式太阳集热场由定日镜、吸热塔和吸热器组成，所述吸热塔下部设置吸热器，所述吸热塔的受光面与定日镜相对应。进一步的，所述线性菲涅尔太阳集热场由若干个菲涅尔太阳集热器单元组成。进一步的，所述蒸汽加热子系统包括高温蒸汽加热器和低温蒸汽加热器，高温蒸汽加热器与燃煤发电子系统的高温蒸汽输送管道配合连接，低温蒸汽加热器与燃煤发电子系统的低温蒸汽输送管道配合连接。进一步的，所述燃煤发电子系统包括锅炉、高温三通阀、高压缸、中压缸、低温三通阀、低压缸、凝汽器、低压加热器子系统、除氧器和高压加热器子系统；锅炉的第一出汽口通过管道与高压缸的进汽口配合连接，高压缸的抽汽口和第一排汽口与高压加热器子系统的进汽口配合连接，高压缸的第二排汽口与高温三通阀的进汽口配合连接，高温三通阀的第一出汽口与高温蒸汽加热器的进汽口配合连接；高温三通阀的第二出汽口和高温蒸汽加热器的出汽口均与锅炉的回汽口配合连接；锅炉的第二出汽口通过管道与中压缸的进汽口配合连接，中压缸的抽汽口高压加热器子系统的进汽口配合连接，中压缸的第一排汽口与除氧器的进汽口配合连接，中压缸的第二排汽口与低温三通阀的进汽口配合连接；低温三通阀的第一出汽口与低温蒸汽加热器的进汽口配合连接，低温三通阀的第二出汽口和低温蒸汽加热器的出汽口均与低压缸的进汽口配合连接，低压缸的抽汽口与低压加热器子系统配合连接，低压缸的排汽口与凝汽器的进汽口配合连接；低压加热器子系统的第一出水口连接凝汽器的进水口；低压加热器子系统的第二出水口连接除氧器的第二入水口，高压加热器子系统的第一出水口连接除氧器的第一入水口，除氧器的出水口管路经过高压加热器子系统连接锅炉的回水口。进一步的，还包括发电机；高压缸、中压缸、低压缸和发电机依次同轴连接。一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统的运行方法，包括：1)蒸汽加热子系统运行时，从太阳集热场出来的高温换热流体依次流经高温蒸汽加热器和低温蒸汽加热器，并分别加热来自高温三通阀和低温三通阀的高温蒸汽和低温蒸汽；2)燃煤发电子系统中水蒸气在锅炉中吸热成高温、高压的主蒸汽，主蒸汽进入高压缸中膨胀做功，高压缸的抽汽和部分排汽加热高压加热器子系统，剩余排汽经高温三通阀分为两部分，一部分进入高温蒸汽加热器吸收换热流体的热量，然后与另一部分蒸汽混合后进入锅炉的回汽口进行再热，形成再热蒸汽，再热蒸汽进入中压缸中膨胀做功，中压缸的抽汽和部分排汽分别加热高压加热器子系统和除氧器，剩余排汽经低温三通阀分为两部分，一部分进入低温蒸汽加热器吸收换热流体的热量，然后与另一部分蒸汽混合后进入低压缸中膨胀做功，低压缸的抽汽加热低压加热器子系统，排汽进入凝汽器中冷凝，冷凝后的给水依次进入低压加热器子系统、除氧器和高压加热器子系统进行回热吸热，之后进入锅炉进行下一个工作循环。进一步的，经过高温三通阀进入高温蒸汽加热器的蒸汽流量由太阳集热场和燃煤发电子系统的实际运行参数确定并实时变化：当高温蒸汽加热器所能加热的再热蒸汽流量最大值大于或等于燃煤发电子系统的再热蒸汽流量时，再热蒸汽全部经由高温三通阀进入高温蒸汽加热器进行吸热，然后进入锅炉继续再热过程；当高温蒸汽加热器所能加热的再热蒸汽流量最大值小于燃煤发电子系统的再热蒸汽流量时，经由高温三通阀进入高温蒸汽加热器的蒸汽流量以高温蒸汽加热器所能加热的再热蒸汽流量最大值为计，被高温蒸汽加热器加热后的蒸汽与剩余再热蒸汽混合后进入锅炉继续再热过程；经过低温三通阀进入低温蒸汽加热器的蒸汽流量由太阳集热场和燃煤发电子系统的实际运行参数确定并实时变化：当高温蒸汽加热器所能加热的中压缸排汽流量最大值大于或等于中压缸排汽流量时，中压缸排汽全部经由低温三通阀进入低温蒸汽加热器进行吸热，然后进入低压缸膨胀做功；当低温蒸汽加热器所能加热的中压缸排汽流量最大值小于中压缸排汽流量时，经由低温三通阀进入低温蒸汽加热器的蒸汽流量以低温蒸汽加热器所能加热的中压缸排汽流量最大值为计，被低温蒸汽加热器加热后的蒸汽与剩余的中压缸排汽混合后进入低压缸膨胀做功。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术利用太阳能热对燃煤电站进行二次再热，提高燃煤发电子系统朗肯循环中循环工质的平均吸热温度，从而提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：包括太阳集热场(1)、蒸汽加热子系统(2)和燃煤发电子系统(3)，所述燃煤发电子系统(3)的蒸汽输送管道与蒸汽加热子系统(2)配合连接，所述蒸汽加热子系统(2)与太阳集热场(1)的高温换热流体输送管道配合连接；太阳集热场(1)通过蒸汽加热子系统(2)能够对燃煤发电子系统(3)所用部分蒸汽进行二次再热。

