太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及儲能方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及儲能方法，將液態(tài)金屬電池本體組串后放置在儲熱系統(tǒng)的儲熱工質(zhì)儲存罐罐體內(nèi)，將可顯熱儲熱的高溫液態(tài)金屬電池的本體作為儲熱工質(zhì)，放置于高溫儲存罐中，并為該液態(tài)金屬電池增加了并網(wǎng)變流器和換熱裝置，與傳統(tǒng)儲熱系統(tǒng)共同構(gòu)成電能熱能同儲發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)省了電池單獨安裝成本和儲熱工質(zhì)成本，還能增加更多的儲熱容量。本發(fā)明的儲熱系統(tǒng)可為液態(tài)金屬電池提供必須的高溫工作環(huán)境；電網(wǎng)電能供大于需時液態(tài)金屬電池充電，液態(tài)金屬電池可作為發(fā)熱元件將電網(wǎng)多余電能轉(zhuǎn)換成熱能儲存下來，調(diào)節(jié)電網(wǎng)供需矛盾。本發(fā)明同時儲存熱能和電能大大提高了發(fā)電系統(tǒng)的運行模式靈活性，創(chuàng)造更多運行模式，滿足電網(wǎng)及供電需求。
【專利說明】[0001] 太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及儲能方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及儲能方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 現(xiàn)有的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中的儲熱系統(tǒng)通常配置兩個儲存罐，分別存放高溫工 質(zhì)和低溫工質(zhì)。儲熱系統(tǒng)儲存的熱能，來源于太陽能聚光裝置，低溫工質(zhì)被加熱后進(jìn)入高溫 儲存罐待用；在太陽能不足或者缺失時高溫工質(zhì)能夠繼續(xù)為汽輪機(jī)提供高溫蒸汽以供發(fā)電 使用；經(jīng)過熱交換后儲熱工質(zhì)的溫度降低，進(jìn)入低溫罐等待被重新加熱。這種儲能系統(tǒng)以 儲熱為主，其儲熱工質(zhì)只能儲存熱能，不能儲存電能，工作模式限于日間儲能-夜間放能模 式，能量只能以電能型式饋入電網(wǎng)，不能雙向流動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種既能存儲熱能又能存儲電能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及 儲能方法。
[0005] 本發(fā)明提供的這種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，包括儲電系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)； 儲電系統(tǒng)包括兩個液態(tài)金屬電池和并網(wǎng)變流器，兩液態(tài)金屬電池串聯(lián)形成電池組，所 述電池組與并網(wǎng)變流器的直流側(cè)電容器并聯(lián)相接，并網(wǎng)變流器與電網(wǎng)連接； 放置于高溫儲存罐中的液態(tài)金屬電池為高溫液態(tài)金屬電池，放置于低溫儲存罐中的液 態(tài)金屬電池為低溫液態(tài)金屬電池； 儲熱系統(tǒng)包括太陽能光熱收集器、高溫儲存罐、所述高溫液態(tài)金屬電池本體、低溫儲存 罐、蒸汽發(fā)生器、蒸汽輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)和儲熱工質(zhì)；儲熱工質(zhì)被太陽能光熱收集器加熱后進(jìn) 入高溫儲存罐中，釋放熱能后變成低溫工質(zhì)進(jìn)入低溫儲存罐，等待被再次加熱；低溫的儲熱 工質(zhì)通過高溫液態(tài)金屬電池本體再次加熱，變成高溫的儲熱工質(zhì)；高溫的儲熱工質(zhì)儲存的 熱能通過蒸汽發(fā)生器為蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)提供高溫高壓蒸汽，推動蒸汽輪機(jī)組及發(fā)電機(jī)發(fā) 電，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接。
