一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统技术方案

本发明专利技术公开了属于太阳能热发电技术领域的一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统。该集成系统由太阳能集热镜场的槽式集热器分别连接制冷机和联合循环系统的余热锅炉；制冷机与空气换热器连接，中压过热器分别连接再热器及汽轮机高压缸，汽轮机高压缸输出分别与高压过热器和空气换热器连接，由此形成冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统；提出了将太阳能同时集成到制冷机和余热锅炉中，不仅减小了环境温度升高对系统性能的不利影响，并且提升了系统的光电转化效率；通过调节用于两部分的太阳能集热镜场面积比例，极大地提高了太阳能的年利用率。

A solar thermal complementary combined cycle integrated system with cold and heat integration

The invention discloses an integrated solar energy-heat complementary combined cycle system which belongs to the technical field of solar thermal power generation. The integrated system consists of a trough-type solar collector connected to a refrigerator and a waste heat boiler of a combined cycle system, a refrigerator connected to an air heat exchanger, a medium-pressure superheater connected to a reheater and a steam turbine high-pressure cylinder respectively, and a steam turbine high-pressure cylinder output connected to a high-pressure superheater and an air heat exchanger respectively. Solar energy and heat complementary combined cycle integrated system is proposed. Solar energy is integrated into refrigerator and waste heat boiler at the same time, which not only reduces the adverse effect of ambient temperature rise on system performance, but also improves the photoelectric conversion efficiency of the system. The proportion has greatly increased the annual utilization of solar energy.

