点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统及其能量分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种点‑线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统及其能量分配方法，包括点聚焦太阳集热场、线聚焦太阳集热场及燃煤发电系统，其中，燃煤发电系统包括锅炉、高温三通阀、高压缸、中压缸、低温三通阀、低压缸、发电机、凝汽器、低压加热器系统、除氧器及高压加热器系统，该系统及其能量分配方法能够实现点‑线聚焦太阳能与燃煤电站的互补，同时实现太阳能与燃煤电站能量品位的梯级利用，达到降低太阳能热发电系统成本和燃煤电站节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】
点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统及其能量分配方法
本专利技术属于太阳能热利用
，涉及点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统及其能量分配方法。
技术介绍
工业革命以来，人类对化石能源进行了大规模的开发和利用，能源危机在全世界范围内逐渐显现，而且气候变暖等环节问题日益突出，各国学者和政府对可再生能源利用和能源结构调整进行了相关研究和应用，太阳能、风能、水能等新能源在一次能源中的比重逐渐增加。太阳能热发电(简称光热)技术作为唯一的非水可再生调节电源日益受到电网和发电公司的关注。太阳能热发电系统部件主要包括集热系统、储热系统和发电系统，技术形式主要包括塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔式等，塔式和碟式属于点聚焦，槽式和线性菲涅尔式属于线聚焦，点聚焦和线聚焦系统中换热工质温度一般分别处于中高温和中低温段，且具有各自的技术特点。目前，国内外已经建成一些光热示范和商业项目，2016年，我国正式确定了首批20个光热示范项目，电站的高初投资使得这批示范项目进展缓慢。我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋决定了我国发电技术主要以燃煤发电为主(占65％以上)，如果将光热技术和燃煤发电技术相结合，形成太阳能与燃煤电站互补发电系统，可以共享燃煤电站发电岛，省却光热电站的发电系统和储能系统，达到降低成本的目的；同时，燃煤电站大容量的特性可以平抑外部太阳辐射对太阳集热系统得热量的扰动，使得太阳集热系统能够连续稳定地运行；再者，将不同类型太阳集热场与燃煤电站进行合理耦合，可以实现能量品位梯级利用，提高电站的光电转换效率。因此，太阳能与燃煤互补(简称光煤互补)发电技术在我国具有广阔的应用前景。目前，一些学者已经对点线聚焦太阳能热发电、点线聚焦光煤互补发电技术进行了研究。中国专利CN200810102204.0提出了一种槽塔结合的双级蓄热太阳能热发电系统，低温槽式集热系统将换热流体加热到中温阶段，再由塔式集热系统加热到高温阶段，发电多余的热量存储于高低温储热罐，该系统是在传统光热电站系统基础上的改进，两个太阳集热场会增加电站的整体投资，且未提出这两种集热场的能量配比关系；中国专利CN201410663019.4提出了一种点-线聚焦耦合集热场太阳能热发电系统，与专利CN200810102204.0类似，线聚焦和点聚焦太阳集热场分别加热中低温和中高温换热流体，发电多余的热量存储于高低温储热罐，同样，该系统也是在传统光热电站系统基础上的改进，两个太阳集热场会增加电站的整体投资，该专利中且未提出这两种集热场的能量配比关系；中国专利CN201310631936.X提出了一种太阳能聚光热发电站，该电站主要包括槽式/菲涅尔集热场、塔式集热场和发电系统等部件，槽式/菲涅尔集热场出口的换热流体直接进入塔式集热场，然后经过发电系统做功，该系统中线聚焦和点聚焦集热场内换热流体流率相同，因为不同时间线聚焦和点聚焦集热场集热性能差异大，需要针对相同流率进行集热场规模配比优化，这在该系统中未涉及；中国专利CN201220362260.X提出了一种槽式与塔式太阳能混合发电系统，包含槽式和塔式集热场，每个集热场配备一套储热系统，槽式集热场加热蒸汽发生系统，塔式集热场加热过热系统，两个集热系统单独运行，然而该系统增加了一套储热系统，会大幅提高电站整体投资，该专利所述系统是在传统光热电站系统基础上的改进，且专利中且未提出这两种集热场的能量配比关系。