提高太陽能熱電站淨電力的方法
2023-12-10 08:08:57 1
專利名稱：提高太陽能熱電站淨電力的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能熱電站的應用，其基於通過熱流體和隨後產生的蒸汽捕獲能量以用於通過蒸汽渦輪機和發電機產生電能。
背景技術：
太陽能熱電站根據確定的太陽輻射條件設計，因此在輻射條件較大的情況下，因為將超出渦輪機和發電機的功率，所以該系統不能將所有可利用的太陽熱能轉化為電力。 因而，在高輻射集熱器的情況下，這些類型的電站具有某種調節系統以使部分集熱器停止工作。另一方面，蒸汽渦輪機和發電機都不能向電網釋放超出其設計功率的功率，然而，一部分電力消耗在驅動輔助設備上。另外，這些電站的特徵在於用於泵送熱流體和向蒸汽發生器供水的能量消耗非常大。在目前的電站中，所有泵都由電動馬達驅動，其中一些電動馬達具有變速器。因此，在太陽輻射大於設計輻射的周期中，因為一部分集熱器停止工作，所以太陽場能未得到充分利用，而另一方面，大量的電能被輔助設備消耗掉。
發明內容
本發明的一方面涉及提高向電網輸電的包括多個非常耗電的輔助設備泵的太陽能熱電站淨電力的方法。在一年的大部分時間，太陽輻射比設計輻射，即比產生足以達到電站最大電力的蒸汽所必需的輻射大。因此，在這段時間裡，一部分太陽能集熱器必須停止工作。所提出的方法以更有效的方式利用太陽場，其利用這些本要停止工作的集熱器來產生額外的蒸汽並驅動電站的輔助設備泵。因而，在高輻射的這段時間裡，淨電力將因輔助設備對電力消耗的降低而變大。為了上述目的，蒸汽渦輪機(渦輪泵)以一種更直接的方式利用電站中產生的熱能來驅動輔助設備泵，從而降低輔助設備的電力消耗，並因此在電網接口中獲得更大的淨電力。根據本發明的其它特徵熱流體泵由蒸汽渦輪機驅動。向蒸汽發生器供水的供水泵由蒸汽渦輪機驅動。向蒸汽發生器供水的供水泵和熱流體泵由蒸汽渦輪機驅動。
為了對所給的說明書進行補充，並且為了有助於更好地理解本發明的特徵，附上一組圖作為所述說明書的組成部分，其中下面描述的是例舉性的而非限制性的特徵圖1示出了太陽能熱電站的簡化圖，其中泵是電動操作的；僅考慮了熱流體泵和向蒸汽發生器供水的供水泵，其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調節閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發電機⑶冷凝器(9)向蒸汽發生器供水的供水泵(10)主變壓器(11)電網(12)輔助設備變壓器(13)電動馬達(14)電動馬達變速器圖2示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中主泵通過蒸汽渦輪機來操作，其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器(3)蒸汽發生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調節閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發電機(8)冷凝器(9)向蒸汽發生器供水的供水泵(10)主變壓器(11)電網(12)輔助設備變壓器(15)驅動熱流體泵的蒸汽渦輪機(16)驅動向蒸汽發生器供水的供水泵的蒸汽渦輪機圖3示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中熱流體泵通過蒸汽渦輪機來操作， 其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器(3)蒸汽發生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調節閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發電機(8)冷凝器(9)向蒸汽發生器供水的供水泵
(10)主變壓器(11)電網(12)輔助設備變壓器(13)電動馬達(14)電動馬達變速器(15)驅動熱流體泵的蒸汽渦輪機圖4示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中主泵通過蒸汽渦輪機來操作，所述蒸汽渦輪機被供應有從主渦輪機抽取的蒸汽；其中(1)太陽能集熱器
(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發生器，熱流體熱和蒸汽交換器
(4)熱流體泵
(5)熱流體調節閥
(6)主蒸汽渦輪機
(7)發電機
(8)冷凝器
(9)向蒸汽發生器供水的供水泵
(10)主變壓器
(11)電網
(12)輔助設備變壓器
(15)驅動熱流體泵的蒸汽渦輪機
(16)驅動向蒸汽發生器供水的供水泵的蒸汽渦輪機
圖5示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中熱流體泵通過蒸汽渦輪機來操作，
所述蒸汽渦輪機被供應有從主渦輪機抽取的蒸汽；其中(1)太陽能集熱器