[0006] 所述液態(tài)金屬電池的浸沒在所述儲熱工質(zhì)中的電池電極增加絕緣保護(hù)，防止所述 電池短路或漏電。
[0007] 所述液態(tài)金屬電池采用電池電極金屬的沸點高于所述儲熱工質(zhì)的最高工作溫度 且其電池電極金屬的熔點低于所述儲熱工質(zhì)的最低工作溫度的液態(tài)金屬電池；所述高溫液 態(tài)金屬電池本體以顯熱方式儲熱，該電池本體配備有將儲存的熱能輸入或輸出該電池本體 的換熱裝置。
[0008] 所述儲熱工質(zhì)采用液態(tài)工質(zhì)或固態(tài)工質(zhì)。
[0009] 所述并網(wǎng)變流器采用電壓源型變流器。
[0010] 所述并網(wǎng)變流器采用具有電能雙向流動的變流器，在電網(wǎng)電能多余或電價較低時 為所述高溫液態(tài)金屬電池和低溫液態(tài)金屬電池充電，在電網(wǎng)電能短缺或電價較高時將所述 高溫液態(tài)金屬電池中存儲的電能回饋至電網(wǎng)。
[0011] 一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲能方法，包括如下步驟： 在起始工作狀態(tài)或者儲熱系統(tǒng)儲存的熱能釋放完畢后，高溫儲存罐是空的，且高溫液 態(tài)金屬電池本體也降低到了其最低工作溫度，所有的儲熱工質(zhì)都存放在低溫儲存罐中； 白天太陽光能供給充沛條件下，低溫儲熱工質(zhì)經(jīng)過太陽能光熱收集器加熱，變成高溫 儲熱工質(zhì)儲存在高溫儲存罐中，同時高溫儲熱工質(zhì)把高溫液態(tài)金屬電池本體加熱至高溫狀 態(tài)；高溫儲熱工質(zhì)儲熱過程與蒸汽輪機(jī)組發(fā)電能同時進(jìn)行； 夜晚或用電高峰條件下，儲熱系統(tǒng)儲存的熱能開始釋放并經(jīng)蒸汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)換成電能向 電網(wǎng)饋送；首先釋放的是高溫儲熱工質(zhì)儲存的熱能，高溫儲熱工質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高 溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)組運轉(zhuǎn)，釋放熱能后儲熱工質(zhì)溫度降低，變成低溫儲熱工質(zhì)回流 到低溫儲存罐儲存起來；當(dāng)高溫儲存罐中儲熱工質(zhì)數(shù)量接近于零時，高溫液態(tài)金屬電池本 體中儲存的熱能并未釋放出來，該電池保持高溫狀態(tài)，通過泵送裝置再次將低溫儲存罐中 的部分儲熱工質(zhì)泵入該高溫液態(tài)金屬電池本體內(nèi)的管道，低溫儲熱工質(zhì)能重新加熱成高溫 儲熱工質(zhì)，重新加熱的高溫儲熱工質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)組發(fā) 電； 所述儲電系統(tǒng)能脫離光熱發(fā)電系統(tǒng)控制，獨立接受電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行充放電操作；當(dāng)電網(wǎng) 無法吸納所述太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能時，多余電能通過并網(wǎng)變流器為所述液態(tài)金 屬電池充電；當(dāng)所述太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足電網(wǎng)供電需求時，所述液態(tài) 金屬電池儲存的電能通過并網(wǎng)逆變器饋入電網(wǎng)。
