一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统系统包括：干热岩循环子系统、光热循环子系统和发电子系统，光热循环子系统，所述光热循环子系统包括光热工质泵、集热器、和储热单元；集热器的出口分为两路，一路与高温换热器的第一进口连接，高温换热器的第一出口与集热器的进口连接；集热器的出口另一路与储热单元连接用于光线充足时进行多余热量的储存，储热单元还与高温换热器连接用于无光照时与对高温换热器的介质进行预热；三个系统协同，循环往复，即实现了具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统连续发电。该系统有效解决了单纯干热岩发电温度低、光热发电成本高、占地面积大等问题。

A photo thermal coupling power generation system with thermal storage function in dry hot rock

【技术实现步骤摘要】
一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统
本技术涉及可再生能源发电
，具体涉及一种干热岩与光热耦合发电系统。
技术介绍
能源是国民经济发展的重要基础。大量使用煤炭等化石能源存在如下两方面问题：一方面，由于化石能源的不可再生性，随着时间的推移终会消耗殆尽；另一方面，化石能源的使用会产生大量二氧化碳，同时也伴随产生大量如硫化物、氮氧化物等污染物，造成严重的环境问题。因此，发展新能源以逐步取代传统化石能源成为必然趋势。随着用能方式的多样化，干热岩和光热资源由于总量丰富、环境友好、可再生等优点，越来越受到青睐。然而，无论地热还是光热资源，由于资源禀赋、开发利用技术条件的不同，均存在技术不成熟、发电效率低、投资高等一系列问题。
技术实现思路
针对现有技术中干热岩和光热无法高效利用和投资高的问题，本技术在充分研究现有地热和太阳能发电系统的基础上，提出了一种新型具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，充分利用了干热岩和光热的优点，有效解决了如单纯干热岩发电温度低、发电成本高、占地面积大等问题，且系统稳定、高效、环保。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，包括：干热岩循环子系统，所述干热岩循环子系统包括干热岩缓冲罐、注入泵、干热岩注入井、干热岩回收井及回热器，干热岩压裂带上的干热岩回收井连接低温换热器的第一进口，低温换热器的第一出口连接回热器的第一进口，回热器的第一出口依次连接干热岩缓冲罐、注入泵和干热岩注入井；光热循环子系统，所述光热循环子系统包括集热器、和储热单元；集热器的出口分为两路，一路与高温换热器的第一进口连接，高温换热器的第一出口与集热器的进口连接；储热单元与高温换热器并联连接，用于光线充足时进行多余热量的储存；储热单元还与高温换热器连接用于无光照时与对高温换热器的介质进行加热；和发电子系统，所述发电子系统包括透平、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵；高温换热器的第二出口依次连接透平、凝汽器及凝结水泵；凝结水泵连接回热器的第二进口，回热器的第二出口依次连接除氧器和给水泵；给水泵连接低温换热器的第二进口，低温换热器的第二出口连接高温换热器的第二进口。优选地，当储热介质与镜场循环工质不同时，所述储热单元包括储热换热器、热罐和冷罐；集热器的出口与储热换热器的第一接口连接，储热换热器的第二接口分为两路，一路通过光热工质泵连接集热器的进口；另一路连接高温换热器第一出口；储热换热器的第三接口与热罐的旁路管道和主路管道均连接；热罐的主路管道上设置有热罐熔盐泵；储热换热器的第四接口与冷罐的旁路管道和主路管道均连接；冷罐的主路管道上设置有冷罐熔盐泵。