適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包括塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明在低輻照時(shí)不需要化石燃料補(bǔ)燃，也不需要設(shè)置太陽(yáng)能蓄能裝置，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較低時(shí)，系統(tǒng)通過改變運(yùn)行模式，繞開燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接給朗肯循環(huán)和卡林那循環(huán)供熱，或者繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和朗肯循環(huán)，直接給卡林那循環(huán)供熱，避免低輻照時(shí)大量的化石燃料補(bǔ)燃，能充分利用低輻照的太陽(yáng)能發(fā)電。
【專利說明】適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)需要長(zhǎng)期處于變輻照運(yùn)行狀態(tài)。目前主要的太陽(yáng)能熱發(fā)電示范電站變輻照的運(yùn)行方式主要有蓄能和補(bǔ)燃兩種。但蓄能系統(tǒng)的投資較大，以一個(gè)12小時(shí)儲(chǔ)能的100MW槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)為例，儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資約占總投資的20%。同樣，系統(tǒng)在低輻照下補(bǔ)燃運(yùn)行時(shí)，化石燃料的補(bǔ)燃量大，仍會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，有悖于發(fā)展太陽(yáng)能的初衷。
[0003]目前槽式太陽(yáng)能熱電站的運(yùn)行方式主要是當(dāng)輻照達(dá)到一定值(一般為300W/m2)時(shí)，系統(tǒng)才開始運(yùn)行，但300W/m2以下的輻照沒有用于發(fā)電。但以新疆地區(qū)為例，300W/m2以下的年輻照時(shí)間為800小時(shí)左右，占全年輻照時(shí)間的20%左右。因此，這部分輻照是很客觀的，同樣應(yīng)該利用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)在變輻照時(shí)發(fā)電。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20、朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30和卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40，塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20相連接，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20通過第一余熱鍋爐I與朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30相連接，朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30通過第二余熱鍋爐2與卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40相連接，其中:
[0008]塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10，用于接收并會(huì)聚太陽(yáng)輻照能量，將接收的太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給壓縮空氣，然后輸出給太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20 ；
[0009]燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20，用于接收塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10和燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，將其轉(zhuǎn)化為電能；
[0010]朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30，用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電倉(cāng)泛;
[0011]卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40,以氨水混合物為工質(zhì),用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電能。
[0012]上述方案中，所述塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10包括定日鏡陣列、高塔和壓力空腔式接收器，其中壓力空腔式接收器位于高塔上，定日鏡陣列以高塔為中心，呈圓周狀分布，將太陽(yáng)光聚焦到壓力空腔式接收器上，集中加熱流經(jīng)壓力空腔式接收器的壓縮空氣，將其加熱為過熱壓縮空氣，將太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能，然后將過熱壓縮空氣輸送給燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20。
[0013]上述方案中，所述燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20包括空氣壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī),該燃?xì)廨啓C(jī)分別連接于空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)，用以提供空氣壓縮機(jī)的耗功和發(fā)電，空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后，在壓力空腔式接收器中被加熱為過熱壓縮空氣，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)做功并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述過熱壓縮空氣被轉(zhuǎn)化為中溫的壓縮空氣進(jìn)入第一余熱鍋爐I，用于驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30。
[0014]上述方案中，所述朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30是一個(gè)雙壓系統(tǒng)，包括余熱鍋爐、透平、高壓給水泵和低壓給水泵，給水在第一余熱鍋爐I中吸收燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱后被加熱為過熱水蒸氣，然后送入透平中膨脹做功，從而驅(qū)動(dòng)給水泵和發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述燃?xì)廨啓C(jī)出口的水蒸氣進(jìn)入第二余熱鍋爐2，用于驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40。
[0015]上述方案中，所述卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40由雙熱源驅(qū)動(dòng)，一股為第一余熱鍋爐I的低溫?zé)煔?，一股為背壓式汽輪機(jī)的排氣；卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40包括透平、氣液分離器、吸收器、空冷器和泵，處于飽和液體狀態(tài)的工作液體通過泵升壓，在第二余熱鍋爐2中吸熱后送至氣液分離器，一股為過熱蒸氣，送至透平做功，另一股進(jìn)入吸收器與透平出口蒸汽混合形成工作溶液，經(jīng)空冷器冷凝成為飽和工作溶液。
[0016]上述方案中，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度大于330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在600 °C以上，這時(shí)運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，通過天然氣補(bǔ)燃使空氣達(dá)到設(shè)計(jì)工況。
[0017]上述方案中，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為150W/m2_330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在350-600°C，這時(shí)切換循環(huán)流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第一余熱鍋爐I以驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)，第一余熱鍋爐I的排氣和背壓式汽輪機(jī)的出口蒸汽共同驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
[0018]上述方案中，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為70W/m2_150W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在150-3500C，這時(shí)再次改變系統(tǒng)運(yùn)行流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和蒸汽輪機(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第二余熱鍋爐2驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
[0019](三)有益效果
[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1、本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，低輻照時(shí)不需要化石燃料補(bǔ)燃，也不需要設(shè)置太陽(yáng)能蓄能裝置，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較低時(shí)，系統(tǒng)通過改變運(yùn)行模式，繞開燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接給朗肯循環(huán)和卡林那循環(huán)供熱，或者繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和朗肯循環(huán)，直接給卡林那循環(huán)供熱，避免低輻照時(shí)大量的化石燃料補(bǔ)燃，能充分利用低輻照的太陽(yáng)能發(fā)電。