[0012] 所述高溫液態(tài)金屬電池在光照長期不足或儲熱工質(zhì)儲熱效率降低時能作為發(fā)熱 元件，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化成熱能，用于將低溫儲熱工質(zhì)加熱成高溫儲熱工質(zhì)儲存能量。
[0013] 本發(fā)明的液態(tài)金屬電池可用于電能的存儲。本發(fā)明將液態(tài)金屬電池本體組串以后 放置在儲熱系統(tǒng)的儲熱工質(zhì)儲存罐罐體內(nèi)部，還可將可顯熱儲熱的高溫液態(tài)金屬電池的本 體作為儲熱工質(zhì)，放置于高溫儲存罐中，并為該液態(tài)金屬電池增加了并網(wǎng)變流器和換熱裝 置，存儲電能的同時還可存儲部分熱能，與儲熱系統(tǒng)共同構(gòu)成電能-熱能同儲發(fā)電系統(tǒng)，節(jié) 省了電池單獨安裝成本和儲熱工質(zhì)成本，還能夠增加更多的儲熱容量。本發(fā)明的儲熱系統(tǒng) 可以為液態(tài)金屬電池提供必須的高溫工作環(huán)境；電網(wǎng)電能供大于需時液態(tài)金屬電池充電， 液態(tài)金屬電池甚至可以作為發(fā)熱元件將電網(wǎng)多余電能轉(zhuǎn)換成熱能儲存下來，調(diào)節(jié)電網(wǎng)供 需矛盾。本發(fā)明同時儲存熱能和電能大大提高了發(fā)電系統(tǒng)的運行模式靈活性，創(chuàng)造更多運 行模式，滿足電網(wǎng)及供電需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明的儲電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明的儲熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明包括儲電系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)。
[0018] 儲電系統(tǒng)包括兩個液態(tài)金屬電池和并網(wǎng)變流器。放置于高溫儲存罐4中的液態(tài)金 屬電池為高溫液態(tài)金屬電池5,放置于低溫儲存罐2中的液態(tài)金屬電池為低溫液態(tài)金屬電 池3。兩液態(tài)金屬電池串聯(lián)形成電池組，該電池組與并網(wǎng)變流器9的直流側(cè)電容器C并聯(lián)相 接，并網(wǎng)變流器9與電網(wǎng)連接。
[0019] 儲熱系統(tǒng)包括太陽能光熱收集器1、高溫儲存罐4、低溫儲存罐2、蒸汽發(fā)生器6、冷 凝器7、蒸汽輪機(jī)組8、發(fā)電機(jī)10和儲熱工質(zhì)。
[0020] 太陽能光熱收集器1、高溫儲存罐4、低溫儲存罐2和蒸汽發(fā)生器6依次連接成一 個利于儲熱工質(zhì)冷熱循環(huán)流動的環(huán)形通路；低溫儲存罐2還通過傳熱管道經(jīng)由高溫儲存罐 4中的高溫液態(tài)金屬電池本體與蒸汽發(fā)生器6連接成另一條用于儲熱工質(zhì)循環(huán)流動的通 路，該蒸汽發(fā)生器6通過蒸汽輪機(jī)組8與發(fā)電機(jī)10連接，發(fā)電機(jī)10與電網(wǎng)連接，冷凝器7 接于從蒸汽輪機(jī)組8回流至蒸汽發(fā)生器的管道上。
[0021] 儲熱工質(zhì)被太陽能光熱收集器加熱后進(jìn)入高溫儲存罐中，釋放熱能后變成低溫工 質(zhì)進(jìn)入低溫儲存罐，等待被再次加熱；低溫的儲熱工質(zhì)通過高溫液態(tài)金屬電池本體再次加 熱，變成高溫的儲熱工質(zhì)；高溫的儲熱工質(zhì)儲存的熱能通過蒸汽發(fā)生器為蒸汽輪機(jī)發(fā)電系 統(tǒng)提供高溫高壓蒸汽，推動蒸汽輪機(jī)組及發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接。
[0022] 本發(fā)明的高溫液態(tài)金屬電池既能夠儲存電能，同時能夠儲存熱能，故又稱為電一 熱能同儲液態(tài)金屬電池。
