基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法和系统，该系统包括太阳能集热场、储热放热系统和热机强化运行系统；太阳能集热场包括太阳能集热器、低温传热介质母管和高温传热介质母管；储热放热系统和热机强化运行系统并联在低温传热介质母管和高温传热介质母管之间；储热放热系统的储热罐体内设置有顶部填料区、中间填料区和底部填料区；热机强化运行系统包括热膨胀机、发电机等。该方法采用传热储热分离的双回路系统，传热介质在太阳能集热场中循环吸收太阳能，在储热放热系统中与储能介质换热以储存或获取热能，同时采用混有固体微粒的气体作为传热介质，经过滤后在热机强化运行系统中通过膨胀做功进行发电，提高了传热效率。

【技术实现步骤摘要】
基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法和系统
本专利技术涉及太阳能热电技术，特别是指一种基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法和系统。
技术介绍
太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电(ConcentratingSolarPower，简称CSP)，是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，由蒸汽驱动汽轮机发电。当前，太阳能热发电按照太阳能采集方式主要划分为：太阳能槽式发电、太阳能塔式热发电、太阳能碟式热发电。1)槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内的工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。2)塔式系统是利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到置于高塔顶部的高温集热器上，加热工质产生过热蒸汽，或直接加热集热器中的水产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。3)碟式系统利用曲面聚光反射镜，将入射阳光聚集在焦点处，在焦点处加热吸热工质，驱动热机，实现光电转化。太阳能热发电的传热介质，一般采用熔盐、导热油或空气。其中，熔盐通常是由诸如硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物构成，其特点在于价格低廉，热传导性能良好，可以在常压下储存在大型容器里本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法，应用于包括太阳能集热场(100)、储热放热系统(200)和热机强化运行系统(300)的太阳能发电系统中，其特征在于：包括如下步骤：1)太阳能集热场(100)吸收太阳能并加热低温传热介质，所得高温传热介质输送到热机强化运行系统(300)中进行发电和/或输送到储热放热系统(200)中与储能介质换热进行储热；2)将太阳能集热场(100)输出的高温传热介质与经由储热放热系统(200)换热升温得到的高温传热介质同时输送到热机强化运行系统(300)进行发电，或者单独将储热放热系统(200)放热得到的高温传热介质输送到热机强化运行系统(300)中进行发电；3)高温...

【技术特征摘要】
1.一种基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法，应用于包括太阳能集热场(100)、储热放热系统(200)和热机强化运行系统(300)的太阳能发电系统中，其特征在于：包括如下步骤：1)太阳能集热场(100)吸收太阳能并加热低温传热介质，所得高温传热介质输送到热机强化运行系统(300)中进行发电和/或输送到储热放热系统(200)中与储能介质换热进行储热；2)将太阳能集热场(100)输出的高温传热介质与经由储热放热系统(200)换热升温得到的高温传热介质同时输送到热机强化运行系统(300)进行发电，或者单独将储热放热系统(200)放热得到的高温传热介质输送到热机强化运行系统(300)中进行发电；3)高温传热介质在热机强化运行系统(300)中释放热能后得到的低温传热介质返回太阳能集热场(100)再次进行集热和/或返回储热放热系统(200)再次进行换热升温；上述步骤中，所述传热介质为混有固体微粒的气体介质；所述固体微粒为无相变材料构成的无相变微粒，或者为由固体导热材料构成胶囊外壳、由相变材料构成胶囊填充物的相变胶囊微粒；所述热机强化运行系统(300)进行发电的过程如下：先将混有固体微粒的高温气体介质中粒径超过热膨胀机(311)进气要求的固体微粒过滤出来，得到的洁净气体介质送入热膨胀机(311)中膨胀做功进行发电，再将做功后的洁净气体介质与过滤出来的固体微粒进行混合得到混有固体微粒的低温气体介质。2.根据权利要求1所述基于气体强化传热的全天候太阳能发电系统，其特征在于：所述气体介质包括空气、二氧化碳、氮气、氦气、甲烷、水蒸气中的一种或多种，其循环压力大于0.1Mpa。3.根据权利要求1或2所述基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法，其特征在于：所述储热放热系统(200)包括储热罐体(201)，所述储热罐体(201)内按照填装储能介质的位置不同划分为依次连通的顶部填料区(211)、一个以上的中间填料区(212)、以及底部填料区(213)；所述储热放热系统(200)在进行储热时，来自太阳能集热场(100)的高温传热介质首先从储热罐体(201)的顶部进入，依次通过顶部填料区(211)、各中间填料区(212)和底部填料区(213)，经换热降温得到的低温传热介质从储热罐体(201)的底部流出后返回太阳能集热场(100)；当顶部填料区(211)温度升高到设定值时，高温传热介质切换为从顶部填料区(211)下方的第一个中间填料区(212)进入，依次通过该第一个中间填料区(212)及其下方的各中间填料区(212)和底部填料区(213)，经换热降温得到的低温传热介质从储热罐体(201)的底部流出后返回太阳能集热场(100)；当第一个中间填料区(212)温度升高到设定值时，高温传热介质切换为从第二个中间填料区(212)进入，依次通过该第二个中间填料区(212)及其下方的各中间填料区(212)和底部填料区(213)，经换热降温得到的低温传热介质从储热罐体(201)的底部流出后返回太阳能集热场(100)；依此类推，直至高温传热介质切换为从最下方的一个中间填料区(212)进入，从底部填料区(213)流出，并使底部填料区(213)的温度升高到设定值，完成储热罐体(201)的储热，经换热降温得到的低温传热介质从储热罐体(201)的底部流出后返回太阳能集热场(100)。4.根据权利要求3所述基于气体强化传热的全天候太阳能发电方法，其特征在于：所述储热放热系统(200)在进行放热时，来自热能利用系统(300)的低温传热介质首先从储热罐体(201)的底部进入，依次通过底部填料区(213)、各中间填料区(212)和顶部填料区(211)，经换热升温得到的高温传热介质从储热罐体(201)的顶部流出后进入热机强化运行系统(300)；当底部填料区(213)温度降低到设定值时，低温传热介质切换为从底部填料区(213)上方的第一个中间填料区(212)进入，依次通过该第一个中间填料区(212)及其上方的各中间填料区(212)和顶部填料区(211)，经换热升温得到的高温传热介质从储热罐体(201)的顶部流出后进入热机强化运行系统(300)；当第一个中间填料区(212)温度降低到设定值时，低温传热介质切换为从第二个中间填料区(212)进入，依次通过该第二个中间填料区(212)及其上方的各中间填料区(212)和顶部填料区(211)，经换热升温得到的高温传热介质从储热罐体(201)的顶部流出后进入热机强化运行系统(300)；依此类推，直至低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义龙，张亮，殷占民，
申请(专利权)人：武汉凯迪工程技术研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42