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一种多级 太阳能与其他 能源互补热发电及多联产系统

阅读：747发布：2023-01-17

专利汇可以提供一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，包括太阳能集热模块、油泵、燃气集热模块、汽轮机发电机、凝气机和储电模块，所述太阳能集热模块、燃气集热模块和汽轮机发电机的输出端均与所述储电模块连接，所述储电模块的设置用于储存所述太阳能集热模块和燃气集热模块热能转换的电能；所述太阳能集热模块的热能输出端连接热交换器的热能输入端；本发明提供的太阳能热发电系统的预热系统增加了太阳能搜集装置，将早晨较弱的太阳光投射到太阳能接收板上，用于预热太阳能接收板，较好的利用了太阳能量，减少了伴热设备的能耗，降低了建设成本。，下面是一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，包括太阳能集热模块（1）、油泵（2）、燃气集热模块（6）、汽轮机发电机（7）、凝气机（8）和储电模块（10），所述太阳能集热模块（1）、燃气集热模块（6）和汽轮机发电机（7）的输出端均与所述储电模块（10）连接，所述储电模块（10）的设置用于储存所述太阳能集热模块（1）和燃气集热模块（6）热能转换的电能；所述太阳能集热模块（1）的热能输出端连接热交换器（3）的热能输入端，热交换器（3）的低温导热油输出端通过油泵（2）连接太阳能集热模块（1）的低温导热油输入端，热交换器（3）的蒸汽输出端连接蒸汽轮机（4）的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机（4）的乏汽输出端依次经过汽轮机发电机（7）和凝气机（8）连接给水泵（9）的输入端，给水泵（9）为升压泵，给水泵（9）的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器（3）的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（4）的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（4）的低压蒸汽输入端。
2.根据权利要求1所述的多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，热交换器（3）由预热器、蒸汽发生器和过热器依次连接组成；所述预热器的进水端连接给水泵（9）的输出端，预热器的出水端连接蒸汽发生器的输入端；所述蒸汽发生器的输出端通过过热器连接蒸汽轮机（4）的低压蒸汽输入端；所述过热器的高温油输入端连接太阳能集热模块（1）的高温油输出端，过热器的高温油输出端通过蒸汽发生器的热交换介质回路连接预热器的热交换介质回路输入端，所述预热器的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵（2）连接太阳能集热模块（1）的低温油输入端；形成太阳能集热模块（1）的热交换器循环回路。
3.根据权利要求1所述的多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，所述燃气集热模块（6）由燃机发电机（13）的燃烧室（11）、燃气轮机（12）和压气机（14）构成，压气机（14）的进气端连通空气、出气端连通燃烧室（11）的空气输入端，燃烧室（11）的燃气输入端外接天然气，燃烧室（11）的高温烟气输出端连接燃气轮机（12）的输入端，燃气轮机（12）的动力输出端连接燃机发电机（13）的动力输入端，以驱动燃机发电机（13）发电；燃气轮机（12）的高温烟气输出端连接余热锅炉（5）的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉（5）的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（4）的高压蒸汽输入端，余热锅炉（5）的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机（4）的低压蒸汽输入端；余热锅炉（5）的循环水输入端连接给水泵（9）的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端；所述余热锅炉（5）的废气输出端连接烟囱的烟气输入端，构成废气排放结构。
4.根据权利要求1所述的多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，所述太阳能集热模块（1）包括太阳能搜集装置（15）、太阳能接收板（16）、热工质罐（17）、换热仓（18）、冷工质罐（19）和冷工质罐（20），其中：所述太阳能接收板（16）的；两端通过管道系统连接；热工质罐（17）、换热仓（18）和冷工质罐（19）依次串联到管道系统中，冷工质罐（19）的工质进入太阳能接收板（16）中，在太阳能接收板（16）中被加热，达到预设温度后，进入热工质罐（17）中，然后进入换热仓（18）中进行热量交换，进行热量交换后又回到冷工质罐（19）中；管道系统或换热仓（18）的外壁设置有伴热设备。
5.根据权利要求4所述的多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，太阳高度角和DNI较低，如果此时将工质送入太阳能接收板（16）中进行加热，无法达到后端工艺所需温度，并且，由于太阳能接收板（16）无法有效保温，所以用电或其他常规方法产热去预热如此巨大的散热体，必定存在预热效果不佳，能耗过大的问题；太阳高度角和DNI较低的太阳辐射，无法满足工质大量吸热的要求，但用来对未注入工质的太阳能接收板（16）进行预热，则能量十分可观；本发明的预热系统利用太阳能搜集装置（15）将早晨比较弱的太阳光投射到太阳能接收板（16）上，用于对其进行预热，有效利用了太阳光能量，降低了预热功耗；换热仓（18）的两端分别与冷工质罐（20）的两端相连，预热完成后，开启冷工质罐（20），即可利用换热仓（18）生的高温高压蒸汽进行发电。
6.根据权利要求4所述的多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，其特征在于，所述伴热设备为电伴热和/或蒸汽伴热。

