槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統的製作方法

2023-10-09 21:29:29 1

專利名稱：槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電系統，特別是一種新穎的將槽式太陽能熱發電技術與蒸汽-燃氣聯合循環發電技術相結合的發電系統。
背景技術：
現有技術中，關於槽式太陽能熱發電技術與燃氣-蒸汽聯合循環發電技術概述如下。I、槽式太陽能熱發電技術。 槽式太陽能熱發電全稱為「槽式拋物面聚光太陽能熱發電」，其裝置是一種藉助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射並聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導熱油，管中導熱油通過蒸汽發生系統將水加熱成水蒸汽，驅動汽輪發電機組發電的清潔能源利用裝置。槽式太陽能熱發電系統主要包括以下五個子系統。(I)集熱子系統，是系統的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構成。熱接收器採用真空管式；跟蹤方式採用一維跟蹤，南北布置方式。(2)蒸汽發生子系統，由預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器組成。工質為導熱油，採用雙迴路，即接收器中導熱油被加熱後，進入蒸汽發生子系統中產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪發電子系統發電。(3)發電子系統，基本組成與常規發電設備類似，但需要配置一種專用控制裝置，用於太陽能加熱系統與輔助能源系統之間的切換，或用於太陽能加熱系統與輔助能源加熱系統混合工作。(4)儲熱子系統，在夜間情況下，太陽能熱發電系統可以依靠熱儲能系統儲存的能量維持系統正常運行一定的時間。(5)輔助能源子系統。在夜間、陰天或其他無太陽光照射的情況下，可以採用輔助能源系統供熱。 槽式太陽能熱發電技術是目前世界上最成熟的，也是目前唯一實現商業化運行的太陽能熱發電技術。槽式太陽能熱發電技術的優勢在於系統結構緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置佔地面積比塔式和碟式系統的要小30%左右；槽式拋物面集熱裝置的製造所需的構件形式不多，容易實現標準化，適合批量生產；用於聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，製造成本較低；太陽能槽式發電不需太高的建築，其跟蹤系統只需一維同軸跟蹤即可實現多個集熱器的實時跟蹤，減少跟蹤系統難度和費用。目前，槽式太陽能熱發電技術的主要技術制約難點是集熱工質(導熱油)受材料特性限制，只能加熱至390°C左右，產生的蒸汽溫度為370°C左右，發電子系統熱效率較低；此夕卜，導熱油還存在高溫分解、腐蝕，低溫凝固等問題。2、燃氣-蒸汽聯合循環發電技術。燃氣-蒸汽聯合循環發電技術是二十世紀四十年代末開始發展起來的一種能源綜合利用技術，是以燃氣輪機循環為前置循環、以蒸汽輪機循環為後置循環所組成的聯合循環。燃氣-蒸汽聯合循環發電機組由燃氣輪機發電機組、餘熱鍋爐、蒸汽輪發電機組組成，將燃氣輪機排出的「廢氣」引入餘熱鍋爐，加熱水產生高溫高壓的蒸汽，再推動汽輪機做功。相當於將燃氣輪機的布雷頓循環和汽輪機的朗肯循環聯合起來，形成能源梯級利用的總能系統，達到極高的熱效率，整個聯合循環的熱效率較燃氣輪機簡單循環和汽輪發電機組有顯著提高，可達60%左右。目前，燃氣輪機的入口煙氣溫度已能達到約1500°C，排煙溫度在48(T610°C之間。

