一種塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及其儲熱控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及其儲熱控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)具有寬泛的溫場與能場匹配設(shè)定、聚光比大、聚焦溫度高、能流密度大、熱工轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用范圍廣等等優(yōu)長特點，可進行大規(guī)模:光熱發(fā)電、水制氫、海水淡化、金屬冶煉等眾多太陽能用途開發(fā)。因此，塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)是一種極具價值潛力的太陽能多元化利用平臺。
[0003]曾先后有許多發(fā)達國家，開展過塔式太陽能發(fā)電技術(shù)研究。然而至今該項技術(shù)的發(fā)展仍受到諸多阻困，其原因主要有兩點:一是定日鏡跟蹤成本過高，這是由于遠距離跟蹤的精度要求極高，必須達到齒輪無間隙傳動，由此所引起的苛刻制作是推高跟蹤成本的原因；二是發(fā)電規(guī)模太小，發(fā)電擴容受到極大限制，由于塔式發(fā)電規(guī)模取決于定日鏡場規(guī)模，光熱發(fā)電規(guī)模越大，成本下降空間越大，但是當定日鏡場規(guī)模擴大到一定程度之后，其整體效率呈現(xiàn)銳減下降趨勢。因此，目前的塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電成本居高不下，離市場化要求仍有較大的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)電的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)及其儲熱控制方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]構(gòu)造一種塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，包括:用于收集太陽熱能的太陽能集熱裝置，與所述太陽能集熱裝置連接、用于產(chǎn)生過熱飽和蒸汽的換熱器，和與所述換熱器連接、用于將所述過熱飽和蒸汽轉(zhuǎn)換成電能的熱動力轉(zhuǎn)換裝置；其中，所述太陽能集熱裝置包括多個具有收集太陽熱能的塔式光熱模塊；多個所述塔式光熱模塊中包括采用集中儲熱的A類塔式光熱模塊和采用分布式儲熱的B類塔式光熱模塊。
[0007]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述A類塔式光熱模塊包括用于聚焦陽光的第一定日鏡和設(shè)置有第一集熱器的第一光熱塔；
[0008]多個所述A類塔式光熱模塊共同通過一個用于儲存所述第一集熱器中被加熱熱工質(zhì)熱能的集中式儲熱單元與所述換熱器連接。
[0009]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，每個所述B類塔式光熱模塊包括用于聚焦陽光的第二定日鏡，以及包括設(shè)置有第二集熱器的第二光熱塔，還包括與所述第二光熱塔連接、用于存儲所述第二集熱器中被加熱熱工質(zhì)熱能的分布式儲熱單元。
[0010]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述換熱器包括多個子換熱器，每個所述B類塔式光熱模塊包含一個所述子換熱器。
[0011]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，每個所述B類塔式光熱模塊的所述子換熱器共同通過一個用于存儲過飽和熱蒸汽的高溫蒸汽儲熱裝置與所述熱動力轉(zhuǎn)換裝置連接。
[0012]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，所有A類塔式光熱模塊都采用熔鹽作為熱工質(zhì)，所有B類塔式光熱模塊都采用熔鹽作為熱工質(zhì)，所述A類塔式光熱模塊與所述B類塔式光熱模塊之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0013]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，一部分所述A類塔式光熱模塊采用熔鹽作為熱工質(zhì)，另一部分所述A類塔式光熱模塊采用蒸汽作為熱工質(zhì)，所述B類塔式光熱模塊都采用熔鹽作為熱工質(zhì)；
[0014]采用熔鹽作為熱工質(zhì)的所述A類塔式光熱模塊與采用蒸汽作為熱工質(zhì)的所述A類塔式光熱模塊之間全部并聯(lián)連接，所述A類塔式光熱模塊與所述B類塔式光熱模塊之間并聯(lián)連接。
[0015]本發(fā)明所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，其中，單個所述塔式光熱模塊發(fā)電功率為 10-25MW。
[0016]本發(fā)明還提供了一種基于前面任一項所述的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲熱控制方法，其中，包括以下步驟:
[0017]獲取夜間用電量及用熱、用汽需求參數(shù)；
[0018]根據(jù)所述夜間用電量及用熱、用汽需求參數(shù)產(chǎn)生用于控制帶分布式儲熱的B類塔式光熱模塊中的熱能儲存量的第一控制指令；
[0019]執(zhí)行所述第一控制指令，調(diào)節(jié)所述B類塔式光熱模塊的各個分布式儲熱單元中的熱能存儲量分別用于發(fā)電、供熱及供汽。
[0020]本發(fā)明所述的儲熱控制方法，其中，還包括步驟:
[0021]將利用水作為傳熱工質(zhì)的所述A類塔式光熱模塊的水蒸氣存儲于集中式蒸汽儲罐中；
[0022]將利用熔鹽作為傳熱工質(zhì)的A類塔式光熱模塊將熔鹽存儲于所述A類塔式光熱模塊的集中式熔鹽罐中；
[0023]獲取當前時間參數(shù)；
[0024]在所述當前時間為夜晚時，產(chǎn)生控制利用水作為傳熱工質(zhì)的所述A類塔式光熱模塊停止工作的第二控制指令；
