一种集光放大太阳能光热发电系统及发电方法技术方案

本发明专利技术提供一种集光放大太阳能光热发电系统，低功率红外光束通过光放大器放大后进入液体直接蒸发器形成高能量光分布场，介质液体在光分布场内瞬间汽化，蒸汽压缩机接收液体直接蒸发器通过管道输送的蒸汽，直至使蒸汽达到超临界状态，再将蒸汽压入超临界蒸汽储能系统进行储存，通过降压调节满足汽轮发动机的入口参数压入主蒸汽储能系统，主蒸汽储能系统带动汽轮机做功发电；做功发电过程中产生的中间态蒸汽输出到次级蒸汽储能系统中再次加压加热，然后返回到主蒸汽储能系统，形成循环；系统提高发电效率；系统占地规模小，可直接替代传统的火力发电汽轮机前部部分，为传统火电落后产能的换代升级提供了一种低成本、高效率的方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能光热发电领域，尤其涉及一种集光放大太阳能光热发电系统及发电方法。
技术介绍
随着全球工业化的迅速发展，能源的消耗量不断增长，能源紧缺，能源产生过程中的污染物排放过量等问题与日俱增，人类急需寻找新型能源解决需求矛盾。在可再生能源中，太阳能具有取之不尽，用之不竭，绿色环保的优越性，因而大力发展太阳能资源利用具有十分重要的意义。在太阳能热利用领域，目前应用较为广泛的是槽式、碟式及塔式太阳能聚光集热系统，通过聚焦增强太阳光能量密度，再通过光热材料吸收光完成换热，驱动斯特林、布雷顿等高效动力循环，具有十分可观的应用前景。但目前集热系统基本上都是采用聚焦的方式加强太阳光的能量密度，此种方式对光的能量密度提高能力有限，而且基本上都是采用二次热交换的形式产生蒸汽推动汽轮机做功发电，在热效率利用方面存在较大的利用换热系统，经过两次换热之后，系统转换效率有一定的下降。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于，提供集光放大太阳能光热发电系统，包括：光放大器，液体蒸发器，蒸汽压缩机，三级蒸汽储能子系统，汽轮机，自动控制装置，冷凝器；光放大器用于将太阳光作为主要能量泵浦源，然后经过谐振强化后将低功率红外光束放大1000倍到2000倍，并输入到液体蒸发器内形成高能量光分布场，实现液体蒸发器内部的介质液体的瞬间蒸发，形成高温高压饱和蒸汽；液体蒸发器通过管道与蒸汽压缩机连接，蒸汽压缩机用于接收液体蒸发器通过管道输送的蒸汽，蒸汽压缩机通过压缩作用，提高蒸汽的温度和压力，并进一步压缩蒸汽，提高蒸汽的热焓值，直至使蒸汽超临界状态，再将蒸汽压入三级蒸汽储能子系统；三级蒸汽储能子系统包括：超临界蒸汽储能系统、主蒸汽储能系统、次级蒸汽储能系统；超临界蒸汽储能系统与蒸汽压缩机连通，超临界蒸汽储能系统用于将蒸汽压缩机输入的蒸汽进行储存并降压调节满足汽轮机的入口参数，之后通入主蒸汽储能系统储存，再由主蒸汽储能系统持续稳定的输入给汽轮机做功；做功发电过程中产生的中间态蒸汽输出到次级蒸汽储能系统中再次加压加热，然后返回到主蒸汽储能系统，形成循环；冷凝器与汽轮机下部的排汽口连通，冷凝器用于承接汽轮机释放出热势能的蒸汽，并冷却凝结成液体，通过泵送入低压加热器内；自动控制装置用于控制集光放大太阳能光热发电系统全部控制过程。优选地，所述液体蒸发器包括罐体，罐体顶部有蒸汽出口，罐体底部设有液体介质喷射口，罐体壁上设有多个透光孔，透光孔沿着罐体周向均匀布设，形成光转换装置环，放大后的红外光束穿过透光孔，形成均匀的高能量光分布场及热能量场，对罐体内部的液体介质进行加热。优选地，所述蒸汽压缩机包括：壳体，壳体内部设有主轴，主轴上连接有叶轮，壳体上设有进气口和出气口，进气口和出气口分别连接气室，气室设有扩压器和蜗室。优选地，汽轮机包括：汽轮机主轴，汽轮机主轴上设有汽轮机叶轮，汽轮机叶轮上设有动叶，汽轮机动叶的一侧设有蒸汽入口，与蒸汽入口连接的蒸气室，蒸气室的端部设有蒸汽出口，蒸气室内部设有喷气室，喷气室设有喷嘴，喷嘴的喷口部设有气缸。