一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统，属于能源与环境技术领域。本发明专利技术包括传热流体循环回路、生物质燃烧炉排烟回路、供热热水回路、冷却回路；还包括高温级有机朗肯循环回路、低温级有机郎肯循环回路、太阳能电池冷却/有机介质预热器，且高温与传热流体循环回路连接，低温级有机郎肯循环回路与高温级有机朗肯循环回路连接，冷却回路与低温级有机郎肯循环回路连接。本发明专利技术采用两级复叠式有机朗肯循环，可实现对热量的梯级利用，能大大降低成本，提高能量的利用效率，能提高光伏发电效率，节约材料及成本，便于实现个性化的分布式发电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统，属于能源与环境

技术介绍
电力生产在现代生产生活中扮演着越来越重要的角色。一个世纪以来，电力工业严重依赖于化石燃料，虽然近年来随着超临界朗肯循环等技术的应用，煤电效率逐步提高 (现在世界上最新技术已经能达到近50%的热效率)，但电力工业依然是二氧化碳及二氧化硫严重环境污染物主要的排放源，同时随着石化燃料的枯竭，开采的成本和难度会越来越大，因此加大对新能源开发的力度，减少对化石燃料的依赖，使用更清洁的能源是现在人类的必然选择。太阳作为世界上最丰富的永久能源，其一月之内辐射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在内的所有不可再生能源总储量的10倍之多，因此，研究太阳能发电技术对我国乃至全人类的持续发展有重要意义。太阳能发电按转换方式的不同，可分为光伏发电及光-热-电两种方式。随着光伏材料(晶材料或非晶材料)生产工艺的日臻完善，光伏发电系统的成本逐渐降低，光伏发电技术也得到越来越多的产业化应用，但如何提高发电效率及降低材料的消耗量依然是一个重大课题。为了提高太阳能光伏发电的效率，同时减少电池材料的消耗，其中的重要举措是采用聚光光伏发电，太阳能聚光光伏发电相比于普通的太阳能光伏发电，聚光光伏发电的光电转换效率极大的提高，能产生更多的电能，并且能大幅度降低光电池硅材料与非硅材料的用量，有效降低发电成本。但是聚光光伏发电在高效率将光能转换为电能的同时会产生热能，而这些热量会导致硅片的温度升高，从而降低发电效率和硅片的使用寿命，为了降低硅片温度，常规的方法是使用散热片将热量直接排放到环境中去，这种方法不仅散热效果不够理想，而且造成了热量的直接浪费。同时，我国还有丰富的生物质资源，其内含有可燃成分的固体废物，若这些废弃物不合理加以回收利用，便会成为环害物质，因此，生物质的洁净燃烧技术也逐步实现定型市场化。为了高效利用工业余热、太阳能与生物质热能发电，有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)越来越受到重视。ORC技术可广泛地应用于各种低温热能发电领域。迄今为止，有机朗肯循环(ORC)技术已被普遍确认为是用以实现中低温热能动力转化的最有效的技术。因此，本专利技术有效地将聚光光伏电池发电与有机朗肯循环发电偶合起来，实现太阳能与生物质热能梯级利用，通过太阳能与生物质热能之间的优势互补，确保能源转化系统的稳定性与高效性，同时本系统采用了两级复叠式有机朗肯循环，提高发电效率以及总的发电量，能有效降低发电成本，有望成为构建分布式能源供应系统的重要技术措施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统，其是利用光伏电池及有机朗循环进行热电联供，高效梯级利用生物质能、太阳能，以解决环境污染、能源利用率低、发电效率低等问题。本专利技术按以下技术方案实现一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统，包括传热流体循环回路、生物质燃烧炉排烟回路、供热热水回路、冷却回路；生物质燃烧炉排烟回路一端与传热流体循环回路连接，另一端与供热热水回路连接，其特征在于还包括高温级有机朗肯循环回路、低温级有机郎肯循环回路、太阳能电池冷却/有机介质预热器12，且高温级有机朗肯循环回路通过传热流体循环回路中设有的蒸发器2与传热流体循环回路连接，而低温级有机郎肯循环回路通过太阳能电池冷却/有机介质预热器12与高温级有机朗肯循环回路连接，采用两级复叠式有机朗肯循环，高温级有机朗肯循环回路采用生物质热能作驱动热源，其冷端排热作为低温级有机郎肯循环回路的补热热源，用光伏电池板的排热预热低温级有机郎肯循环回路的循环工质，可提高生物质热能及聚光光伏电池排热的发电效率，冷却回路与低温级有机郎肯循环回路连接。