综上所述，尚未有点-线聚焦太阳能与燃煤互补发电系统相关的研究，现有点-线聚焦太阳能热发电系统仅是在传统光热电站系统基础上的改进，未包含燃煤发电系统，且点-线聚焦集热系统的能量分配方法也尚未有专利提及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统及其能量分配方法，该系统及其能量分配方法能够实现点-线聚焦太阳能与燃煤电站的互补，同时实现太阳能与燃煤电站能量品位的梯级利用。为达到上述目的，本专利技术所述的点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统包括点聚焦太阳集热场、线聚焦太阳集热场及燃煤发电系统，其中，燃煤发电系统包括锅炉、高温三通阀、高压缸、中压缸、低温三通阀、低压缸、发电机、凝汽器、低压加热器系统、除氧器及高压加热器系统；高压加热器系统的吸热侧出口与锅炉的入口相连通，锅炉的主蒸汽出口与高压缸的入口相连通，高压缸的抽汽口与高压加热器系统的放热侧入口相连通，高压缸的排汽口与高温三通阀的入口及高压加热器系统的放热侧入口相连通，高压加热器系统的放热侧出口与除氧器的入口相连通，高温三通阀的第一个出口与点聚焦太阳集热场的吸热侧入口相连通，点聚焦太阳集热场的吸热侧出口与高温三通阀的第二个出口通过管道并管后与锅炉的再热侧入口相连通，锅炉的再热侧出口与中压缸的入口相连通，中压缸的抽汽口与高压加热器系统的放热侧入口相连通，中压缸的排汽口与除氧器的入口及低温三通阀的入口相连通，低温三通阀的第一个出口与线聚焦太阳集热场的吸热侧入口相连通，低温三通阀的第二个出口及线聚焦太阳集热场的吸热侧出口与低压缸的入口相连通，低压缸的抽汽口与低压加热器系统的放热侧入口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器的入口相连通，低压加热器系统的放热侧出口与凝汽器的入口相连通，凝汽器的出口经低压加热器系统的吸热侧后与除氧器的入口相连通，除氧器的出口与高压加热器系统的吸热侧入口相连通；发电机与高压缸、中压缸及低压缸同轴布置。所述点聚焦太阳集热场包括点聚焦太阳能集热系统及高温换热器，其中，点聚焦太阳能集热系统的工质出口与高温换热器的放热侧入口相连通，高温换热器的放热侧出口与点聚焦太阳能集热系统的工质入口相连通，高温换热器的吸热侧入口与高温三通阀的第一个入口相连通，高温换热器的吸热侧出口与锅炉的再热侧入口相连通。所述线聚焦太阳集热场包括线聚焦太阳能集热系统及低温换热器，其中，线聚焦太阳能集热系统的工质出口与低温换热器的放热侧入口相连通，线聚焦太阳能集热系统的工质入口与低温换热器的放热侧出口相连通，低温换热器的吸热侧入口与低温三通阀的第一个出口相连通，低温换热器的吸热侧出口与低压缸的入口相连通。点聚焦太阳能集热系统为塔式结构。线聚焦太阳能集热系统为槽式结构及线性菲涅尔式结构中的一种或两者的组合。本专利技术所述点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统的能量分配方法包括以下步骤：1)根据燃煤发电系统在100％THA、75％THA、50％THA和40％THA的工况下再热蒸汽、中压缸出口蒸汽及调整后的低压缸入口蒸汽温度、压力及流量，确定各工况下再热蒸汽及中压缸排汽热需求，并分别取平均值Q1和Q2；2)在相同地理位置及气象条件下，点聚焦太阳能集热系统的光热效率呈现夏天低冬天高的分布，线聚焦太阳能集热系统的光热效率呈现夏天高冬天低的分布，选取太阳能热发电站设计点DNI的太阳直射辐射量I，点聚焦太阳能集热系统在太阳辐射为I-100(W/m2)、I-50(W/m2)、I(W/m2)、I+50(W/m2)及I+100(W/m2)时的效率分别为ηTS1、ηTS2、ηTS3、ηTS4和ηTS5，线聚焦太阳能集热系统在太阳辐射为I-100(W/m2)、I-50(W/m2)、I(W/m2)、I+50(W/m2)及I+100(W/m2)时的效率分别为ηPW1、ηPW2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点‑线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于，包括点聚焦太阳集热场(1)、线聚焦太阳集热场(2)及燃煤发电系统(3)，其中，燃煤发电系统(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)、发电机(307)、凝汽器(308)、低压加热器系统(309)、除氧器(310)及高压加热器系统(311)；高压加热器系统(311)的吸热侧出口与锅炉(301)的入口相连通，锅炉(301)的主蒸汽出口与高压缸(303)的入口相连通，高压缸(303)的抽汽口与高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