基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括：太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能；及蒸汽儲(chǔ)能裝置，其中若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，則將多余電能通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能存儲(chǔ)所述多余電能，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則可利用所述蒸汽儲(chǔ)能裝置使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。由于增加了蒸汽儲(chǔ)能使得太陽(yáng)能在電力系統(tǒng)的調(diào)度中更加可控，在一定程度上解決了由于天氣影響發(fā)電變化的電網(wǎng)穩(wěn)定性。增加的蒸汽儲(chǔ)能很好的解決了太陽(yáng)能受氣候的影響，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)蒸汽發(fā)電可以有效的提高并解決太陽(yáng)能發(fā)電存在的一些問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，尤其涉及太陽(yáng)能發(fā)電廠的設(shè)計(jì)與建設(shè)。
【背景技術(shù)】
[0002]人口持續(xù)增長(zhǎng)與能源日益短缺的矛盾一直都是現(xiàn)代社會(huì)面臨的一大難題，這一問(wèn)題在人口眾多、人均資源嚴(yán)重不足的中國(guó)尤為突出。眾所周知，中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，成就令世界矚目，而能源卻成了制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。同時(shí)也揭示了目前中國(guó)在能源開(kāi)發(fā)與利用上所暴露出來(lái)的問(wèn)題。
[0003]中國(guó)是國(guó)際上能源消耗的大國(guó)，而且，在未來(lái)20年，能源的需求也將保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)，能源問(wèn)題已經(jīng)成為關(guān)系到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全的重大社會(huì)問(wèn)題。資源的緊缺和能源成本的持續(xù)增長(zhǎng)使得眾多發(fā)達(dá)國(guó)家將注意的目光轉(zhuǎn)向了新能源，其中太陽(yáng)能的應(yīng)用備受重視。
[0004]能源專家認(rèn)為，在可再生能源中，太陽(yáng)能取之不盡，清潔安全，是理想的可再生能源選擇。不管從資源的數(shù)量、分布的普遍性，還是從清潔性、技術(shù)的可靠性來(lái)看，太陽(yáng)能都比其它可再生能源更具有優(yōu)越性。但是在新能源中，太陽(yáng)能發(fā)電的成本較高，一臺(tái)能滿足家庭日常電器需要的200W的光伏系統(tǒng),市場(chǎng)價(jià)為15000兀,如果燃煤發(fā)電成本為1，則光伏發(fā)電大約是煤電的11?18倍，生物質(zhì)發(fā)電(沼氣發(fā)電)的7?12倍，風(fēng)能發(fā)電的6?10倍。因此，我國(guó)目前太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用基本在集中供電成本過(guò)高的邊遠(yuǎn)地區(qū)。另外太陽(yáng)能發(fā)電受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，這也是制約太陽(yáng)能發(fā)電的重要因素。
[0005]然而，由于太陽(yáng)光具有不可控的因素，使得太陽(yáng)能發(fā)電的調(diào)度難以解決，不得不在太陽(yáng)能發(fā)電的建設(shè)選址上考慮較多，使之不能靠近負(fù)荷區(qū)，降低了太陽(yáng)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。由于太陽(yáng)光受四季，天氣影響較大，例如在下雨天(白天)用電負(fù)荷處于高峰時(shí)段，太陽(yáng)能幾乎不能夠發(fā)出電，此時(shí)電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)載較高，不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的運(yùn)營(yíng)。電網(wǎng)給用戶供電時(shí)需要提供高質(zhì)量，穩(wěn)定的電能，即使電網(wǎng)出現(xiàn)較大故障時(shí)，需電網(wǎng)依舊能提供不間斷的電能。
[0006]由此，業(yè)界需要一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其能彌補(bǔ)太陽(yáng)能在故障狀態(tài)下、陰雨天時(shí)不能發(fā)電的波谷電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題，更好利用太陽(yáng)能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明旨在提供一種新型的太陽(yáng)能發(fā)電廠建設(shè)，增加了蒸汽儲(chǔ)能裝置，使太陽(yáng)能在電力系統(tǒng)的調(diào)度中更加可控，在一定的程度上解決了由于氣候等問(wèn)題引起的太陽(yáng)能發(fā)電不穩(wěn)定性問(wèn)題。增加的蒸汽儲(chǔ)能很好的解決了太陽(yáng)能發(fā)電的功率調(diào)節(jié)，例如當(dāng)用戶或負(fù)載處于低負(fù)荷的情況下，可以依舊通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電繼續(xù)運(yùn)行使其開(kāi)始進(jìn)行制熱，通過(guò)蒸汽灌進(jìn)行儲(chǔ)能。而當(dāng)負(fù)載處于峰值時(shí)，則可以通過(guò)蒸汽灌儲(chǔ)存的蒸汽用汽輪機(jī)發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備發(fā)出電經(jīng)變壓器將多余的電能通過(guò)電熱爐加熱，變成水蒸氣，儲(chǔ)存在蒸汽罐。而后再根據(jù)電網(wǎng)所需功率將蒸汽罐里的蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電供給電網(wǎng)。[0008]為此，本發(fā)明提供了一種基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括:太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能；及蒸汽儲(chǔ)能裝置，其中若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，則將多余電能通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能存儲(chǔ)所述多余電能，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則可利用所述蒸汽儲(chǔ)能裝置使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。