【技术实现步骤摘要】
一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统
本专利技术属于太阳能热发电
，特别涉及一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统。
技术介绍
近年来受全球环境和能源问题的影响，太阳能热发电进入新的高速发展时期，从上世纪八十年代以来，世界各地相继建成并运行了一系列太阳能热电站，但是独立的太阳能热发电系统存在发电成本高、运行不稳定、光电转化效率低等问题。将太阳能热集成到常规的发电系统中，进行太阳能和传统化石能源的热互补发电，可有效解决太阳能利用不稳定和发电成本高等技术瓶颈问题，同时提高了太阳能的光电转化率，实现高效，低成本地利用太阳能。燃气蒸汽联合循环发电系统相对于传统的燃煤电站，具有热效率高、燃料清洁环保、建设周期短等优势，是全世界各国均大力发展并着重研究的发电技术。将太阳能集成到联合循环余热锅炉中，形成太阳能热互补联合循环系统(ISCC)，可以起到提高机组效率、节省燃料、有效利用新能源等作用。但是传统的ISCC系统的太阳能光电转化效率和太阳能利用率不高，并且燃气轮机压气机进口温度的升高会极大地降低系统的效率和出力。本专利技术提出了一种将太阳能同时集成到制冷机和余热锅炉中，不仅减小了环境温度升高对系统的不利影响，并且提升了系统的光电转化效率和太阳能的年度利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统由太阳能集热镜场的槽式集热器1分别通过热源水管连接制冷机2，通过饱和蒸汽管连接联合循环系统的余热锅炉4中qb2汽包和IPS中压过热器；制冷机2与空气预热器3连接，IPS中压过热器分别连接RH再热器及HT汽轮机高压缸，HT汽轮机高压缸输出分别与HPS高压过热器和空气预热器3连接，由此形成冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统；其中联合循环系统是常规通用结构，具体结构组成不再描述。所述制冷机为溴化锂吸收式制冷机。所述燃气轮机选择PG9351FA型燃机。所述余热锅炉采用三压再热余热锅炉。所述冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统的互补原理是在燃气蒸汽联合循环系统的基础上，太阳能集热镜场的槽式集热器1作为直接蒸汽发生系统将传统的太阳能热互补的联合循环发电系统产生的未饱和工质水直接加热成饱和蒸汽，一部分进入IPS中压过热器，替代余热锅炉4中部分中压蒸发段吸热来增加底循环出功；同时另一部分作为热源水为制冷机2提供热源，驱动其工作，制冷机2产生的冷冻水进入空气换热器3，冷却燃机压气机AC的进口空气；其中制冷机2中的冷源水流入太阳能集热镜场的槽式集热器1吸热升温，达到180℃后驱动制冷机工作，制冷机中产生的冷冻水通过空气换热器3冷却燃机压气机AC进口空气；在环境温度高于5℃时，制冷机开始工作，冷却后的空气进入燃气轮机压气机AC升压，然后被压缩空气被排入燃气轮机燃烧室CC与燃料进行混合燃烧，产生高温高压烟气进入燃机透平GT做功，最终透平排气排入余热锅炉进行余热再利用；在上述换热过程中，通过调节流向各换热器的工质水流量来适应太阳能随时间的波动变化；随着气象条件的变化，冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统通过调节用于驱动制冷机和替代中压蒸发器IPB的太阳能集热镜场面积比例，来达到太阳能利用率的最大化，以此达到冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统的互补目的。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出了将太阳能同时集成到制冷机和余热锅炉中，不仅减小了环境温度升高对系统性能的不利影响，并且提升了系统的光电转化效率；通过调节用于两部分的太阳能集热镜场面积比例，极大地提高了太阳能的年利用率。附图说明图1为传统的太阳能热互补的联合循环发电系统示意图，作为本专利技术新集成系统的参比系统。图2冷热结合的新型太阳能热互补联合循环集成系统示意图。图中，AC为燃机压气机；CC为燃机燃烧室；GT为燃机透平；HT为汽轮机高压缸；IT为汽轮机中压缸；LT为汽轮机低压缸；LPE为低压省煤器；LPB为低压蒸发器；LPS为低压过热器；IPE为中压省煤器；IPB为中压蒸发器；IPS为中压过热器；HPE1为第一级高压省煤器；HPE2为第二级高压省煤器；HPB为高压蒸发器；HPS为高压过热器；RH为再热器；qb为汽包；nqq为凝汽器；a1-a4为循环泵；1为槽式集热器；2为制冷机；3为空气预热器；4为余热锅炉。具体实施方式本专利技术提供一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，下面结合附图对本专利技术做进一步说明。图2所示为冷热结合的新型太阳能热互补联合循环集成系统示意图。图中所示冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统由太阳能集热镜场的槽式集热器1分别通过热源水管连接制冷机(溴化锂吸收式制冷机)2，通过饱和蒸汽管连接联合循环系统的余热锅炉4中qb2汽包和IPS中压过热器；制冷机2与空气预热器3连接，IPS中压过热器分别连接RH再热器及HT汽轮机高压缸，HT汽轮机高压缸输出分别与HPS高压过热器和空气预热器3连接，由此形成冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统；其中联合循环系统是常规通用结构，具体结构组成不再描述。其中，燃气轮机选择PG9351FA型燃机，余热锅炉采用三压再热余热锅炉。图1所示为传统的太阳能热互补的联合循环发电系统示意图，作为本专利技术新集成系统的参比系统。该传统的太阳能热互补的联合循环发电系统是只与余热锅炉集成的太阳能热互补联合循环系统。其工作流程是空气经燃机压气机AC压缩后进入燃烧室CC与燃料混合燃烧，产生高温高压烟气流经透平GT做功后，排入余热锅炉4进行余热利用；(给)工质水经低压给水泵a3加压后进入低压省煤器LPE，出口工质水分成三股，其中一股经低压蒸发器LPB和qb1汽包后变成饱和蒸汽，再经过低压过热器LPS，吸热变成过热蒸汽与中压缸IT排汽混合通入低压缸LT，带动FDj1发电机发电，做功后的蒸汽流入冷凝器nqq；第二股工质水经中压给水泵a2加压后流经中压省煤器IPE后分为两部分，一部分经qb2汽包进入中压蒸发器IPB，变成饱和蒸汽，然后经qb2汽包流出；另一部分经a4泵进入太阳能镜场被槽式集热器1加热成饱和蒸汽；这两部分饱和蒸汽混合进入中压过热器IPS，完成过冷水到饱和水、饱和蒸汽、过热蒸汽的转化过程，最终和高压缸HT排汽混合进入再热器RH，工质再热后进入中压缸IT；第三股工质水经高压泵a1加压后依次进入第一级高压省煤器HPE1、第二级高压省煤器HPE2、qb3汽包、高压蒸发器HPB、高压过热器HPS，吸收排烟热量成为过热蒸汽，排入高压缸HT；系统运行中始终维持节点温差、接近点温差、热端端差不变。换热过程中，通过调节流向各换热器的工质水流量来适应太阳能随时间的波动变化。图2所示为冷热结合的新型太阳能热互补联合循环集成系统的的互补原理是在燃气蒸汽联合循环系统的基础上，太阳能集热镜场的槽式集热器1作为直接蒸汽发生系统将传统的太阳能热互补的联合循环发电系统产生的未饱和工质水直接加热成饱和蒸汽，一部分进入IPS中压过热器，替代余热锅炉4中部分中压蒸发段吸热来增加底循环出功；同时另一部分作为热源水为制冷机2提供热源，驱动其工作，制冷机2产生的冷冻水进入空气换热器3，冷却燃机压气机AC的进口空气；其中制冷机2中的冷源水流入太阳能集热镜场的槽式集热器1吸热升温，达到180℃后驱动制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统由太阳能集热镜场的槽式集热器(1)分别通过热源水管连接制冷机(2)，通过饱和蒸汽管连接联合循环系统的余热锅炉(4)中qb2汽包和IPS中压过热器；制冷机(2)与空气换热器(3)连接，IPS中压过热器分别连接RH再热器及HT汽轮机高压缸，HT汽轮机高压缸输出分别与HPS高压过热器和空气换热器(3)连接，由此形成冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统；其中联合循环系统是常规通用结构，具体结构组成不再描述。

【技术特征摘要】
1.一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统由太阳能集热镜场的槽式集热器(1)分别通过热源水管连接制冷机(2)，通过饱和蒸汽管连接联合循环系统的余热锅炉(4)中qb2汽包和IPS中压过热器；制冷机(2)与空气换热器(3)连接，IPS中压过热器分别连接RH再热器及HT汽轮机高压缸，HT汽轮机高压缸输出分别与HPS高压过热器和空气换热器(3)连接，由此形成冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统；其中联合循环系统是常规通用结构，具体结构组成不再描述。2.根据权利要求1所述一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述制冷机为溴化锂吸收式制冷机。3.根据权利要求1所述一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述燃气轮机选择PG9351FA型燃机。4.根据权利要求1所述一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统，其特征在于，所述余热锅炉采用三压再热余热锅炉。5.一种冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统的互补方法，其特征在于，所述冷热结合的太阳能热互补联合循环集成系统的互补原理是在燃气蒸汽联合循环系统的基础上，太阳能集热镜场的槽式...

【专利技术属性】
技术研发人员：段立强，吕志鹏，刘玉磊，王振，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11