说明书全文

一种多级太阳能与其他 能源互补热发电及多联产系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热电联产系统，具体是一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统。

背景技术

[0002] 现有的太阳能是一种清洁的可再生能源，取之不尽，用之不竭。我国是一个太阳能储量较丰富的国家，尤其是西北地区，如西藏、新疆、青海以及内蒙古地区，具有丰富的太阳能资源，再加上这些地人口密度较低，土地平坦，为建设光热电站提供了有利条件。在沙地、戈壁滩、荒漠地等建设太阳热发电电厂，不仅可以生产清洁的绿色能源，在冬季太阳光照不足的情况下，还可以为周边居民供暖。采用丰富而相对较为清洁的天然气作为辅助能源，对环境危害小，控制得当的话导热油的使用也不会对环境造成污染。

[0003] 太阳能发电主要有光伏和光热两种，光伏发电需要硅或其他特殊材料进行发电，光热发电有槽式、塔式和蝶式。热电主要是大规模的发电，而且主要是单级发电系统，这样的发电系统，主要还是依据传统的煤发电原理实现的发电，缺乏对动态的太阳能热源的适应，除此之外，由于主要的太阳能发电的采集温度单一，因而不需要也没有多级发电系统，因而不能将中国领先的低温热水技术和产业应用于此领域，同时现有的太阳能热发电缺乏小规模、家庭化、低成本化的热发电系统，同时现有的太阳能真空集热管主要应用于太阳能热水器，由于采集温度低，直接发电效率低，因而限制了其应用。分布式能源系统是指将能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户端，来双向传输冷、热、电能。由于可以提高能源利用率和供电安全性，实现按需供能以及为用户提供更多选择，分布式能源系统成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。分布式能源系统的能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电系统。发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能，而近50%的热能流失，传输环节损耗近10%的热能。而且，当前20%的发电装机容量只用于满足用电高峰期的需求。因此，这些发电机组运行时间仅占全部机组运行时间的5%，发电量仅占发电总量的1%。由于只依靠几条主要线路传输电力，集中供电系统的供电线路拥堵问题日益凸显。电力供应过剩迫使公用事业单位依靠污染性更高和效率更低的能源发电来满足用电高峰期需求，而不是简单地将剩余电力从需求量低的市场重新配送至需求量高的市场，从而造成能源利用率更为低下。然而，分布式热电联产机组都是采用传统能源实现的热电联产，而且没有蓄热型的热电联产机组，这样障碍了新能源及热电联产机组的应用。太阳能分布式热发电系统是针对太阳能采集面积大采用的发电方式，但是多级的分布式太阳能发电系统如何进行，需要进行研究。同时由于太阳能的波动特征以及不确定特征，因而不能实现连续稳定的发电，但是，发电后并网又需要稳定的电源，否则将对电网的稳定性和可靠性造成威胁，因而需要稳定的太阳能发电。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，包括太阳能集热模块、油泵、燃气集热模块、汽轮机发电机、凝气机和储电模块，所述太阳能集热模块、燃气集热模块和汽轮机发电机的输出端均与所述储电模块连接，所述储电模块的设置用于储存所述太阳能集热模块和燃气集热模块热能转换的电能；所述太阳能集热模块的热能输出端连接热交换器的热能输入端，热交换器的低温导热油输出端通过油泵连接太阳能集热模块的低温导热油输入端，热交换器的蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机的乏汽输出端依次经过汽轮机发电机和凝气机连接给水泵的输入端，给水泵为升压泵，给水泵的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端。