优选地，集热器的出口设置有第二阀门，第二阀门出口分为两路，一路与高温换热器的第一进口连接；另一路与储热换热器的第一接口连接，储热换热器的第二接口分为两路，一路通过第四阀门连接集热器的进口，集热器的进口上设置有阀门；另一路通过第三阀门连接光热工质泵进口母管；高温换热器第一出口连接光热工质泵的进口母管；热罐的主路管道上设置有热罐主路阀，热罐的旁路管道上设置有热罐旁路阀；冷罐的主路管道上设置有冷罐主路阀，冷罐的旁路管道上设置有冷罐旁路阀。优选地，所述光热工质泵所在的管道上还旁路设置有光热稳压罐。优选地，当储热介质与镜场循环工质相同时，所述储热单元包括热罐和冷罐；集热器的出口与热罐的旁路管道连接，热罐的主路管道通过热罐熔盐泵与高温换热器的第一进口连接；高温换热器的第一出口与冷罐的旁路管道连接，冷罐的主路管道通过冷罐熔盐泵与集热器的进口连接。优选地，集热器的出口设置有第二阀门，第二阀门出口分为两路，一路与高温换热器的第一进口连接；另一路与热罐的旁路管道和主路管道均连接，热罐的主路管道上设置有热罐主路阀，热罐的旁路管道上设置有热罐旁路阀；高温换热器的第一出口分为两路，一路通过第一阀门、光热工质泵与集热器的进口连接；高温换热器第一出口的另一路与冷罐的旁路管道和主路管道均连接，冷罐的主路管道通过第四阀门连接集热器的进口，冷罐的主路管道上设置有冷罐主路阀，冷罐的旁路管道上设置有冷罐旁路阀。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术针对干热岩资源温度较低、光热资源能够产生较高温度的特点，提出了一种高、低温搭配的具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，将中低温干热岩与高温光热系统相结合，充分利用了两种资源的优势，使系统具有较高效率。采用中低温干热岩将给水加热至200℃左右，然后进入光热系统加热，可以有效减小光热镜场规模，节约用钢量及占地面积。中低温干热岩和高温光热资源均为可再生绿色能源，环境友好且取之不尽用之不竭。无论干热岩循环子系统还是光热循环子系统，每个子系统均可以采用多种循环工质。有效解决了如单纯干热岩、光热发电温度低、成本高、占地面积大等问题，且系统稳定、高效、环保。进一步，通过增加储能单元，使发电系统能够连续稳定地输出电能。附图说明图1是储热介质与镜场循环工质不同的具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统示意图。图2是储热介质与镜场循环工质相同的具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统示意图。图中代号含义：1-干热岩缓冲罐；2-注入泵；3-干热岩注入井；4-干热岩压裂带；5-干热岩回收井；6-低温换热器；7-回热器；8-光热工质泵；9-第一阀门；10-集热器；11-第二阀门；12-高温换热器；13-储热换热器；14-第三阀门；15-光热稳压罐；16-第四阀门；17-热罐；18-热罐熔盐泵；19-热罐主路阀；20-热罐旁路阀；21-冷罐；22-冷罐熔盐泵；23-冷罐主路阀；24-冷罐旁路阀；25-透平；26-发电机；27-凝汽器；28-凝结水泵；29-除氧器；30-给水泵。具体实施方式下面结合附图对本技术的结构和工作原理作进一步详细说明。本技术一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，包括：干热岩循环子系统，所述干热岩循环子系统包括干热岩缓冲罐1、注入泵2、干热岩注入井3、干热岩回收井5及回热器7，干热岩压裂带4上的干热岩回收井5连接低温换热器6的第一进口，低温换热器6的第一出口连接回热器7的第一进口，回热器7的第一出口依次连接干热岩缓冲罐1、注入泵2和干热岩注入井3；光热循环子系统，所述光热循环子系统包括集热器10、和储热单元；集热器10的出口分为两路，一路与高温换热器12的第一进口连接，高温换热器12的第一出口与集热器10的进口连接；储热单元与高温换热器12并联连接，用于光线充足时进行多余热量的储存，储热单元还与高温换热器12连接用于无光照时与对高温换热器12的介质进行加热；发电子系统，所述发电子系统包括透平25、发电机26、凝汽器27、凝结水泵28、除氧器29和给水泵30；高温换热器12的第二出口依次连接透平25、凝汽器27及凝结水泵28