一种太阳能光热联合发电系统技术方案

本发明专利技术属于太阳能光热发电设备领域，公开了一种太阳能光热联合发电系统，包括槽式集热子系统、换热器子系统、朗肯循环发电子系统和碟式集热发电子系统，所述槽式集热子系统包括槽式镜场、泵体和阀门；所述换热器子系统包括过热器、蒸发器和预热器；所述朗肯循环发电子系统包括减温减压器、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵；所述碟式集热发电子系统包括碟式镜场和斯特林机组。本发明专利技术能够有效提升太阳能光热发电朗肯循环的输出功率；利用朗肯循环的凝结流体来冷却斯特林机的冷腔，充分利用了斯特林机冷腔放出的热能，为朗肯循环增加了热量来源，提升了汽轮机的功率，可以有效提高光热发电系统的光热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能光热发电设备领域，更具体地，涉及一种太阳能光热联合发电系统。
技术介绍
现有的商业化太阳能光热发电技术主要利用槽式、塔式、碟式太阳能集热装置收集热能，再利用朗肯循环或斯特林循环将集热器收集到的热能转换成电能。其中，槽式太阳能光热发电系统与塔式太阳能光热发电系统实现了大规模应用，一般采用朗肯循环发电。而碟式太阳能光热发电系统由于具有高聚光比和高集热温度，且规模较小，一般将斯特林机置于碟式集热器的焦点处，采用斯特林循环发电。朗肯循环是一种理想的热力循环过程，现代火力发电厂主要采用朗肯循环来实现发电。在槽式光热发电系统及塔式太阳能光热发电系统中，聚光装置将传热介质(如空气、导热油、熔融盐等)加热，再利用传热介质加热朗肯循环的工质，通过朗肯循环实现热功转换。在朗肯循环中，通过外部热源(如高温烟气)加热给水是一种可以增加输出功的有效措施。斯特林循环是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环。热机在高温膨胀的过程中从高温热源吸热，在低温压缩的过程中向低温热源放热。斯特林机采用斯特林循环实现热功转换，这种发动机的效率与低温热源的温度有关，低温热源的温度越低，斯特林机的效率越高。因此，有效带走斯特林机冷腔的热量，降低斯特林机低温热源的温度，有利于提高斯特林循环的热效率。根据现有太阳能光热发电技术的集热方式的不同，目前能够实现商业规模化发电的太阳能光热发电技术可分为槽式、碟式和塔式三种。槽式太阳能光热发电系统采用抛物面反射镜将太阳光聚集到位于焦线的集热管上。一般槽式太阳能光热发电系统对太阳进行单轴一维跟踪，其聚光比在40至80之间，集热温度一般不超过400℃，其集热焦线固定，容易实现大规模商业化。由于抛物面聚光比小，集热温度低，所以槽式太阳能光热发电系统一般采用朗肯循环发电。利用槽式集热系统获得的热能加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。在太阳能光热发电朗肯循环中，由于槽式太阳能聚光系统光热效率低，集热温度低，导致槽式太阳能系统的光电转换效率低。碟式太阳能光热发电系统利用旋转抛物面反射镜将太阳光聚集到位于旋转抛物面焦点的集热器上。一般碟式太阳能光热发电系统对太阳采用双轴二维跟踪，其聚光比可以达到3000，从而使集热温度达到900～1200℃。由于旋转抛物面聚光比大，集热温度高，所以可以利用斯特林循环来获得较高的光电转换效率。现有的碟式发电系统一般将小型斯特林机直接安置在焦点处，实现光电转换，但由于受到镜面大小限制，且斯特林机随着自动跟踪太阳光的旋转抛物面反射镜的移动而移动，所以难以向大规模发电方向发展。同时，斯特林机的小型化也给斯特林机冷腔散热增加了困难。另外，在太阳能光热发电斯特林循环中，斯特林机需要用冷却装置将活塞做功过程中产生的热量带走，这需要专门配备冷却装置，且这部分带走的热量没有加以利用而造成浪费。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种太阳能光热联合发电系统，采用朗肯循环技术和斯特林循环技术，利用朗肯循环凝结后的流体带走斯特林循环中向低温热源放出的热量，将其吸收成为朗肯循环流体的热能，在降低斯特林循环低温热源温度的同时，为朗肯循环提供了一部分热量来源，为整个发电系统提供一部分电能，增加了汽轮机的发电功率，可以有效提高光热发电系统的光热效率。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种太阳能光热联合发电系统，其特征在于，包括槽式集热子系统、换热器子系统、朗肯循环发电子系统和碟式集热发电子系统，其中，所述槽式集热子系统包括槽式镜场、泵体和阀门，所述槽式镜场的一端连接所述泵体并且其另一端连接所述阀门；所述换热器子系统包括过热器、蒸发器和预热器，所述过热器依次连接所述蒸发器和预热器，并且所述过热器还与所述泵体连接，所述预热器还与所述阀门连接；所述朗肯循环发电子系统包括减温减压器、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，所述减温减压器的一端与所述过热器连接并且其另一端依次连接所述汽轮机、凝汽器和凝结水泵，所述汽轮机还分别连接所述发电机和所述除氧器，所述除氧器连接所述给水泵，所述给水泵连接所述预热器；所述碟式集热发电子系统包括碟式镜场和斯特林机组，所述碟式镜场用于收集太阳能并向斯特林机组的提供热量，所述斯特林机组的冷腔分别连接所述凝结水泵和所述除氧器。