[0009]一些實(shí)施例中，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置繼續(xù)運(yùn)行使其進(jìn)行制熱而通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能裝置進(jìn)行儲(chǔ)能，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的蒸汽利用所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)發(fā)電。
[0010]一些實(shí)施例中，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括:蒸汽管道，電熱爐，電熱蒸汽發(fā)生器，輸水管道，控制開(kāi)關(guān)和蒸汽罐，其中所述輸水管道將水輸入所述電熱蒸汽發(fā)生器中，所述電熱爐加熱所述電熱蒸汽發(fā)生器以使其中的水變成蒸汽，從而根據(jù)所述控制開(kāi)關(guān)的控制通過(guò)所述蒸汽管道將所述蒸汽存放于所述蒸汽罐中。
[0011]一些實(shí)施例中，所述多余電能通過(guò)所述電熱爐在所述電熱蒸汽發(fā)生器里發(fā)生反應(yīng)，并且通過(guò)所述輸水管道的水泵將水箱中的水泵入所述蒸汽發(fā)生器，由此通過(guò)所述電熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽。
[0012]一些實(shí)施例中，所述蒸汽通過(guò)所述蒸汽管道，打開(kāi)所述控制開(kāi)關(guān)，而將所述蒸汽儲(chǔ)存在所述蒸汽罐中，這樣便將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能后再次通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為蒸汽能儲(chǔ)存下來(lái)。
[0013]一些實(shí)施例中，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括壓力安全裝置，其中供汽過(guò)程中蒸汽壓力升至0.4Mpa時(shí)，壓力控制器自動(dòng)斷開(kāi)所述電熱爐的電源停止加熱，當(dāng)蒸汽壓力下降至約0.3Mpa時(shí)，所述電熱爐的電源再度被接通，蒸汽壓力再度升高，如此可連續(xù)獲得蒸汽源。
[0014]一些實(shí)施例中，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括水位安全裝置，其中所述電熱蒸汽發(fā)生器的加熱筒中的水位當(dāng)高于最低液位時(shí)，所述電熱爐的電源自動(dòng)接通以開(kāi)始加熱，當(dāng)所述加熱筒內(nèi)水位下降至最低液位，所述電熱爐自動(dòng)停止加熱。
[0015]一些實(shí)施例中，當(dāng)所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，所述蒸汽罐中的蒸汽通過(guò)所述蒸汽管道進(jìn)入所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)而使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)發(fā)電。
[0016]一些實(shí)施例中，計(jì)算所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率而造成的電網(wǎng)所缺電能，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制對(duì)所述開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，而使得所述蒸汽罐排放出與所述所缺電能相對(duì)應(yīng)的蒸汽。
[0017]一些實(shí)施例中，可直接通過(guò)所述蒸汽管道輸出所述蒸汽。
[0018]由于本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)增加了蒸汽儲(chǔ)能使得太陽(yáng)能在電力系統(tǒng)的調(diào)度中更加可控，在一定的程度上解決了由于天氣影響發(fā)電變化的電網(wǎng)穩(wěn)定性。增加的蒸汽儲(chǔ)能很好的解決了太陽(yáng)能受氣候的影響，例如當(dāng)外界天氣處于下雨天或陰天的情況下，可以依舊通過(guò)儲(chǔ)存的蒸汽繼續(xù)運(yùn)行發(fā)電。而當(dāng)負(fù)載處于峰值時(shí)，也可以通過(guò)蒸汽灌進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)蒸汽發(fā)電可以有效的提高并解決太陽(yáng)能發(fā)電存在的一些問(wèn)題。
[0019]結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]結(jié)合附圖，通過(guò)下文詳細(xì)說(shuō)明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參見(jiàn)本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開(kāi)，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見(jiàn)，可能對(duì)層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸進(jìn)行了放大或變形。
[0023]應(yīng)理解，本發(fā)明的描述/圖示為單個(gè)單元的部分可存在于兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理上獨(dú)立但合作實(shí)現(xiàn)所描述/圖示之功能的實(shí)體。此外，描述/圖示為兩個(gè)或兩個(gè)以上物理上獨(dú)立的部分可集成入一個(gè)單獨(dú)的物理上實(shí)體以進(jìn)行所描述/圖示的功能。
[0024]現(xiàn)參考附圖詳 細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。
[0025]一種基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能發(fā)電裝置和蒸汽儲(chǔ)能裝置。若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，則將多余電能通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能存儲(chǔ)所述多余電能，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則可利用所述蒸汽儲(chǔ)能裝置使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。