[0022]2、本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用背壓式汽輪機(jī)，不需要維持高真空度的冷凝器，并能達(dá)到節(jié)水的效果，使電站的選址不受水源條件的限制。
[0023]3、本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，能達(dá)到可觀的太陽(yáng)能熱發(fā)電效率，計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較低(150W/m2)時(shí)，空氣被太陽(yáng)能集熱器加熱后直接驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率為8%;當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度適中(320W/m2)時(shí)，空氣被太陽(yáng)能加熱后驅(qū)動(dòng)朗肯底循環(huán)和卡林那循環(huán)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率為17% ;當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度大于320W/m2時(shí)，運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率能達(dá)到25% -29%。系統(tǒng)的太陽(yáng)能年發(fā)電效率能達(dá)到22.7%，優(yōu)于現(xiàn)有太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)水平。
[0024]4、本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，依次采用朗肯循環(huán)和卡林那循環(huán)來回收燃?xì)廨啓C(jī)的排煙余熱，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)集熱的梯級(jí)利用，降低了系統(tǒng)的不可逆損失，提高了余熱利用效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第一種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第二種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第三種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]圖1是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20、朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30和卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40，塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20相連接，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20通過第一余熱鍋爐I與朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30相連接，朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30通過第二余熱鍋爐2與卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40相連接。其中:
[0031]塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10，用于接收并會(huì)聚太陽(yáng)輻照能量，將接收的太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給壓縮空氣，然后輸出給太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20，用于接收塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10和燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，將其轉(zhuǎn)化為電能。朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30，用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電能。卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40，以氨水混合物為工質(zhì)，用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電能。
[0032]塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)10包括定日鏡陣列、高塔和壓力空腔式接收器，其中壓力空腔式接收器位于高塔上，定日鏡陣列以高塔為中心，呈圓周狀分布，將太陽(yáng)光聚焦到壓力空腔式接收器上，集中加熱流經(jīng)壓力空腔式接收器的壓縮空氣，將其加熱為過熱壓縮空氣，將太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能，然后將過熱壓縮空氣輸送給燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20。
[0033]燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)20包括空氣壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī),該燃?xì)廨啓C(jī)分別連接于空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)，用以提供空氣壓縮機(jī)的耗功和發(fā)電，空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后，在壓力空腔式接收器中被加熱為過熱壓縮空氣，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)做功并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述過熱壓縮空氣被轉(zhuǎn)化為中溫的壓縮空氣進(jìn)入第一余熱鍋爐1，用于驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30。該系統(tǒng)采用背壓式燃?xì)廨啓C(jī)，不需要維持高真空度的冷凝器，并能達(dá)到節(jié)水的效果，使電站的選址不受水源條件的限制。[0034]朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)30是一個(gè)雙壓系統(tǒng)，包括余熱鍋爐、透平、高壓給水泵和低壓給水泵，給水在第一余熱鍋爐I中吸收燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱后被加熱為過熱水蒸氣，然后送入透平中膨脹做功，從而驅(qū)動(dòng)給水泵和發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述燃?xì)廨啓C(jī)出口的水蒸氣進(jìn)入第二余熱鍋爐2，用于驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40。
[0035]卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40由雙熱源驅(qū)動(dòng)，一股為第一余熱鍋爐I的低溫?zé)煔?，一股為背壓式汽輪機(jī)的排氣；卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)40包括透平、氣液分離器、吸收器、空冷器和泵，處于飽和液體狀態(tài)的工作液體通過泵升壓，在第二余熱鍋爐2中吸熱后送至氣液分離器，一股為過熱蒸氣，送至透平做功，另一股進(jìn)入吸收器與透平出口蒸汽混合形成工作溶液，經(jīng)空冷器冷凝成為飽和工作溶液。
[0036]本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，低輻照時(shí)不需要化石燃料補(bǔ)燃，也不需要設(shè)置太陽(yáng)能蓄能裝置，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較低時(shí)，系統(tǒng)通過改變運(yùn)行模式，繞開燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接給朗肯循環(huán)和卡林那循環(huán)供熱，或者繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和朗肯循環(huán)，直接給卡林那循環(huán)供熱，避免低輻照時(shí)大量的化石燃料補(bǔ)燃，能充分利用低輻照的太陽(yáng)能發(fā)電。
[0037]本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以采用以下三種運(yùn)行模式運(yùn)行。
[0038]如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第一種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖。其具體運(yùn)行方式為:當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度大于330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在600°C以上，這時(shí)運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，通過天然氣補(bǔ)燃使空氣達(dá)到設(shè)計(jì)工況。