[0025]執(zhí)行所述第二控制指令。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于:通過采用集中儲熱的A類塔式光熱模塊和采用分布式儲熱的B類塔式光熱模塊，使得塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)夜晚用電及用熱、用汽需求設(shè)計熱能儲存量，在夜晚的時候可將不帶儲能的水蒸氣存放在蒸汽儲缸中，將帶儲能的模塊通過參數(shù)需要，實現(xiàn)供電、供熱、供汽，有效利用能源；而且該系統(tǒng)同時具有模塊化太陽能集熱裝置，當再建設(shè)大型光熱電站時，只需將塔式光熱模塊復制，可以簡化建設(shè)流程，減少建設(shè)工期，更可以減少發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計投資成本。
【附圖說明】
[0027]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0028]圖1是本發(fā)明較佳實施例的同時包含A類塔式光熱模塊和B類塔式光熱模塊的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖一；
[0029]圖2是本發(fā)明較佳實施例的同時包含A類塔式光熱模塊和B類塔式光熱模塊的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖二 ；
[0030]圖3是本發(fā)明較佳實施例的單個A類塔式光熱模塊原理示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明較佳實施例的單個B類塔式光熱模塊原理示意圖。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明較佳實施例的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)原理如圖1和圖2所示，包括:用于收集太陽熱能的太陽能集熱裝置，與太陽能集熱裝置連接、用于產(chǎn)生過熱飽和蒸汽的換熱器，和與換熱器連接、用于將過熱飽和蒸汽轉(zhuǎn)換成電能的熱動力轉(zhuǎn)換裝置24;太陽能集熱裝置包括多個具有收集太陽熱能的塔式光熱模塊11、12 ;且多個塔式光熱模塊中包括采用集中儲熱的A類塔式光熱模塊和采用分布式儲熱的B類塔式光熱模塊。這樣塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)夜晚用電需求設(shè)計熱能儲存量，在夜晚的時候可將不帶儲能的水蒸氣存放在蒸汽儲缸中，以減少夜晚的保溫能耗。而且，通過采用具有模塊化太陽能集熱裝置的塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，當再建設(shè)大型光熱電站時，只需將塔式光熱模塊復制，可以簡化電站建設(shè)流程，減少建設(shè)工期，更可以減少發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計投資成本。
[0033]同時，采用上述塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，還可以增加整個發(fā)電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。如果是單塔的光熱電站，無論哪一部分出現(xiàn)問題，整個發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性都會受到影響，當采用模塊化太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)后，單塔出現(xiàn)問題不會影響到其他模塊的工作狀態(tài)，保證了整個發(fā)電系統(tǒng)供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。另外，采用上述塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，還可以提高定日鏡鏡場的效率。如果是大型的單塔光熱發(fā)電系統(tǒng)，遠端的鏡場離塔頂?shù)木嚯x非常遠，效率很低，當采用塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)后，可以減小鏡場離塔頂?shù)木嚯x，提高鏡場的效率，減小鏡場面積和投資。
[0034]上述實施例中，塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的熱動力轉(zhuǎn)換裝置24優(yōu)選為汽輪發(fā)電機組，具體型號不限。
[0035]在進一步的實施例中，如圖1、圖2和圖3所示，構(gòu)成上述塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能集熱裝置的多個塔式光熱模塊11、12中包括:A類塔式光熱模塊11。其中，每個A類塔式光熱模塊11包括用于聚焦陽光的第一定日鏡111和設(shè)置有第一集熱器(未圖示)的第一光熱塔112 ;多個A類塔式光熱模塊11共同通過一個用于儲存第一集熱器中被加熱熱工質(zhì)熱能的集中式儲熱單元113與換熱器22連接。
[0036]請參閱圖1，上述A類塔式光熱模塊11工作流程為:由第一定日鏡111反射陽光、聚焦陽光并加熱第一光熱塔112塔頂?shù)谝患療崞髦械臒峁べ|(zhì)，所有A類塔式光熱模塊11的第一集熱器中被加熱熱工質(zhì)熱能儲存于共同的集中式儲熱單元113中，儲存的熱能通過換熱器22產(chǎn)生過熱飽和蒸汽，以推動熱動力轉(zhuǎn)換裝置24發(fā)電。
[0037]優(yōu)選地，如圖1所示，上述換熱器與A類塔式光熱模塊11的光熱塔之間還連接有低溫蒸汽儲熱裝置23，經(jīng)換熱器22換熱后的熱工質(zhì)再被栗到第一光熱塔112塔頂加熱，以進行循環(huán)利用。
[0038]在進一步的實施例中，如圖1、圖2和圖4所示，構(gòu)成上述塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能集熱裝置的多個塔式光熱模塊11、12中同時還包括:B類塔式光熱模塊12。其中，每個B類塔式光熱模塊12包括用于聚焦陽光的第二定日鏡121、設(shè)置有第二集熱器的第二光熱塔122，和與第二光熱塔122連接、用于存儲第二集熱器中被加熱熱工質(zhì)熱能的分布式儲熱單元124。
[0039]S卩，上述A類塔式光熱模塊11是不單獨帶儲熱單元的光熱模塊，只是通過采用一個集中式儲熱單元113實現(xiàn)集中式儲熱；B類塔式光熱模塊12是單獨帶分布式儲熱單元124的光熱模塊。
[0040]優(yōu)選地，如圖4所示，上述實施例中，每個B類塔式光熱模塊12均連接一個子換熱器123，每個B類塔式光熱模塊12的子換熱器123經(jīng)一個共同的高溫蒸汽儲熱裝置13連接至熱動力轉(zhuǎn)換裝置24，以將各個子換熱器123所產(chǎn)生的過飽和熱蒸汽儲存后輸送至熱動力轉(zhuǎn)