优选地，槽式镜场采用抛物面槽式集热器。优选地，所述槽式集热子系统内的导热工质采用导热油或熔盐。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术能够有效提升太阳能光热发电朗肯循环的输出功率；利用朗肯循环的凝结流体来冷却斯特林机的冷腔，充分利用了斯特林机冷腔放出的热能，为朗肯循环增加了热量来源，提升了汽轮机的功率。2)本专利技术利用朗肯循环的凝结流体来冷却斯特林机的冷腔，缓解了斯特林机冷腔的散热问题，降低了斯特林机的冷腔温度，有利于斯特林机稳定有效的运行。3)本专利技术利用朗肯循环的凝结流体来冷却斯特林机的冷腔，利用低温的凝结流体来吸收斯特林机冷腔散发的低品位热能，实现了低品位能量的充分利用，有利于提高能量的利用率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1，一种太阳能光热联合发电系统，包括槽式集热子系统10、换热器子系统20、朗肯循环发电子系统30和碟式集热发电子系统40，其中，所述槽式集热子系统10包括槽式镜场11、泵体12和阀门13，所述槽式镜场11的一端连接所述泵体12并且其另一端连接所述阀门13；所述换热器子系统20包括过热器21、蒸发器22和预热器23，所述过热器21依次连接所述蒸发器22和预热器23，并且所述过热器21还与所述泵体12连接，所述预热器23还与所述阀门13连接；所述朗肯循环发电子系统30包括减温减压器31、汽轮机32、发电机33、凝汽器34、凝结水泵35、除氧器36和给水泵37，所述减温减压器31的一端与所述过热器21连接并且其另一端依次连接所述汽轮机32、凝汽器34和凝结水泵35，所述汽轮机32还分别连接所述发电机33和所述除氧器36，所述除氧器36连接所述给水泵37，所述给水泵37连接所述预热器23；所述碟式集热发电子系统40包括碟式镜场41和斯特林机组42，所述碟式镜场41用于收集太阳能并向斯特林机组42的提供热量，所述斯特林机组42的冷腔分别连接所述凝结水泵35和所述除氧器36。本专利技术的槽式集热子系统10采用模块化的槽式整体集热装置拼装组成；碟式集热发电子系统40采用模块化的碟式整体集热装置拼装组成。槽式集热场采用两回路方案，利用导热介质吸收太阳能的辐射能量，再利用导热介质在换热器中加热工质；导热介质可以采用导热油或熔融盐。朗肯循环子系统可以选用水工质或有机工质，朗肯循环子系统的工质经过凝汽器34后的凝结流体流过斯特林机冷腔表面实现换热，朗肯循环的工质经过和槽式集热场相连接的换热器后成为过热蒸汽。碟式集热子系统采用反射碟单轴或双轴自动跟踪而接收器固定的单碟或双碟系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光热联合发电系统，其特征在于，包括槽式集热子系统、换热器子系统、朗肯循环发电子系统和碟式集热发电子系统，其中，所述槽式集热子系统包括槽式镜场、泵体和阀门，所述槽式镜场的一端连接所述泵体并且其另一端连接所述阀门；所述换热器子系统包括过热器、蒸发器和预热器，所述过热器依次连接所述蒸发器和预热器，并且所述过热器还与所述泵体连接，所述预热器还与所述阀门连接；所述朗肯循环发电子系统包括减温减压器、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，所述减温减压器的一端与所述过热器连接并且其另一端依次连接所述汽轮机、凝汽器和凝结水泵，所述汽轮机还分别连接所述发电机和所述除氧器，所述除氧器连接所述给水泵，所述给水泵连接所述预热器；所述碟式集热发电子系统包括碟式镜场和斯特林机组，所述碟式镜场用于收集太阳能并向斯特林机组提供热量，所述斯特林机组的冷腔分别连接所述凝结水泵和所述除氧器。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光热联合发电系统，其特征在于，包括槽式集热子系统、换热器子系统、朗肯循环发电子系统和碟式集热发电子系统，其中，所述槽式集热子系统包括槽式镜场、泵体和阀门，所述槽式镜场的一端连接所述泵体并且其另一端连接所述阀门；所述换热器子系统包括过热器、蒸发器和预热器，所述过热器依次连接所述蒸发器和预热器，并且所述过热器还与所述泵体连接，所述预热器还与所述阀门连接；所述朗肯循环发电子系统包括减温减压器、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，所述减温减压器的一端与所述过热器连接并且其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕平，张成，黄树红，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42