[0023] 太陽能光熱發(fā)電是通過聚光裝置提高能量密度，加熱傳熱和儲熱工質(zhì)后，通過汽 輪發(fā)電機(jī)組完成熱能向電能的轉(zhuǎn)換。太陽能光熱發(fā)電能夠提供穩(wěn)定的電能輸出，承擔(dān)電網(wǎng) 基礎(chǔ)負(fù)載，受到電網(wǎng)歡迎。為了突破夜晚不能發(fā)電的限制，絕大多數(shù)太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)均 集成儲熱系統(tǒng)，配置方式主要有間接儲熱和直接儲熱兩種。儲熱系統(tǒng)的工質(zhì)多以熔鹽為主， 儲熱原理有顯熱和潛熱(相變）兩種方式。
[0024] 液態(tài)金屬電池是一種新型的儲電裝置，其由兩種液態(tài)金屬作為電極，中間用熔鹽 做電解質(zhì)隔離正負(fù)電極，通過選擇密度不同并且互不相溶的電極金屬和熔鹽，在電池內(nèi)部 自然形成三層。液態(tài)金屬電池的工作原理是電極金屬的沉積電勢不等在兩極間形成電位 差，沉積電勢低的金屬作為負(fù)極，沉積電勢高的金屬作為正極。由于兩種電極金屬的吉布斯 自由能不相等，負(fù)極金屬在充電、放電過程中形成離子化擴(kuò)散，在正負(fù)極間移動，完成充放 電過程。液態(tài)金屬電池的優(yōu)勢是可以選擇成本低的金屬電極材料，降低儲能系統(tǒng)造價和運 行成本，在中大規(guī)模儲電方面有應(yīng)用優(yōu)勢。該電池工作中其正負(fù)極和隔離層均處于高溫熔 融狀態(tài)，必須配備加熱、保溫環(huán)境條件。
[0025] 如圖2所示，本發(fā)明的儲電系統(tǒng)包括高溫液態(tài)金屬電池、低溫液態(tài)金屬電池、直流 側(cè)電容器、并網(wǎng)變流器和電纜線。高溫液態(tài)金屬電池的正極通過電纜線與低溫液態(tài)金屬電 池的負(fù)極連接，其負(fù)極通過電纜線與直流側(cè)電容器的正極連接，低溫液態(tài)金屬電池的正極 通過電纜線與直流側(cè)電容器的負(fù)極連接，該直流側(cè)電容器通過電纜線經(jīng)由并網(wǎng)變流器接入 電網(wǎng)。
[0026] 液態(tài)金屬電池儲存的電能通過并網(wǎng)變流器進(jìn)行控制，具有雙向流動能力：在電網(wǎng) 電能多余或電價較低時，電網(wǎng)通過該并網(wǎng)變流器能夠為本發(fā)明的高溫液態(tài)金屬電池和低溫 液態(tài)金屬電池充電；當(dāng)電網(wǎng)電能短缺或者電價較高時，本發(fā)明可將液態(tài)金屬電池中的電能 回饋至電網(wǎng)。
[0027] 本發(fā)明的液態(tài)金屬電池分別放置在高溫和低溫儲熱熔鹽罐內(nèi)，并分別稱為高溫液 態(tài)金屬電池和低溫液態(tài)金屬電池。選擇兩種液態(tài)金屬電池的電極金屬及電解質(zhì)時必須滿足 以下條件：電池電極金屬的沸點高于高溫熔鹽罐的溫度，其熔點低于低溫熔鹽罐的溫度。
[0028] 本發(fā)明的并網(wǎng)變流器能夠?qū)崿F(xiàn)電能雙向流動；高溫液態(tài)金屬電池除了儲存電能以 夕卜，還可以顯熱的方式儲存部分熱能作為發(fā)熱元件使用，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變成熱能儲存起來； 而低溫液態(tài)金屬電池只儲存電能。儲熱熔鹽能夠為液態(tài)金屬電池提供運行所需的溫度環(huán) 境，減少了電池的隔熱、加熱、安裝等成本。由于儲熱熔鹽有可能是導(dǎo)電材料，因此電池電極 浸沒在儲熱熔鹽罐中的部分必須加以妥善的絕緣保護(hù)，防止電池短路和漏電。
[0029] 如圖3所示，本發(fā)明的儲熱系統(tǒng)包括太陽能光熱收集器、高溫熔鹽罐、高溫液態(tài)金 屬電池本體、低溫熔鹽罐、蒸汽發(fā)生器、冷凝器、蒸汽輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)和熔鹽。高溫熔鹽罐儲 存高溫熔鹽。高溫液態(tài)金屬電池放入高溫熔鹽罐中，低溫液態(tài)金屬電池放入低溫熔鹽罐中。 高溫液態(tài)金屬電池本體增加了熔鹽換熱管道和熱交換器，能夠與熔鹽進(jìn)行熱交換。
