本申請涉及發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種光熱發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國“3060”雙碳目標(biāo)的提出，我國新能源裝機發(fā)展迅速。有關(guān)測算顯示，我國新能源裝機到2035年將超過煤電成為全國第一大電源，煤電與新能源發(fā)電量的占比將在2050年出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。預(yù)計2035年，風(fēng)、光裝機規(guī)模分別達到7億、6.5億千瓦，全國風(fēng)電、太陽能日最大功率波動預(yù)計分別達2億和4億千瓦左右。在眾多清潔能源類型中，太陽能光熱發(fā)電有條件逐步擔(dān)當(dāng)基礎(chǔ)電力負荷的新能源。作為目前唯一有望替代火電作為基礎(chǔ)電力的長效清潔能源形式，是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，利用熱能產(chǎn)生過熱蒸汽推動機組發(fā)電。并且相對于其他形式的新能源發(fā)電形式而言，太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中循環(huán)的介質(zhì)除了水之外主要是熔鹽，熔鹽的自身特性決定了太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有儲能的作用，能夠起到調(diào)峰的作用。因此太陽能熱發(fā)電相對于其他形式的新能源發(fā)電更具有優(yōu)勢，但目前運行的光熱發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的蒸汽壓力為超高壓(14mpa左右)，導(dǎo)致整個光熱發(fā)電系統(tǒng)效率偏低。

2、現(xiàn)有技術(shù)中為了提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率，采用的超臨界參數(shù)介質(zhì)均為co2，但是采用超臨界co2作為發(fā)電循環(huán)介質(zhì)所采用的設(shè)備與目前光熱電站所采用的設(shè)備差別很大，無法針對目前運行的光熱電站進行局部改造升級。且目前汽輪機的結(jié)構(gòu)形式不適合采用超臨界壓力的蒸汽進行發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N光熱發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，包括以下內(nèi)容：

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：給水管道、第一熱熔鹽管道、第二熱熔鹽管道、第三熱熔鹽管道、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器、高壓再熱器、低壓再熱器、第一透平和第二透平；

3、所述第一熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述過熱器；所述第二熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述高壓再熱器；所述第三熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述低壓再熱器；

4、所述給水管道用于將給水依次輸入所述預(yù)熱器、所述蒸發(fā)器和所述過熱器中進行加熱，以得到符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽；

5、所述第一透平用于為所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽提供膨脹做功環(huán)境；

6、所述高壓再熱器用于對從所述第一透平中輸入所述高壓再熱器的蒸汽與從所述第二熱熔鹽管道中進入的熔鹽進行換熱得到再熱蒸汽；

7、所述第二透平用于為所述再熱蒸汽提供膨脹做功環(huán)境；

8、所述低壓再熱器用于對從所述第二透平中輸入所述低壓再熱器的蒸汽與從所述第三熱熔鹽管道中進入的熔鹽進行換熱得到低壓再熱蒸汽；

9、所述第二透平還用于為所述低壓再熱蒸汽提供膨脹做功環(huán)境。

10、可選的，所述第一透平為向心式結(jié)構(gòu)透平，所述第二透平為軸流式透平。

11、可選的，所述熔鹽為二元鹽solar?salt，由nano3和kno3以質(zhì)量比6:4組成。

12、可選的，所述軸流式透平包括高壓缸和中低壓缸；所述再熱蒸汽進入高壓缸膨脹后，進入低壓再熱器中進行換熱，產(chǎn)生低壓再熱蒸汽后進入中低壓缸中進行膨脹做功。

13、可選的，所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽的溫度為550℃，蒸汽壓力為亞臨界或超臨界或超超臨界。

14、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，該方法包括：

15、通過第一熱熔鹽管道將熔鹽通入過熱器；通過第二熱熔鹽管道將熔鹽通入高壓再熱器；通過第三熱熔鹽管道將熔鹽通入低壓再熱器；

16、通過給水管道將給水依次輸入預(yù)熱器、蒸發(fā)器和所述過熱器中進行加熱，以得到符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽；將所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽通入第一透平進行膨脹做功；

17、將在所述第一透平中完成膨脹做功的蒸汽輸入高壓再熱器，與從所述第二熱熔鹽管道中進入的熔鹽進行換熱得到再熱蒸汽；所述再熱蒸汽通入所述第二透平進行膨脹做功；

18、從所述第二透平中輸入所述低壓再熱器的蒸汽與從所述第三熱熔鹽管道中進入的熔鹽在低壓再熱器中進行換熱得到低壓再熱蒸汽；所述低壓再熱蒸汽在所述第二透平中進行膨脹做功，膨脹后的蒸汽進入發(fā)電系統(tǒng)的凝汽系統(tǒng)，完成發(fā)電的完整循環(huán)。

