槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，包含槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；其中，菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分為預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連接槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接蒸汽輪發(fā)電機組，蒸汽輪發(fā)電機組發(fā)電后凝結水連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明與純槽式相比，主蒸汽溫度提高，發(fā)電效率提高，槽式太陽能集熱場部分投資減??；與純菲涅爾式相比，蒸發(fā)段由槽式太陽能蒸汽發(fā)生器承擔，有效解決了菲涅爾蒸發(fā)段集熱管內氣液兩相流的問題。此電站整體造價較低，且發(fā)電效率較高。
【專利說明】槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中，關于槽式太陽能熱發(fā)電技術與菲涅爾式太陽能發(fā)電技術概述如下。
[0003]1、槽式太陽能熱發(fā)電技術。
[0004]槽式太陽能熱發(fā)電全稱為“槽式拋物面聚光太陽能熱發(fā)電”，其裝置是一種借助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射并聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導熱流體，管中導熱流體通過換熱系統(tǒng)將水加熱成水蒸汽，驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電的清潔能源利用裝置。
[0005]槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下五個子系統(tǒng)。
[0006](I)集熱子系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構成。熱接收器采用真空管式；跟蹤方式采用一維跟蹤，南北向布置方式。
[0007](2)蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，由預熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。工質為導熱油，采用雙回路，即接收器中導熱油被加熱后，進入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)中產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)電。
[0008](3)發(fā)電子系統(tǒng)，基本組成與常規(guī)發(fā)電設備類似，但需要配置一種專用控制裝置，用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源系統(tǒng)之間的切換，或用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源加熱系統(tǒng)混合工作。
[0009](4)儲熱子系統(tǒng)，在夜間情況下，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可以依靠熱儲能系統(tǒng)儲存的能量維持系統(tǒng)正常運行一定的時間。
[0010](5)輔助能源子系統(tǒng)。在夜間、陰天或其他無太陽光照射的情況下，可以采用輔助能源系統(tǒng)提供熱量。
[0011 ] 槽式太陽能熱發(fā)電技術是目前世界上最成熟的，也是目前唯一實現(xiàn)商業(yè)化運行的太陽能熱發(fā)電技術。槽式太陽能熱發(fā)電技術的優(yōu)勢在于:系統(tǒng)結構緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置占地面積比塔式和碟式系統(tǒng)的要小30%左右；槽式拋物面集熱裝置的制造所需的構件形式不多，容易實現(xiàn)標準化，適合批量生產；用于聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，制造成本較低；太陽能槽式發(fā)電不需太高的建筑，其跟蹤系統(tǒng)只需一維同軸跟蹤即可實現(xiàn)多個集熱器的實時跟蹤，減少跟蹤系統(tǒng)難度和費用。
[0012]目前，槽式太陽能熱發(fā)電技術的主要技術制約難點是集熱工質(導熱油)受材料特性限制，只能加熱至390°C左右，產生的蒸汽溫度為370°C左右，發(fā)電子系統(tǒng)熱效率較低；此夕卜，導熱油還存在高溫分解、腐蝕，低溫凝固等問題。
[0013]2、菲涅爾式太陽能發(fā)電技術。
[0014]菲涅爾太陽能熱發(fā)電技術的聚光形式屬于太陽能反射線聚焦形式。但其聚光方法卻與槽式不同。菲涅爾太陽能熱發(fā)電技術是利用具有跟蹤太陽運動裝置的主反射鏡陣列將太陽光反射聚集到固定的具有二次曲面的二級反射鏡和集熱管上，集熱管將太陽光的輻射能轉化為熱能，并加熱集熱管內高溫高壓的水或蒸汽，產生過熱蒸汽推動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。
[0015]菲涅爾太陽聚光鏡場由主鏡場支架、主鏡面場、太陽跟蹤裝置、二級反射鏡、集熱管、控制裝置六個部分組成，其中二級反射鏡和集熱管組合起來又稱為太陽能接收器。系統(tǒng)運行中，控制系統(tǒng)控制太陽跟蹤裝置驅動主鏡場中的平面鏡圍繞其轉動軸旋轉，使太陽光被反射聚集到二級反射鏡和集熱管上，集熱管吸收太陽能并轉化為工質的熱能，從而實現(xiàn)太陽能到熱能的轉化。
[0016]主鏡場反射鏡采用平板反射鏡，平板反射鏡與鏡座經過機械連接具有微小的弧面，替代以前使用的曲面玻璃反射鏡，避免了高成本投入。太陽能接受器不采用真空技術，接受器的受光孔用平板玻璃封接，避免因內外空氣對流產生的對流換熱損失。集熱管可采用非真空集熱管技術，二級反射鏡具有保溫隔熱的設計結構以降低因集熱管熱輻射和二級反射鏡熱傳導造成的熱量損失。主鏡場的鏡陣列水平放置，平面鏡關于轉動軸對稱，鏡場的風載比槽式系統(tǒng)要小得多，因此主鏡場支架設計簡單，所用材料的重量輕，成本低。
[0017]線聚焦太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)結構緊湊，其太陽能聚光集熱裝置的占地面積小，加工制造聚光集熱裝置所需的構件形式不多，容易實現(xiàn)標準化，適合批量生產；用于聚焦太陽光的拋物面聚光器或平面反射鏡加工簡單，耗材少，制造成本較低。
[0018]目前，菲涅爾式太陽能熱發(fā)電技術的主要技術制約難點菲涅爾聚焦技術熱損失比槽式和塔式要大；菲涅爾集熱管在蒸發(fā)段內存在氣液兩相流，蒸汽和凝水狀態(tài)參數變化較大，使得集熱管內水力特征復雜，在閥門或管件拐彎處形成水擊，發(fā)出噪聲產生震動，嚴重時候損壞管道接口的嚴密性和管路支架。
[0019]目前世界上槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)已實現(xiàn)了商業(yè)化運行，菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)已完成了示范運行，正在逐步實現(xiàn)進行商業(yè)化運行。因此，槽式和菲涅爾式太陽能熱發(fā)電技術在目前的技術條件下更加具有實用性和可行性。

【發(fā)明內容】

[0020]本發(fā)明的目的在于提供一種槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，將槽式太陽能熱發(fā)電與菲涅爾式太陽能熱發(fā)電相結合，充分發(fā)揮各自的特長，互為補充。太陽能熱發(fā)電汽水系統(tǒng)可分為預熱段、蒸發(fā)段和過熱段。槽式太陽能熱發(fā)電可承擔蒸發(fā)段，菲涅爾式太陽能熱發(fā)電承擔預熱段和過熱段。
[0021]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。