[0030] 太陽能光熱收集器的輸出端通過傳熱管道與高溫熔鹽罐的輸入端連接，高溫熔鹽 罐的輸出端通過傳熱管道并經(jīng)由一個三通閥與蒸汽發(fā)生器的高溫輸入端連接，該蒸汽發(fā)生 器的低溫輸出端通過傳熱管道與低溫熔鹽罐的輸入端連接。低溫熔鹽罐有兩個輸出端口， 一個通過傳熱管道與太陽能光熱收集器的輸入端連接，另一個通過傳熱管道與高溫熔鹽罐 中的高溫液態(tài)金屬電池的電池本體上的傳熱管道的輸入端連接，該電池本體還通過傳熱管 道必過經(jīng)由上述三通閥也與蒸汽發(fā)生器的高溫輸入端連接。蒸汽發(fā)生器通過蒸汽輪機(jī)組與 發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，冷凝器接于從蒸汽輪機(jī)組回流至蒸汽發(fā)生器的管道上。
[0031] 在本發(fā)明所形成的熔鹽循環(huán)管路中，低溫熔鹽有兩種途徑實現(xiàn)重新加溫。方式一， 可經(jīng)由太陽能光熱收集器重新加溫；方式二，可經(jīng)由安裝在高溫液態(tài)金屬電池本體的傳熱 管道流經(jīng)該高溫體液電池本體，通過熱交換成為高溫熔鹽，再流出至該高溫液態(tài)金屬電池 所在的高溫熔鹽罐，經(jīng)由三通閥至蒸汽發(fā)生器的高溫輸入端。
[0032] 本發(fā)明的儲存熱能的工作物質(zhì)是熔鹽和高溫液態(tài)金屬電池本體。
[0033] 具體工作時，在本發(fā)明處于起始工作狀態(tài)或者儲熱系統(tǒng)儲存的熱能釋放完畢后， 高溫熔鹽罐是空的，并且高溫液態(tài)金屬電池本體也降低到了其最低工作溫度（電池電極金 屬的熔點以上)，所有的熔鹽都存放在低溫熔鹽罐中。
[0034] 白天日照條件下，低溫熔鹽經(jīng)過太陽能光熱收集器加熱，變成高溫熔鹽儲存在高 溫熔鹽罐中，同時高溫熔鹽把高溫液態(tài)金屬電池本體加熱至高溫狀態(tài)（電池電極金屬的沸 點以下)。高溫熔鹽儲熱過程中亦可同時產(chǎn)生蒸汽并推動蒸汽輪機(jī)組發(fā)電。高溫儲熱工質(zhì) 儲熱過程與蒸汽輪機(jī)組發(fā)電可以同時進(jìn)行。為了充分利用儲熱能力，日照條件消失前全部 熔鹽都已經(jīng)被加熱至高溫狀態(tài)并儲存起來。
[0035] 夜晚或用電高峰條件下，儲熱系統(tǒng)儲存的熱能開始釋放并經(jīng)蒸汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)換成電 能向電網(wǎng)饋送。首先釋放的是高溫熔鹽儲存的熱能，高溫熔鹽通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫高 壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)組運轉(zhuǎn)，同時經(jīng)過熱交換后熔鹽溫度降低，變成低溫熔鹽回流到低溫 熔鹽罐儲存起來。當(dāng)高溫熔鹽罐中熔鹽數(shù)量下降到接近零時，高溫液態(tài)金屬電池本體中儲 存的熱能并未釋放出來，該電池保持高溫狀態(tài)。通過泵送裝置再次將低溫熔鹽罐中的部分 熔鹽泵入電池本體內(nèi)的管道，控制熔鹽流速就可以保證低溫熔鹽能夠被電池本體加熱到高 溫狀態(tài)。加熱后的熔鹽通過上述同樣的過程可以完成熱能向電能轉(zhuǎn)換。
[0036] 在光照長期不足或其他特殊要求條件下，熔鹽儲熱效率將大大降低，此時可以利 用液態(tài)金屬電池作為發(fā)熱元件，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化成熱能，用于將低溫熔鹽加熱成高溫熔鹽， 儲存更多的能量。
[0037] 本發(fā)明能夠同時儲存熱能和電能，可以極大的提高太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)運行的靈 活性，提高效率和經(jīng)濟(jì)效益。
[0038] 液態(tài)金屬電池儲電功能以及儲熱功能，能夠擺脫"白天儲熱，夜晚發(fā)電"的單一工 作模式，使本發(fā)明能夠更加靈活的應(yīng)對電網(wǎng)用電高峰和低谷的用電場合。白天光照和用電 都是高峰，部分熱能用于發(fā)電、同時液態(tài)金屬電池也可以同時放電以提供更高的發(fā)電功率。 晚上用電需求下降、光照消失，高溫熔鹽和液態(tài)金屬電池儲存的熱能、電能同時發(fā)電，提供 最大的發(fā)電功率。深夜后電網(wǎng)用電低谷、電價低谷，液態(tài)金屬電池可以利用電網(wǎng)電能進(jìn)行充 電，本發(fā)明甚至可將高溫液態(tài)金屬電池作為發(fā)熱元件，將電網(wǎng)的低價電能轉(zhuǎn)換成熱能，把低 溫熔鹽加熱變成高溫熔鹽，實現(xiàn)電能、熱能的同時儲存。