[0006] 作为本发明进一步的方案：热交换器由预热器、蒸汽发生器和过热器依次连接组成；所述预热器的进水端连接给水泵的输出端，预热器的出水端连接蒸汽发生器的输入端；所述蒸汽发生器的输出端通过过热器连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；所述过热器的高温油输入端连接太阳能集热模块的高温油输出端，过热器的高温油输出端通过蒸汽发生器的热交换介质回路连接预热器的热交换介质回路输入端，所述预热器的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵连接太阳能集热模块的低温油输入端；形成太阳能集热模块的热交换器循环回路。

[0007] 作为本发明再进一步的方案：所述燃气集热模块由燃机发电机的燃烧室、燃气轮机和压气机构成，压气机的进气端连通空气、出气端连通燃烧室的空气输入端，燃烧室的燃气输入端外接天然气，燃烧室的高温烟气输出端连接燃气轮机的输入端，燃气轮机的动力输出端连接燃机发电机的动力输入端，以驱动燃机发电机发电；燃气轮机的高温烟气输出端连接余热锅炉的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的高压蒸汽输入端，余热锅炉的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机的低压蒸汽输入端；余热锅炉的循环水输入端连接给水泵的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端；所述余热锅炉的废气输出端连接烟囱的烟气输入端，构成废气排放结构。

[0008] 作为本发明再进一步的方案：所述太阳能集热模块包括太阳能搜集装置、太阳能接收板、热工质罐、换热仓、冷工质罐和冷工质罐，其中：所述太阳能接收板的；两端通过管道系统连接；热工质罐、换热仓和冷工质罐依次串联到管道系统中，冷工质罐的工质进入太阳能接收板中，在太阳能接收板中被加热，达到预设温度后，进入热工质罐中，然后进入换热仓中进行热量交换，进行热量交换后又回到冷工质罐中；管道系统或换热仓的外壁设置有伴热设备。

[0009] 作为本发明再进一步的方案：太阳高度角和DNI（直接辐射）较低，如果此时将工质送入太阳能接收板中进行加热，无法达到后端工艺所需温度，并且，由于太阳能接收板无法有效保温，所以用电或其他常规方法产热去预热如此巨大的散热体，必定存在预热效果不佳，能耗过大的问题；太阳高度角和DNI较低的太阳辐射，无法满足工质大量吸热的要求，但用来对未注入工质的太阳能接收板进行预热，则能量十分可观；本发明的预热系统利用太阳能搜集装置将早晨比较弱的太阳光投射到太阳能接收板上，用于对其进行预热，有效利用了太阳光能量，降低了预热功耗；换热仓的两端分别与冷工质罐的两端相连，预热完成后，开启冷工质罐，即可利用换热仓生的高温高压蒸汽进行发电。

[0010] 作为本发明再进一步的方案：所述伴热设备为电伴热和/或蒸汽伴热。

[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明提供的太阳能热发电系统的预热系统增加了太阳能搜集装置，将早晨较弱的太阳光投射到太阳能接收板上，用于预热太阳能接收板，较好的利用了太阳能量，减少了伴热设备的能耗，降低了建设成本。

[0012] （2）本发明提供的太阳能热发电系统的预热方法通过调节太阳能搜集装置，使其将早晨较弱的太阳光有效的投射到太阳能接收板上，用于对太阳能接收板预热，使其达到预设温度，充分利用了早晨较弱的太阳光能量。附图说明