所述传热流体循环回路包括生物质燃烧炉I、蒸发器2、传热流体循环泵3、传热流体/排烟换热器4及管路，生物质燃烧炉I通过管道与蒸发器2连接，传热流体循环泵3通过管道连接于蒸发器2出口与传热流体/排烟换热器4之间，传热流体/排烟换热器4与生物质燃烧炉I通过管路连接。所述高温级有机朗肯循环回路包括透平I 5、发电机I 6、回热器I 7、冷凝/蒸发器8、储液罐I 9、加压泵I 10及管路；透平I 5—端通过管路与传热流体循环回中的蒸发器2连接，另一端与发电机I 6连接，回热器I 7—端通过管路、透平I 5与蒸发器2连接， 另一端通过管路与冷凝/蒸发器8连接，冷凝/蒸发器8与储液罐I 9连接，加压泵I 10 一端与储液罐I 9连接，另一端通过回热器I 7与蒸发器2连接。所述低温级有机郎肯循环回路包括透平II 23、发电机II 24、回热器II 25、储液罐 II 26、加压泵II 27、冷凝器11、太阳能电池冷却/有机介质预热器12及管路；透平II 23与发电机II 24连接，低温级有机郎肯循环回路中的透透平II 23通过管路与高温级有机朗肯循环回路中的冷凝/蒸发器8连接，回热器II 25—端通过管路、透平II 23与高温级有机朗肯循环回路中的冷凝/蒸发器8连接，另一端通过管路与冷凝器11连接，储液罐II 26通过管路与冷凝器11连接，加压泵II 27—端与储液罐II 26连接，另一端通过回热器II 25、太阳能电池冷却/有机介质预热器12与高温级有机朗肯循环回路中的冷凝/蒸发器8连接。所述生物质燃烧炉排烟回路包括空气预热器13、供热水预热器14、排烟风机15 ； 空气预热器13 —端与传热流体循环回路中的传热流体/排烟换热器4连接，另一端与供热水预热器14连接，排烟风机15与供热水预热器14连接；供热热水回路包括回水泵16及用户，回水泵16通过生物质燃烧炉排烟回路中的供热水预热器14与用户连接；冷却水回路包括冷却塔17、冷却水泵18 ;冷却水泵18通过低温级有机郎肯循环回路中的冷凝器11与冷却塔17连接。所述太阳能电池冷却/有机介质预热器12包括聚光设备19、波纹翅片20、太阳能电池21、冷却槽形流道22 ;波纹翅片20安装在冷却槽形流道22内，太阳能电池21安装在冷却槽形流道22上，聚光设备19与太阳能电池21连接。所述生物质燃烧炉I内的燃烧物为生物柴油、生物质气化可燃气、燃料柴油、重油、甲醇、乙醇、甲烷、天然气、煤气、二甲醚中的任一种或几种的任意混合物。所述高温级有机朗肯循环回路中的循环工质为R123、R245fa、甲苯、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、环戊烷、 庚烧、R113、R11、环己烧、本、邻_■甲本、乙基本、6甲基2娃氧烧、8甲基3娃氧烧、10甲基4 硅氧烷、12甲基5硅氧烷中的任一种或几种的任意混合物。所述低温级有机郎肯循环回路中的循环工质为 R143a、R290、氨、CO2, R22、R125、R236fa、R236ea、R134a 与 R227ea 中的任一种或几种的任意混合物。所述传热流 体循环回路与高温级有机郎肯循环回路之间采用直接接触式换热，可简化设备、提高换热效率。—种光伏与有机郎肯循环稱合热电联供系统的工作原理为传热流体循环回路， 从蒸发器2出来的传热流体，经传热流体循环泵3加压后进入传热流体/排烟换热器4，在里面经过生物质燃烧炉I排出的高温烟气预热后进入生物质燃烧炉I进行加热，经过燃烧炉I加热的高温传热流体进入蒸发器2与高温级有机朗肯循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏与有机郎肯循环耦合热电联供系统，包括传热流体循环回路、生物质燃烧炉排烟回路、供热热水回路、冷却回路；生物质燃烧炉排烟回路一端与传热流体循环回路连接，另一端与供热热水回路连接，其特征在于：还包括高温级有机朗肯循环回路、低温级有机郎肯循环回路、太阳能电池冷却/有机介质预热器（12），且高温级有机朗肯循环回路通过传热流体循环回路中设有的蒸发器（2）与传热流体循环回路连接，而低温级有机郎肯循环回路通过太阳能电池冷却/有机介质预热器（12）与高温级有机朗肯循环回路连接，冷却回路与低温级有机郎肯循环回路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，葛众，王辉涛，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：