19、可選的，所述第一透平為向心式結(jié)構(gòu)透平，所述第二透平為軸流式透平。

20、可選的，所述熔鹽為二元鹽solar?salt，由nano3和kno3以質(zhì)量比6:4組成。

21、可選的，所述軸流式透平包括高壓缸和中低壓缸，所述方法包括：所述再熱蒸汽進入高壓缸膨脹后，進入低壓再熱器中進行換熱，產(chǎn)生低壓再熱蒸汽后進入中低壓缸中進行膨脹做功。

22、可選的，所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽的溫度為550℃，蒸汽壓力為亞臨界或超臨界或超超臨界。

23、本申請?zhí)峁┝艘环N光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中通過對光熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行改造之后，可以產(chǎn)生超超臨界壓力的高溫蒸汽，最終將光熱系統(tǒng)的超高壓汽輪機發(fā)電機組改造為超臨界發(fā)電機組。本申請中的光熱發(fā)電系統(tǒng)包括：給水管道、第一熱熔鹽管道、第二熱熔鹽管道、第三熱熔鹽管道、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器、高壓再熱器、低壓再熱器、第一透平和第二透平；所述第一熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述過熱器；所述第二熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述高壓再熱器；所述第三熱熔鹽管道用于將熔鹽通入所述低壓再熱器；所述給水管道用于將給水依次輸入所述預(yù)熱器、所述蒸發(fā)器和所述過熱器中進行加熱，以得到符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽；所述第一透平用于為所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽提供膨脹做功環(huán)境；所述高壓再熱器用于對從所述第一透平中輸入所述高壓再熱器的蒸汽與從所述第二熱熔鹽管道中進入的熔鹽進行換熱得到再熱蒸汽；所述第二透平用于為所述再熱蒸汽提供膨脹做功環(huán)境；所述低壓再熱器用于對從所述第二透平中輸入所述低壓再熱器的蒸汽與從所述第三熱熔鹽管道中進入的熔鹽進行換熱得到低壓再熱蒸汽；所述第二透平還用于為所述低壓再熱蒸汽提供膨脹做功環(huán)境。通過該系統(tǒng)中設(shè)置的過熱器、高壓再熱器、低壓再熱器之間的熱能分配，使得本申請中的光熱發(fā)電系統(tǒng)在使用水蒸氣作為超(超)臨界發(fā)電工質(zhì)的情況下可以產(chǎn)生超(超)臨界和亞臨界參數(shù)，以提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。

技術(shù)特征：

1.一種光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：給水管道、第一熱熔鹽管道、第二熱熔鹽管道、第三熱熔鹽管道、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器、高壓再熱器、低壓再熱器、第一透平和第二透平；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透平為向心式結(jié)構(gòu)透平，所述第二透平為軸流式透平。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述熔鹽為二元鹽solar?salt，由nano3和kno3以質(zhì)量比6:4組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述軸流式透平包括高壓缸和中低壓缸；所述再熱蒸汽進入高壓缸膨脹后，進入低壓再熱器中進行換熱，產(chǎn)生低壓再熱蒸汽后進入中低壓缸中進行膨脹做功。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽的溫度為550℃，蒸汽壓力為亞臨界或超臨界或超超臨界。

6.一種光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，其特征在于，基于上述權(quán)利要求1-5中任一項所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)，所述方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，其特征在于，所述第一透平為向心式結(jié)構(gòu)透平，所述第二透平為軸流式透平。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，其特征在于，所述熔鹽為二元鹽solar?salt，由nano3和kno3以質(zhì)量比6:4組成。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，其特征在于，所述軸流式透平包括高壓缸和中低壓缸，所述方法包括：所述再熱蒸汽進入高壓缸膨脹后，進入低壓再熱器中進行換熱，產(chǎn)生低壓再熱蒸汽后進入中低壓缸中進行膨脹做功。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方法，其特征在于，所述符合預(yù)設(shè)溫度的蒸汽的溫度為550℃，蒸汽壓力為亞臨界或超臨界或超超臨界。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N光熱發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，涉及發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括：三條熱熔鹽管道、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器、高壓再熱器、低壓再熱器及兩個透平。熱熔鹽管道分別將熔鹽送入過熱器、高壓再熱器和低壓再熱器。給水依次進入預(yù)熱器、蒸發(fā)器和過熱器加熱至預(yù)設(shè)溫度蒸汽。先在第一透平中膨脹做功，隨后進入高壓再熱器與熔鹽換熱得到再熱蒸汽，在第二透平中再次膨脹做功。最后，蒸汽進入低壓再熱器與熔鹽換熱得到低壓再熱蒸汽，在第二透平中完成做功后進入發(fā)電系統(tǒng)的凝汽系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電的完整循環(huán)。該系統(tǒng)在保留原光熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對熔鹽與水/水蒸氣換熱進行重構(gòu)，使得能夠產(chǎn)生超(超)臨界和亞臨界參數(shù)，以提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊天亮,甄曉偉,田歡,牛濤,鄭慶元,張一坤,丁梁,賈明華,孫偉晉
受保護的技術(shù)使用者：煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9