；凝结水泵28连接回热器7的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，其特征在于，包括：/n干热岩循环子系统，所述干热岩循环子系统包括干热岩缓冲罐(1)、注入泵(2)、干热岩注入井(3)、干热岩回收井(5)及回热器(7)，干热岩压裂带(4)上的干热岩回收井(5)连接低温换热器(6)的第一进口，低温换热器(6)的第一出口连接回热器(7)的第一进口，回热器(7)的第一出口依次连接干热岩缓冲罐(1)、注入泵(2)和干热岩注入井(3)；/n光热循环子系统，所述光热循环子系统包括集热器(10)、和储热单元；集热器(10)的出口分为两路，一路与高温换热器(12)的第一进口连接，高温换热器(12)的第一出口与集热器(10)的进口连接；储热单元与高温换热器(12)并联连接，用于光线充足时进行多余热量的储存；储热单元还与高温换热器(12)连接用于无光照时与对高温换热器(12)的介质进行加热；/n和发电子系统，所述发电子系统包括透平(25)、发电机(26)、凝汽器(27)、凝结水泵(28)、除氧器(29)和给水泵(30)；高温换热器(12)的第二出口依次连接透平(25)、凝汽器(27)及凝结水泵(28)；凝结水泵(28)连接回热器(7)的第二进口，回热器(7)的第二出口依次连接除氧器(29)和给水泵(30)；给水泵(30)连接低温换热器(6)的第二进口，低温换热器(6)的第二出口连接高温换热器(12)的第二进口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，其特征在于，包括：
干热岩循环子系统，所述干热岩循环子系统包括干热岩缓冲罐(1)、注入泵(2)、干热岩注入井(3)、干热岩回收井(5)及回热器(7)，干热岩压裂带(4)上的干热岩回收井(5)连接低温换热器(6)的第一进口，低温换热器(6)的第一出口连接回热器(7)的第一进口，回热器(7)的第一出口依次连接干热岩缓冲罐(1)、注入泵(2)和干热岩注入井(3)；
光热循环子系统，所述光热循环子系统包括集热器(10)、和储热单元；集热器(10)的出口分为两路，一路与高温换热器(12)的第一进口连接，高温换热器(12)的第一出口与集热器(10)的进口连接；储热单元与高温换热器(12)并联连接，用于光线充足时进行多余热量的储存；储热单元还与高温换热器(12)连接用于无光照时与对高温换热器(12)的介质进行加热；
和发电子系统，所述发电子系统包括透平(25)、发电机(26)、凝汽器(27)、凝结水泵(28)、除氧器(29)和给水泵(30)；高温换热器(12)的第二出口依次连接透平(25)、凝汽器(27)及凝结水泵(28)；凝结水泵(28)连接回热器(7)的第二进口，回热器(7)的第二出口依次连接除氧器(29)和给水泵(30)；给水泵(30)连接低温换热器(6)的第二进口，低温换热器(6)的第二出口连接高温换热器(12)的第二进口。


2.根据权利要求1所述的具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，其特征在于，当储热介质与镜场循环工质不同时，所述储热单元包括储热换热器(13)、热罐(17)和冷罐(21)；
集热器(10)的出口与储热换热器(13)的第一接口连接，储热换热器(13)的第二接口分为两路，一路通过光热工质泵(8)连接集热器(10)的进口；另一路连接高温换热器(12)第一出口；
储热换热器(13)的第三接口与热罐(17)的旁路管道和主路管道均连接；热罐(17)的主路管道上设置有热罐熔盐泵(18)；
储热换热器(13)的第四接口与冷罐(21)的旁路管道和主路管道均连接；冷罐(21)的主路管道上设置有冷罐熔盐泵(22)。


3.根据权利要求2所述的具有储热功能的干热岩光热耦合发电系统，其特征在于，集...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁瑞山，宋江文，刘伟，王浩，韩卫发，李晗，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61