[0022]一種槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，包含槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；其中，菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分為預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連接槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接蒸汽輪發(fā)電機組，蒸汽輪發(fā)電機組發(fā)電后連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0023]該預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通過預熱給水管與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接；槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含集熱子系統(tǒng)，集熱子系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過導熱油管和導熱油回油管連接；該蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過第一過熱蒸汽管與過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連接；過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通過第二過熱蒸汽管與蒸汽輪發(fā)電機組連接；蒸汽輪發(fā)電機組通過給水管連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:槽式太陽能熱發(fā)電與菲涅爾太陽能熱發(fā)電相結合，蒸汽可加熱至次高溫高壓參數。與純槽式相比，主蒸汽溫度提高，電效率提高，集熱場部分投資減?。慌c純菲涅爾式相比，蒸發(fā)段由槽式太陽能蒸汽發(fā)生器承擔，有效解決了菲涅爾蒸發(fā)段集熱管內氣液兩相流的問題。本發(fā)明最大的發(fā)揮各自系統(tǒng)的優(yōu)點，提高了蒸汽的品質，提高了發(fā)電效率，減小了投資；此電站整體造價較低，且發(fā)電效率較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一種槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，包含槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；其中，菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分為預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)I和過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4 ;預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)I連接槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4，過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4再連接蒸汽輪發(fā)電機組5，蒸汽輪發(fā)電機組5連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)1，發(fā)電后凝結水流到預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0027]槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含集熱子系統(tǒng)2，集熱子系統(tǒng)2與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3通過導熱油管11和導熱油回油管21連接；該預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)I通過預熱給水管12與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3連接；該蒸汽發(fā)生系統(tǒng)3通過第一過熱蒸汽管13與過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4連接；過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)4通過第二過熱蒸汽管23與蒸汽輪發(fā)電機組5連接；蒸汽輪發(fā)電機組5通過給水管22連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)I。
[0028]自除氧器來給水在預熱段菲涅爾集熱管中預熱，加熱至至飽和溫度，送至槽式太陽能蒸汽發(fā)生器，產生微過熱蒸汽，微過熱蒸汽送至過熱段菲涅爾式集熱管，進一步過熱，可加熱至約460°C，過熱蒸汽送至汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
【權利要求】
1.一種槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包含槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)； 其中，菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分為預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)； 預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連接槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)再連接蒸汽輪發(fā)電機組，蒸汽輪發(fā)電機組連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的槽式與菲涅爾太陽能熱混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通過預熱給水管與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接； 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含集熱子系統(tǒng)，集熱子系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過導熱油管和導熱油回油管連接； 該蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過第一過熱蒸汽管與過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連接； 過熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通過第二過熱蒸汽管與蒸汽輪發(fā)電機組連接； 蒸汽輪發(fā)電機組通過給水管連接預熱段菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
【文檔編號】F22G1/16GK103573569SQ201210259262
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權日:2012年7月25日
【發(fā)明者】張鈞, 詹揚, 李惠民, 魏春嶺, 閆凱, 田增華, 武耀勇 申請人:中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司