【技术特征摘要】
1.一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：包括太阳集热场(1)、蒸汽加热子系统(2)和燃煤发电子系统(3)，所述燃煤发电子系统(3)的蒸汽输送管道与蒸汽加热子系统(2)配合连接，所述蒸汽加热子系统(2)与太阳集热场(1)的高温换热流体输送管道配合连接；太阳集热场(1)通过蒸汽加热子系统(2)能够对燃煤发电子系统(3)所用部分蒸汽进行二次再热。2.根据权利要求1所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述太阳集热场(1)为槽式太阳集热场(4)、塔式太阳集热场(5)或线性菲涅尔太阳集热场(6)。3.根据权利要求2所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述槽式太阳集热场(4)由若干个太阳集热器(401)串联之后再并联而成。4.根据权利要求2所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述塔式太阳集热场(5)由定日镜(501)、吸热塔(502)和吸热器(503)组成，所述吸热塔(502)下部设置吸热器(503)，所述吸热塔(502)的受光面与定日镜(501)相对应。5.根据权利要求2所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述线性菲涅尔太阳集热场(6)由若干个菲涅尔太阳集热器单元组成。6.根据权利要求1所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述蒸汽加热子系统(2)包括高温蒸汽加热器(201)和低温蒸汽加热器(202)，高温蒸汽加热器(201)与燃煤发电子系统(3)的高温蒸汽输送管道配合连接，低温蒸汽加热器(202)与燃煤发电子系统(3)的低温蒸汽输送管道配合连接。7.根据权利要求6所述的一种二次再热式太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于：所述燃煤发电子系统(3)包括锅炉(301)、高温三通阀(302)、高压缸(303)、中压缸(304)、低温三通阀(305)、低压缸(306)、凝汽器(308)、低压加热器子系统(309)、除氧器(310)和高压加热器子系统(311)；锅炉(301)的第一出汽口通过管道与高压缸(303)的进汽口配合连接，高压缸(303)的抽汽口和第一排汽口与高压加热器子系统(311)的进汽口配合连接，高压缸(303)的第二排汽口与高温三通阀(302)的进汽口配合连接，高温三通阀(302)的第一出汽口与高温蒸汽加热器(201)的进汽口配合连接；高温三通阀(302)的第二出汽口和高温蒸汽加热器(201)的出汽口均与锅炉(301)的回汽口配合连接；锅炉(301)的第二出汽口通过管道与中压缸(304)的进汽口配合连接，中压缸(304)的抽汽口高压加热器子系统(311)的进汽口配合连接，中压缸(304)的第一排汽口与除氧器(310)的进汽口配合连接，中压缸(304)的第二排汽口与低温三通阀(305)的进汽口配合连接；低温三通阀(305)的第一出汽口与低温蒸汽加热器(202)的进汽口配合连接，低温三通阀(305)的第二出汽口和低温蒸汽加热器(202)的出汽口均与低压缸(306)的进汽口配合连接，低压缸(306)的抽汽口与低压加热器子系统(309)配合连接，低压缸(306)的排汽口与凝汽器(308)的进汽口配合连接；低压加热器子系统(309)的第一出水口连接凝汽器(308)的进水口；低压加热器子系统(309)的第二出水口连接除氧器(310)的第二入水口，高压加热器子系统(311)的第一出...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，裴杰，曹传钊，郑建涛，许世森，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11