(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發生器，熱流體熱和蒸汽交換器
(4)熱流體泵
(5)熱流體調節閥
(6)主蒸汽渦輪機
(7)發電機
(8)冷凝器
(9)向蒸汽發生器供水的供水泵
(10)主變壓器
(11)電網
(12)輔助設備變壓器
(13)電動馬達
(14)電動馬達變速器
(15)驅動熱流體泵的蒸汽渦輪機
具體實施例方式本發明涉及提高太陽能熱電站淨電力的方法，其中更好地利用太陽能集熱器從而降低輔助設備的電消耗。電站較重要的的輔助設備由蒸汽渦輪機(渦輪泵)驅動，而非目前所用的電動馬達(馬達泵)驅動。該方式允許在高太陽輻射期間利用其它情況停止工作的太陽能集熱器的熱能。因此，按照目前的做法，必須控制渦輪機入口處的蒸汽壓力，從而調整運行的太陽能集熱器的數量，然而，由於輔助設備消耗更多的蒸汽，因此將啟動在其它情況下不工作的集熱器。利用蒸汽渦輪機驅動泵具有以下優點利用以別的方式在高輻射的情況下不能用來產生電力的太陽熱能；在任何情況下，改善整體運行性能。該太陽能熱電站控制系統，在具有比設計輻射大的輻射的情況下，當發電機(7) 和渦輪機(6)達到它們的指定功率時，留下一些太陽能集熱器(1)不運行。因此，本發明的系統目標是，在通過蒸汽渦輪機操作輔助設備泵時，能夠利用在高輻射期間不會被利用的熱能產生電力。另一方面，來自太陽能集熱器(1)的熱能在蒸汽發生器C3)中變成蒸汽，以在主蒸汽渦輪機(6)中改變成機械能，並且最終在發電機(7)中轉化成電能，部分電能通過主變壓器(10)輸到電網(11)。而發電機(7)產生的另一部分電能通過輔助設備變壓器(12)提供給輔助設備使用。在這類的電站中必須供應能量的輔助設備中，作為更大功率泵的熱流體泵(4)和向蒸汽發生器供水的供水泵(9)因其功率而突出。因此，為了通過電動馬達(1 操作該電站的泵，來自太陽能集熱器的能量通過上述元件蒸汽發生器(3)、主蒸汽渦輪機(6)、發電機(7)、輔助設備變壓器(12)、電動馬達變速器(14)和電動馬達(1 經受六次能量轉換。在驅動如本發明中提出的泵的情況下，來自太陽能集熱器(1)的能量在蒸汽發生器(3)中變成蒸汽，並且利用所產生的部分蒸汽來驅動蒸汽渦輪機(15、16)，所述蒸汽渦輪機(15、16)驅動熱流體泵(4)和向蒸汽發生器供水的供水泵(9)。因此，僅進行兩次能量轉換，因此獲得更好的操作性能，結果節約能量並使得從太陽能熱電站獲得更多的淨電力成為可能，包括比設計輻射低的太陽輻射周期。圖3中示出的本發明的實施例涉及藉助蒸汽渦輪機對熱流體泵的操作，其中蒸汽從蒸汽發生器處獲得。圖5中示出的本發明的另一實施例涉及藉助蒸汽渦輪機對熱流體泵的操作，其中蒸汽從主蒸汽渦輪機處抽取獲得。在這兩個實施例中，渦輪泵利用從太陽獲取的蒸汽形式的熱能操縱熱流體泵，所述蒸汽來自供給主蒸汽渦輪機相同的迴路，或來自對其的抽取。如此，就能夠更好的利用太陽場產生電能。圖2和圖4中所示的本發明的其它實施例涉及蒸汽渦輪機對熱流體泵和向蒸汽發生器供水的供水泵的操作。在這種情況下，蒸汽渦輪機、渦輪泵利用從太陽獲取的以蒸汽形式的熱能操縱熱流體泵和向蒸汽發生器供水的供水泵，所述蒸汽來自供給主蒸汽渦輪機相同的迴路，或來自對其的抽取。
權利要求
1.一種用於提高太陽能熱電站的淨電力的方法，所述太陽能熱電站包括多個輔助設備泵G、9)，其特徵在於所述方法以更有效的方式使用太陽能集熱器，為此使用由於太陽輻射大於所述電站的設計輻射而不能用於發電的熱能產生額外的蒸汽以藉助於蒸汽渦輪機 (15,16)驅動所述輔助設備泵G、9)，並且所述電站已經發出其最大電力。
2.根據權利要求1所述的用於提高太陽能熱電站的淨電力的方法，其特徵在於熱流體泵(4)藉助於蒸汽渦輪機(15)驅動。
3.根據權利要求1所述的用於提高太陽能熱電站的淨電力的方法，其特徵在於向蒸汽發生器供水的供水泵(9)藉助於蒸汽渦輪機(16)驅動。
4.根據權利要求1所述的用於提高太陽能熱電站的淨電力的方法，其特徵在於向蒸汽發生器供水的供水泵(9)和熱流體泵(4)藉助於蒸汽渦輪機(16、1幻驅動。
全文摘要
本發明通過更有效地利用太陽場、產生蒸汽以通過蒸汽渦輪機(渦輪泵)驅動主要附件、降低輔助設備的電耗並且提高淨電力，以通過具有柱形拋物面集熱器的太陽能熱電站實現供給主網的淨電力的提高。在太陽輻射大於所設計系統的輻射的時期，因為發電機和渦輪機會超過對其指定的功率水平，所以太陽場的一部分將不被使用。所提出的系統利用太陽場的未使用部分來產生蒸汽以驅動電站的主要輔助設備，在其它情況下該能量不會被利用。另外，當通過渦輪泵利用蒸汽驅動泵以取代利用電動馬達(馬達泵)來驅動泵時，整體上更有效地驅動輔助設備的泵。
文檔編號F01K17/04GK102395787SQ201080017186
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月15日 優先權日2009年4月16日
發明者卡洛斯·安東尼奧·普拉特羅·高納, 帕布洛·弗裡亞斯·馬林, 弗朗西斯科·布拉斯克斯·加西亞, 瑪利亞·伊莎貝爾·巴裡格特·迪茲, 瑪爾塔·雷東多·丘弗斯, 賈米·羅德裡格斯·阿里瓦斯 申請人:馬德裡理工大學