[0013] 图1为多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统的结构示意图。

[0014] 图2为多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统中太阳能集热模块的结构示意图。

[0015] 图3为多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统中燃气集热模块的结构示意图。

[0016] 图中：1-太阳能集热模块、2-油泵、3-热交换器、4-蒸汽轮机、5-余热锅炉、6-燃气集热模块、7-汽轮机发电机、8-凝气机、9-给水泵、10-储电模块、11-燃烧室、12-燃气轮机、13-燃机发电机、14-压气机、15-太阳能搜集装置、16-太阳能接收板、17-热工质罐、18-换热仓、19-冷工质罐、20-汽机岛。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 请参阅图1～3，本发明实施例中，一种多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统，包括太阳能集热模块1、油泵2、燃气集热模块6、汽轮机发电机7、凝气机8和储电模块10，所述太阳能集热模块1、燃气集热模块6和汽轮机发电机7的输出端均与所述储电模块10连接，所述储电模块10的设置用于储存所述太阳能集热模块1和燃气集热模块6热能转换的电能；所述太阳能集热模块1的热能输出端连接热交换器3的热能输入端，热交换器3的低温导热油输出端通过油泵2连接太阳能集热模块1的低温导热油输入端，热交换器3的蒸汽输出端连接蒸汽轮机4的低压蒸汽输入端；蒸汽轮机4的乏汽输出端依次经过汽轮机发电机
7和凝气机8连接给水泵9的输入端，给水泵9为升压泵，给水泵9的输出端分为两路，一路连接蒸汽发生器的回水输入端，另一路连接热交换器3的回水输入端；蒸汽发生器的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机4的高压蒸汽输入端，蒸汽发生器的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机4的低压蒸汽输入端。

[0019] 热交换器3由预热器、蒸汽发生器和过热器依次连接组成；所述预热器的进水端连接给水泵9的输出端，预热器的出水端连接蒸汽发生器的输入端；所述蒸汽发生器的输出端通过过热器连接蒸汽轮机4的低压蒸汽输入端；所述过热器的高温油输入端连接太阳能集热模块1的高温油输出端，过热器的高温油输出端通过蒸汽发生器的热交换介质回路连接预热器的热交换介质回路输入端，所述预热器的低温导热油输出端连接为热交换器的低温导热油输出端，通过油泵2连接太阳能集热模块1的低温油输入端；形成太阳能集热模块1的热交换器循环回路。

[0020] 所述燃气集热模块6由燃机发电机13的燃烧室11、燃气轮机12和压气机14构成，压气机14的进气端连通空气、出气端连通燃烧室11的空气输入端，燃烧室11的燃气输入端外接天然气，燃烧室11的高温烟气输出端连接燃气轮机12的输入端，燃气轮机12的动力输出端连接燃机发电机13的动力输入端，以驱动燃机发电机13发电；燃气轮机12的高温烟气输出端连接余热锅炉5的气体输入端，构成常规能源供给回路；余热锅炉5的高压蒸汽输出端连接蒸汽轮机4的高压蒸汽输入端，余热锅炉5的低压蒸汽输出端连接蒸汽轮机4的低压蒸汽输入端；余热锅炉5的循环水输入端连接给水泵9的输出端，构成蒸汽发生器的回水输入端；所述余热锅炉5的废气输出端连接烟囱的烟气输入端，构成废气排放结构。

[0021] 所述太阳能集热模块1包括太阳能搜集装置15、太阳能接收板16、热工质罐17、换热仓18、冷工质罐19和冷工质罐20，其中：所述太阳能接收板16的；两端通过管道系统连接；热工质罐17、换热仓18和冷工质罐19依次串联到管道系统中，冷工质罐19的工质进入太阳能接收板16中，在太阳能接收板16中被加热，达到预设温度后，进入热工质罐17中，然后进入换热仓18中进行热量交换，进行热量交换后又回到冷工质罐19中；管道系统或换热仓18的外壁设置有伴热设备。

[0022] 太阳高度角和DNI（直接辐射）较低，如果此时将工质送入太阳能接收板16中进行加热，无法达到后端工艺所需温度，并且，由于太阳能接收板16无法有效保温，所以用电或其他常规方法产热去预热如此巨大的散热体，必定存在预热效果不佳，能耗过大的问题；太阳高度角和DNI较低的太阳辐射，无法满足工质大量吸热的要求，但用来对未注入工质的太阳能接收板16进行预热，则能量十分可观；本发明的预热系统利用太阳能搜集装置15将早晨比较弱的太阳光投射到太阳能接收板16上，用于对其进行预热，有效利用了太阳光能量，降低了预热功耗；换热仓18的两端分别与冷工质罐20的两端相连，预热完成后，开启冷工质罐20，即可利用换热仓18生的高温高压蒸汽进行发电。

[0023] 所述伴热设备为电伴热和/或蒸汽伴热。

[0024] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0025] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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