[0039] 本發(fā)明的儲電系統(tǒng)能脫離光熱發(fā)電系統(tǒng)控制，獨立接受電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行充放電操 作；當(dāng)電網(wǎng)無法吸納所述太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能時，多余電能通過并網(wǎng)變流器為 所述液態(tài)金屬電池充電；當(dāng)所述太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足電網(wǎng)供電需求 時，所述液態(tài)金屬電池儲存的電能通過并網(wǎng)逆變器饋入電網(wǎng)。
[0040] 本發(fā)明的儲熱系統(tǒng)可以采用顯熱儲熱方式、潛熱(相變）儲熱方式、單罐斜溫層儲 熱方式或固態(tài)工質(zhì)儲熱方式。儲熱工質(zhì)可以是液態(tài)或固態(tài)的，但儲熱工質(zhì)與液態(tài)金屬電池 電極有絕緣介質(zhì)。
[0041] 本發(fā)明具有靈活的運行控制方式，并不局限于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，任何主要需 要儲熱能的場合比如余熱利用、地?zé)岚l(fā)電等均可使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括儲電系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)； 儲電系統(tǒng)包括兩個液態(tài)金屬電池和并網(wǎng)變流器，兩液態(tài)金屬電池串聯(lián)形成電池組，所 述電池組與并網(wǎng)變流器的直流側(cè)電容器并聯(lián)相接，并網(wǎng)變流器與電網(wǎng)連接； 放置于高溫儲存罐中的液態(tài)金屬電池為高溫液態(tài)金屬電池，放置于低溫儲存罐中的液 態(tài)金屬電池為低溫液態(tài)金屬電池； 儲熱系統(tǒng)包括太陽能光熱收集器、高溫儲存罐、所述高溫液態(tài)金屬電池本體、低溫儲存 罐、蒸汽發(fā)生器、蒸汽輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)和儲熱工質(zhì)；儲熱工質(zhì)被太陽能光熱收集器加熱后進(jìn) 入高溫儲存罐中，釋放熱能后變成低溫工質(zhì)進(jìn)入低溫儲存罐，等待被再次加熱；低溫的儲熱 工質(zhì)通過高溫液態(tài)金屬電池本體再次加熱，變成高溫的儲熱工質(zhì)；高溫的儲熱工質(zhì)儲存的 熱能通過蒸汽發(fā)生器為蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)提供高溫高壓蒸汽，推動蒸汽輪機(jī)組及發(fā)電機(jī)發(fā) 電，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述液態(tài)金屬電池的浸沒在 所述儲熱工質(zhì)中的電池電極增加絕緣保護(hù)，防止所述電池短路或漏電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述液態(tài)金屬電池采用電池 電極金屬的沸點高于所述儲熱工質(zhì)的最高工作溫度且其電池電極金屬的熔點低于所述儲 熱工質(zhì)的最低工作溫度的液態(tài)金屬電池；所述高溫液態(tài)金屬電池本體以顯熱方式儲熱，該 電池本體配備有將儲存的熱能輸入或輸出該電池本體的換熱裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲熱工質(zhì)采用液態(tài)工質(zhì) 或固態(tài)工質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)變流器采用電壓源 型變流器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)變流器采用具有電 能雙向流動的變流器，在電網(wǎng)電能多余或電價較低時為所述高溫液態(tài)金屬電池和低溫液態(tài) 金屬電池充電，在電網(wǎng)電能短缺或電價較高時將所述高溫液態(tài)金屬電池中存儲的電能回饋 至電網(wǎng)。