，高压缸(303)的排汽口与高温三通阀(302)的入口及高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，高压加热器系统(311)的放热侧出口与除氧器(310)的入口相连通，高温三通阀(302)的第一个出口与点聚焦太阳集热场(1)的吸热侧入口相连通，点聚焦太阳集热场(1)的吸热侧出口与高温三通阀(302)的第二个出口通过管道并管后与锅炉(301)的再热侧入口相连通，锅炉(301)的再热侧出口与中压缸(304)的入口相连通，中压缸(304)的抽汽口与高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，中压缸(304)的排汽口与除氧器(310)的入口及低温三通阀(305)的入口相连通，低温三通阀(305)的第一个出口与线聚焦太阳集热场(2)的吸热侧入口相连通，低温三通阀(305)的第二个出口及线聚焦太阳集热场(2)的吸热侧出口与低压缸(306)的入口相连通，低压缸(306)的抽汽口与低压加热器系统(309)的放热侧入口相连通，低压缸(306)的排汽口与凝汽器(308)的入口相连通，低压加热器系统(309)的放热侧出口与凝汽器(308)的入口相连通，凝汽器(308)的出口经低压加热器系统(309)的吸热侧后与除氧器(310)的入口相连通，除氧器(310)的出口与高压加热器系统(311)的吸热侧入口相连通；发电机(307)与高压缸(303)、中压缸(304)及低压缸(306)同轴布置。...

【技术特征摘要】
1.一种点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于，包括点聚焦太阳集热场(1)、线聚焦太阳集热场(2)及燃煤发电系统(3)，其中，燃煤发电系统(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)、发电机(307)、凝汽器(308)、低压加热器系统(309)、除氧器(310)及高压加热器系统(311)；高压加热器系统(311)的吸热侧出口与锅炉(301)的入口相连通，锅炉(301)的主蒸汽出口与高压缸(303)的入口相连通，高压缸(303)的抽汽口与高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，高压缸(303)的排汽口与高温三通阀(302)的入口及高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，高压加热器系统(311)的放热侧出口与除氧器(310)的入口相连通，高温三通阀(302)的第一个出口与点聚焦太阳集热场(1)的吸热侧入口相连通，点聚焦太阳集热场(1)的吸热侧出口与高温三通阀(302)的第二个出口通过管道并管后与锅炉(301)的再热侧入口相连通，锅炉(301)的再热侧出口与中压缸(304)的入口相连通，中压缸(304)的抽汽口与高压加热器系统(311)的放热侧入口相连通，中压缸(304)的排汽口与除氧器(310)的入口及低温三通阀(305)的入口相连通，低温三通阀(305)的第一个出口与线聚焦太阳集热场(2)的吸热侧入口相连通，低温三通阀(305)的第二个出口及线聚焦太阳集热场(2)的吸热侧出口与低压缸(306)的入口相连通，低压缸(306)的抽汽口与低压加热器系统(309)的放热侧入口相连通，低压缸(306)的排汽口与凝汽器(308)的入口相连通，低压加热器系统(309)的放热侧出口与凝汽器(308)的入口相连通，凝汽器(308)的出口经低压加热器系统(309)的吸热侧后与除氧器(310)的入口相连通，除氧器(310)的出口与高压加热器系统(311)的吸热侧入口相连通；发电机(307)与高压缸(303)、中压缸(304)及低压缸(306)同轴布置。2.根据权利要求1所述的点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于，所述点聚焦太阳集热场(1)包括点聚焦太阳能集热系统(101)及高温换热器(102)，其中，点聚焦太阳能集热系统(101)的工质出口与高温换热器(102)的放热侧入口相连通，高温换热器(102)的放热侧出口与点聚焦太阳能集热系统(101)的工质入口相连通，高温换热器(102)的吸热侧入口与高温三通阀(302)的第一个入口相连通，高温换热器(102)的吸热侧出口与锅炉(301)的再热侧入口相连通。3.根据权利要求1所述的点-线聚焦太阳能与燃煤电站互补发电系统，其特征在于，所述线聚焦太阳...

【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