[0039]如圖3所示，圖3是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第二種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖。其具體運(yùn)行方式為:當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為150W/m2-330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在350-600°C，這時(shí)切換循環(huán)流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第一余熱鍋爐I以驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)，第一余熱鍋爐I的排氣和背壓式汽輪機(jī)的出口蒸汽共同驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
[0040]如圖4所示，圖4是本發(fā)明提供的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在第三種運(yùn)行模式下運(yùn)行的示意圖。其具體運(yùn)行方式為:當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為70W/m2-150W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在150-350°C，這時(shí)再次改變系統(tǒng)運(yùn)行流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和蒸汽輪機(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第二余熱鍋爐2驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
[0041]為研究所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)三種運(yùn)行模式的性能，選取新疆地區(qū)夏至日800W/m2，330W/m2，150ff/m2為研究對(duì)象進(jìn)行研究。
[0042]模擬結(jié)果表明，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度較低(70W/m2_150W/m2)時(shí)，空氣被太陽(yáng)能集熱器加熱后直接驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率為2% -8% ;當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度適中(150ff/m2-320ff/m2)時(shí)，空氣被太陽(yáng)能加熱后驅(qū)動(dòng)朗肯底循環(huán)和卡林那循環(huán)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率為9% -17% ;當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度大于320W/m2時(shí)，運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能凈發(fā)電效率為25% -29%，系統(tǒng)的太陽(yáng)能年發(fā)電效率能達(dá)到22.7%。
[0043]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)(10)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)、朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)和卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)，塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)(10)與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)相連接，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)通過第一余熱鍋爐(I)與朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)相連接，朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)通過第二余熱鍋爐(2)與卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)相連接，其中: 塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)(10)，用于接收并會(huì)聚太陽(yáng)輻照能量，將接收的太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給壓縮空氣，然后輸出給太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)； 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)，用于接收塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)(10)和燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，將其轉(zhuǎn)化為電能； 朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)，用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電倉(cāng)泛; 卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)，以氨水混合物為工質(zhì)，用于接收燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)排氣的余熱，將其轉(zhuǎn)化為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述塔式太陽(yáng)能加熱空氣的集熱系統(tǒng)(10)包括定日鏡陣列、高塔和壓力空腔式接收器，其中壓力空腔式接收器位于高塔上，定日鏡陣列以高塔為中心，呈圓周狀分布，將太陽(yáng)光聚焦到壓力空腔式接收器上，集中加熱流經(jīng)壓力空腔式接收器的壓縮空氣，將其加熱為過熱壓縮空氣，將太陽(yáng)輻照能量轉(zhuǎn)化為熱能，然后將過熱壓縮空氣輸送給燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(20)包括空氣壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī),該燃?xì)廨啓C(jī)分別連接于空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)，用以提供空氣壓縮機(jī)的耗功和發(fā)電，空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后，在壓力空腔式接收器中被加熱為過熱壓縮空氣，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)做功并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述過熱壓縮空氣被轉(zhuǎn)化為中溫的壓縮空氣進(jìn)入第一余熱鍋爐(I)，用于驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(30)是一個(gè)雙壓系統(tǒng)，包括余熱鍋爐、透平、高壓給水泵和低壓給水泵，給水在第一余熱鍋爐(I)中吸收燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱后被加熱為過熱水蒸氣，然后送入透平中膨脹做功，從而驅(qū)動(dòng)給水泵和發(fā)電機(jī)發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述燃?xì)廨啓C(jī)出口的水蒸氣進(jìn)入第二余熱鍋爐(2)，用于驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)由雙熱源驅(qū)動(dòng)，一股為第一余熱鍋爐(I)的低溫?zé)煔?，一股為背壓式汽輪機(jī)的排氣；卡林那循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(40)包括透平、氣液分離器、吸收器、空冷器和泵，處于飽和液體狀態(tài)的工作液體通過泵升壓，在第二余熱鍋爐(2)中吸熱后送至氣液分離器，一股為過熱蒸氣，送至透平做功，另一股進(jìn)入吸收器與透平出口蒸汽混合形成工作溶液，經(jīng)空冷器冷凝成為飽和工作溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度大于330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在600°C以上，這時(shí)運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，通過天然氣補(bǔ)燃使空氣達(dá)到設(shè)計(jì)工況。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為150W/m2-330W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在350_600°C，這時(shí)切換循環(huán)流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第一余熱鍋爐(I)以驅(qū)動(dòng)朗肯循環(huán)，第一余熱鍋爐(I)的排氣和背壓式汽輪機(jī)的出口蒸汽共同驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于變輻照調(diào)控的太陽(yáng)能聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為70W/m2-150W/m2時(shí)，集熱器出口空氣溫度在150_350°C，這時(shí)再次改變系統(tǒng)運(yùn) 行流程，使空氣繞過燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)和蒸汽輪機(jī)循環(huán)，直接進(jìn)入第二余熱鍋爐(2)驅(qū)動(dòng)卡林那循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F01K11/02GK103925178SQ201310013791
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】洪慧, 彭爍, 金紅光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所