7. -種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲能方法，包括如下步驟： 在起始工作狀態(tài)或者儲熱系統(tǒng)儲存的熱能釋放完畢后，高溫儲存罐是空的，且高溫液 態(tài)金屬電池本體也降低到了其最低工作溫度，所有的儲熱工質(zhì)都存放在低溫儲存罐中； 白天太陽光能供給充沛條件下，低溫儲熱工質(zhì)經(jīng)過太陽能光熱收集器加熱，變成高溫 儲熱工質(zhì)儲存在高溫儲存罐中，同時高溫儲熱工質(zhì)把高溫液態(tài)金屬電池本體加熱至高溫狀 態(tài)；高溫儲熱工質(zhì)儲熱過程與蒸汽輪機(jī)組發(fā)電能同時進(jìn)行； 夜晚或用電高峰條件下，儲熱系統(tǒng)儲存的熱能開始釋放并經(jīng)蒸汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)換成電能向 電網(wǎng)饋送；首先釋放的是高溫儲熱工質(zhì)儲存的熱能，高溫儲熱工質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高 溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)組運轉(zhuǎn)，釋放熱能后儲熱工質(zhì)溫度降低，變成低溫儲熱工質(zhì)回流 到低溫儲存罐儲存起來；當(dāng)高溫儲存罐中儲熱工質(zhì)數(shù)量接近于零時，高溫液態(tài)金屬電池本 體中儲存的熱能并未釋放出來，該電池保持高溫狀態(tài)，通過泵送裝置再次將低溫儲存罐中 的部分儲熱工質(zhì)泵入該高溫液態(tài)金屬電池本體內(nèi)的管道，低溫儲熱工質(zhì)能重新加熱成高溫 儲熱工質(zhì)，重新加熱的高溫儲熱工質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機(jī)組發(fā) 電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于，所述儲電系 統(tǒng)能脫離光熱發(fā)電系統(tǒng)控制，獨立接受電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行充放電操作；當(dāng)電網(wǎng)無法吸納所述太 陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能時，多余電能通過并網(wǎng)變流器為所述液態(tài)金屬電池充電；當(dāng) 所述太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能不能滿足電網(wǎng)供電需求時，所述液態(tài)金屬電池儲存的 電能通過并網(wǎng)逆變器饋入電網(wǎng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲能方法，其特征在于，所述高溫液 態(tài)金屬電池在光照長期不足或儲熱工質(zhì)儲熱效率降低時能作為發(fā)熱元件，將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化 成熱能，用于將低溫儲熱工質(zhì)加熱成高溫儲熱工質(zhì)儲存能量。
【文檔編號】H02J3/32GK104047818SQ201410291169
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】胡楷, 鄭小平, 張玘 申請人:威勝集團(tuán)有限公司