优选地，自动控制装置采用PLC控制，自动控制装置设有急停模块，汽轮机转速控制模块，主蒸汽压力获取模块，三级蒸汽储能子系统压力获取模块，三级蒸汽储能子系统温度获取模块，蒸汽流动速度获取模块，冷凝器真空度获取模块，蒸汽压缩机真空度获取模块，汽轮机内部压力获取模块。优选地，所述主蒸汽系统与汽轮机之间设有与自动控制装置连接的高压主汽阀，高压主汽阀用于当汽轮机内部压力超出预警值时，高压主汽阀根据自动控制装置的控制指令，截断汽轮机的进汽，同时，自动控制装置调节汽轮机转速；高压主汽阀在汽轮机全速旋转时和正常工况下，自动控制装置控制高压主汽阀保持全开状态；当汽轮机发电机组正常运行时，自动控制装置通过调节高压主汽阀的开度，改变进汽流量，达到速度和负荷控制的目的。集光放大太阳能光热发电方法，方法包括：光放大器将太阳光作为主要能量泵浦源，然后经过谐振强化后将低红外光束放大1000倍到2000倍，对液体蒸发器内部的介质进行加热；液体蒸发器通过管道将蒸汽输送至蒸汽压缩机，蒸汽压缩机通过压缩作用，提高蒸汽温度和蒸汽压力，并进一步压缩蒸汽液，提高蒸汽的温度和压力，并进一步压缩蒸汽液，提高蒸汽的热焓值，直至使蒸汽超临界状态，再将蒸汽压入超临界蒸汽储能系统；超临界蒸汽储能系统将蒸汽压缩机输入的蒸汽进行储存并降压调节满足汽轮发动机的入口参数，之后通入主蒸汽储能系统储存，再由主蒸汽储能系统持续稳定的输入给汽轮机做功；汽轮机做功发电过程中产生的中间态蒸汽输出到次级蒸汽储能系统中再次加压加热，然后返回到主蒸汽储能系统，形成循环；冷凝器承接汽轮机释放出热势能的蒸汽，并冷却凝结成液体，通过泵送入低压加热器内。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：集光放大太阳能光热发电系统提高光热发电太阳能系统的发电效率；系统占地规模小，可直接替代传统的火力发电汽轮机前部部分，为传统火电落后产能的换代升级提供了一种低成本、高效率的方式。集光放大太阳能光热发电系统解决当前光热发电系统中光能量集中效率差以及蒸汽储能效果差的问题，通过采用光放大器，改变目前的光能量聚集方式，解决当前系统大面积的占地问题，同时通过采用三级蒸汽储能子系统解决当前蒸汽储能存在的储能少、发电时间短的问题。通过应用本套系统，可以全面代替传统的火力发电，达到彻底节能减排的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为集光放大太阳能光热发电系统的整体示意图；图2为光放大器和液体蒸发器的示意图；图3为光放大器的示意图；图4为液体蒸发器的结构图；图5为蒸汽压缩机的结构图；图6为汽轮机的结构图；图7为集光放大太阳能光热发电方法流程图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本专利技术保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。本实施例提供一种集光放大太阳能光热发电系统，如图1、图2所示，包括：光放大器1，液体蒸发器2，蒸汽压缩机3，三级蒸汽储能子系统，汽轮机7，自动控制装置，冷凝器；光放大器1用于将太阳光作为主要能量泵浦源，然后经过谐振强化后将低功率红外光束放大1000倍到2000倍，对液体蒸发器内部的介质进行加热；液体蒸发器2通过管道与蒸汽压缩机3连接，蒸汽压缩机3用于接收液体蒸发器2通过管道输送的蒸汽，蒸汽压缩机3通过压缩作用，提高蒸汽的温度和压力，并进一步压缩蒸汽液，提高蒸汽的热焓值，直至使蒸汽超临界状态，再将蒸汽压入三级蒸汽储能子系统；三级蒸汽储能子系统包括：超临界蒸汽储能系统4、主蒸汽储能系统5和次级蒸汽储能系统6；超临界蒸汽储能系统4与蒸汽压