[0026]太陽(yáng)能發(fā)電裝置利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能。
[0027]太陽(yáng)能發(fā)電量計(jì)算:地球在圍繞太陽(yáng)進(jìn)行公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)高度方位角，日照時(shí)間不斷發(fā)生變化，從而造成了輻射值在地球不同緯度，不同時(shí)刻的變化。在進(jìn)行光伏電站發(fā)電量的計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)計(jì)算不同時(shí)刻光伏電站所在緯度下的太陽(yáng)輻射值。根據(jù)庫(kù)柏(Cooper)方程，太陽(yáng)赤緯角δ的計(jì)算公式為:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于蒸汽儲(chǔ)能的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 太陽(yáng)能發(fā)電裝置，其利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能；及蒸汽儲(chǔ)能裝置，其中若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，則將多余電能通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能存儲(chǔ)所述多余電能，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則可利用所述蒸汽儲(chǔ)能裝置使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，若所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出功率大于預(yù)定的電網(wǎng)所需功率，使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置繼續(xù)運(yùn)行使其進(jìn)行制熱而通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能裝置進(jìn)行儲(chǔ)能，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，則通過(guò)所述蒸汽儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的蒸汽利用所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)發(fā)電。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括:蒸汽管道，電熱爐，電熱蒸汽發(fā)生器，輸水管道，控制開(kāi)關(guān)和蒸汽罐，其中所述輸水管道將水輸入所述電熱蒸汽發(fā)生器中，所述電熱爐加熱所述電熱蒸汽發(fā)生器以使其中的水變成蒸汽，從而根據(jù)所述控制開(kāi)關(guān)的控制通過(guò)所述蒸汽管道將所述蒸汽存放于所述蒸汽罐中。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述多余電能通過(guò)所述電熱爐在所述電熱蒸汽發(fā)生器里發(fā)生反應(yīng)，并且通過(guò)所述輸水管道的水泵將水箱中的水泵入所述蒸汽發(fā)生器，由此通過(guò)所述電熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利4所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽通過(guò)所述蒸汽管道，打開(kāi)所述控制開(kāi)關(guān)，而將所述蒸汽儲(chǔ)存在所述蒸汽罐中，這樣便將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能后再次通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為蒸汽能儲(chǔ)存下來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利5所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括壓力安全裝置，其中供汽過(guò)程中蒸汽壓力升至0.4Mpa時(shí)，壓力控制器自動(dòng)斷開(kāi)所述電熱爐的電源停止加熱，當(dāng)蒸汽壓力下降至約0.3Mpa時(shí)，所述電熱爐的電源再度被接通，蒸汽壓力再度升高，如此可連續(xù)獲得蒸汽源。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽儲(chǔ)能裝置包括水位安全裝置，其中所述電熱蒸汽發(fā)生器的加熱筒中的水位當(dāng)高于最低液位時(shí)，所述電熱爐的電源自動(dòng)接通以開(kāi)始加熱，當(dāng)所述加熱筒內(nèi)水位下降至最低液位，所述電熱爐自動(dòng)停止加熱。
8.根據(jù)權(quán)利3所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率，通過(guò)所述蒸汽罐中的蒸汽通過(guò)所述蒸汽管道進(jìn)入所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)而使得所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置的汽輪機(jī)發(fā)電。
9.根據(jù)權(quán)利8所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置發(fā)出的功率低于所述電網(wǎng)所需功率而造成的電網(wǎng)所缺電能，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制對(duì)所述開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，而使得所述蒸汽罐排放出與所述所缺電能相對(duì)應(yīng)的蒸汽。
10.根據(jù)權(quán)利9所述的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，可直接通過(guò)所述蒸汽管道輸出所述蒸汽。
【文檔編號(hào)】H02S10/20GK103546093SQ201310542261
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】連志剛, 高葉軍 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院