缩机3连通，超临界蒸汽储能系统4用于将蒸汽压缩机3输入的蒸汽进行储存并降压调节满足汽轮机的入口参数，之后通入主蒸汽储能系统5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集光放大太阳能光热发电系统，其特征在于，包括：光放大器，液体蒸发器，蒸汽压缩机，三级蒸汽储能子系统，汽轮机，自动控制装置，冷凝器；光放大器将太阳光作为主要能量泵浦源，然后经过谐振强化后将低功率红外光束放大1000倍到2000倍，对液体蒸发器内部的介质进行加热；液体蒸发器通过管道与蒸汽压缩机连接，蒸汽压缩机用于接收液体蒸发器通过管道输送的蒸汽，蒸汽压缩机通过压缩作用，提高蒸汽的温度和压力，并进一步压缩蒸汽，提高蒸汽的热焓值，直至使蒸汽超临界状态，再将蒸汽压入三级蒸汽储能子系统；三级蒸汽储能子系统包括：超临界蒸汽储能系统、主蒸汽储能系统和次级蒸汽储能系统；超临界蒸汽储能系统与蒸汽压缩机连通，超临界蒸汽储能系统用于将蒸汽压缩机输入的蒸汽进行储存并降压调节满足汽轮机的入口参数，之后通入主蒸汽储能系统储存，再由主蒸汽储能系统持续稳定的输入给汽轮机做功；汽轮机做功发电过程中产生的中间态蒸汽输出到次级蒸汽储能系统中再次加压加热，然后返回到主蒸汽储能系统，形成循环；冷凝器与汽轮机下部的排汽口连通，冷凝器用于承接汽轮机释放出热势能的蒸汽，并冷却凝结成液体，通过泵送入低压加热器内；自动控制装置用于控制一种高效太阳能光热发电系统全部控制过程。...

【技术特征摘要】
1.一种集光放大太阳能光热发电系统，其特征在于，包括：光放大器，液体蒸发器，蒸汽压缩机，三级蒸汽储能子系统，汽轮机，自动控制装置，冷凝器；光放大器将太阳光作为主要能量泵浦源，然后经过谐振强化后将低功率红外光束放大1000倍到2000倍，对液体蒸发器内部的介质进行加热；液体蒸发器通过管道与蒸汽压缩机连接，蒸汽压缩机用于接收液体蒸发器通过管道输送的蒸汽，蒸汽压缩机通过压缩作用，提高蒸汽的温度和压力，并进一步压缩蒸汽，提高蒸汽的热焓值，直至使蒸汽超临界状态，再将蒸汽压入三级蒸汽储能子系统；三级蒸汽储能子系统包括：超临界蒸汽储能系统、主蒸汽储能系统和次级蒸汽储能系统；超临界蒸汽储能系统与蒸汽压缩机连通，超临界蒸汽储能系统用于将蒸汽压缩机输入的蒸汽进行储存并降压调节满足汽轮机的入口参数，之后通入主蒸汽储能系统储存，再由主蒸汽储能系统持续稳定的输入给汽轮机做功；汽轮机做功发电过程中产生的中间态蒸汽输出到次级蒸汽储能系统中再次加压加热，然后返回到主蒸汽储能系统，形成循环；冷凝器与汽轮机下部的排汽口连通，冷凝器用于承接汽轮机释放出热势能的蒸汽，并冷却凝结成液体，通过泵送入低压加热器内；自动控制装置用于控制一种高效太阳能光热发电系统全部控制过程。2.根据权利要求1所述的集光放大太阳能光热发电系统，其特征在于，所述液体蒸发器包括罐体，罐体顶部有蒸汽出口，罐体底部设有液体介质喷射口，罐体壁上设有多个透光孔，透光孔沿着罐体周向均匀布设，形成光转换装置环，放大后的红外光束穿过透光孔，形成均匀的高能量光分布场及热能量场，对罐体内部的液体介质进行加热。3.根据权利要求1所述的集光放大太阳能光热发电系统，其特征在于，所述蒸汽压缩机包括：壳体，壳体内部设有主轴，主轴上连接有叶轮，壳体上设有进气口和出气口，进气口和出气口分别连接气室，气室设有扩压器和蜗室。4.根据权利要求1所述的集光放大太阳能光热发电系统，其特征在于，汽轮机包括：汽轮机主轴，汽轮机主轴上设有汽轮机叶轮，汽轮机叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺福，张玉旋，武崇利，柳海磊，
申请(专利权)人：山东康宏电力有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37