實用新型內容本實用新型所解決的技術問題在於提供一種槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，此種帶儲熱子系統的槽式太陽能熱發電與燃氣-蒸汽聯合循環相結合的太陽能熱發電系統(ISCC)，能夠提高太陽能的利用效率和全廠總熱效率。該系統將槽式太陽能熱發電系統中由太陽能蒸汽發生系統產生的蒸汽引入餘熱鍋爐，利用燃氣輪機的煙氣餘熱，將蒸汽進一步過熱，進入汽輪機發電。該系統中，槽式太陽能熱發電系統集中吸收的太陽能轉化為蒸汽的熱能，經餘熱鍋爐進一步提高蒸汽的品質，再經汽輪發電機組，最終轉化為電能。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案。一種槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，包含相互連接的槽式太陽能熱發電系統和燃氣聯合循環發電系統，燃氣聯合循環發電系統包括相互連接的餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組，餘熱鍋爐還連接燃氣輪發電機組。槽式太陽能熱發電系統包含集熱子系統，集熱子系統連接儲熱子系統；集熱子系統還連接蒸汽發生系統；蒸汽發生系統連接餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組。集熱子系統與儲熱子系統通過第一導熱油供油管和第一導熱油回油管連接；集熱子系統與蒸汽發生系統通過第二導熱油供油管和第二導熱油回油管連接；蒸汽發生系統與餘熱鍋爐通過第一蒸汽管和第一給水管連接。餘熱鍋爐與蒸汽發電機組通過第二蒸汽管和第二給水流管連接。本實用新型的有益效果如下。I、槽式太陽能與天然氣相結合聯合循環發電，可提高能源利用效率。常規槽式太陽能發電全廠總熱效率約為13 16%。常規燃氣-蒸汽聯合循環(NGCC)發電全廠總熱效率約為45% 60%。槽式太陽能-燃氣聯合循環系統(ISCC)全廠總熱效率可達70% 80%。使整個槽式太陽能-燃氣聯合循環電站的總體效率可提高25%。槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統充分利用太陽能作為中低溫加熱熱源，天然氣發電後的高溫煙氣作為高溫加熱熱源，提高能源利用效率。2、槽式太陽能一燃氣聯合循環系統與電網的峰谷相適應。通常每天用電高峰在白天和傍晚，而用電低谷在晚上。從太陽能輻射的日分布上看，從上午9點至下午4點太陽能輻射強度較強，通過增加熱儲熱系統後，可延長整個槽式太陽能——燃氣聯合循環系統運行小時至晚上9點，系統出力變化與電網用電峰谷相吻合。3、槽式太陽能——燃氣聯合循環系統與常規槽式太陽能相比提高了系統的穩定性。常規槽式太陽能發電系統需要每天啟停，在每天啟停的過程中需要消耗大量的額外能量，減少了汽輪機組出力；同時，汽輪機每天啟停，增加了機組的疲勞損傷，減少了機組的運行壽命。槽式太陽能一燃氣聯合循環系統每天在309^100%負荷之間運行，通過調整機組出力，減少了機組的頻繁啟停。

圖I是本實用新型系統的結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，包含相互連接的槽式太陽能熱發電系統和燃氣聯合循環發電系統，燃氣聯合循環發電系統包括相互連接的餘熱鍋爐4和蒸汽輪發電機組6，餘熱鍋爐4還連接燃氣輪發電機組5。槽式太陽能熱發電系統包含集熱子系統I，集熱子系統I連接儲熱子系統2 ;集熱子系統I還連接蒸汽發生系統3 ;蒸汽發生系統3連接餘熱鍋爐4，餘熱鍋爐4連接蒸汽輪發電機組6。集熱子系統I與儲熱子系統2通過第一導熱油供油管11和第一導熱油回油管21連接；集熱子系統I與蒸汽發生系統3通過第二導熱油供油管12和第二導熱油回油管22連接；蒸汽發生系統3與餘熱鍋爐通4過第一蒸汽管13和第一給水管23連接。餘熱鍋爐4與蒸汽輪發電機組6通過第二蒸汽管14和第二給水管24連接。在槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統(ISCC)配置中，最大可能的提高太陽能在整個系統出力所佔的比例，約為40%。上述技術方案有兩種主要運行模式ISCC運行模式和NGCC運行模式。在ISCC運行模式下，太陽能直接輻射經槽式反射鏡反射至位於槽式反射鏡焦線上的真空集熱管，真空集熱管內的導熱油吸收太陽能，太陽能轉化為熱能；導熱油加熱給水，太陽能蒸汽發生系統產生過熱蒸汽；在餘熱鍋爐內，燃氣輪機高溫排煙作為高溫熱源，加熱自太陽能系統來過熱蒸汽，進一步提高過熱度；過熱後的蒸汽進入汽輪發電機組發電。NGCC運行模式下，切除太陽能系統，系統運行方式為常規燃氣-蒸汽聯合循環。本發明設置一臺餘熱鍋爐和一套蒸汽發電機組，合理選擇主蒸汽參數，餘熱鍋爐受熱面優化設置，可同時滿足ISCC和NGCC這兩種工況。餘熱鍋爐和蒸汽輪機都比常規燃氣-蒸汽聯合循環機組出力較大。在ISCC工況下，太陽能系統來蒸汽全部進入餘熱鍋爐過熱，再至汽輪發電機組發電；在NGCC工況下，汽輪機組排汽經冷凝後，進入餘熱鍋爐預熱、蒸發、過熱，再送至汽輪發電機組。NGCC工況與ISCC工況相比，主蒸汽流量減少，溫度升高，壓力降低，出力減小。本發明設置儲熱子系統。在夜間情況下，太陽能熱發電系統可以依靠熱儲能系統儲存的能量維持系統正常運行一定的時間。設置儲熱子系統，進一步利用太陽能發電，同時進一步降低ISCC電站對電網的衝擊；可通過控制儲熱系統的蓄放熱時間，使ISCC電站供電曲線與當地電負荷需求曲線儘量相符；也可使ISCC工況與NGCC工況過渡更為平穩。
權利要求1.一種槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，其特徵在於，包含相互連接的槽式太陽能熱發電系統和燃氣聯合循環發電系統，燃氣聯合循環發電系統包括相互連接的餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組，餘熱鍋爐還連接燃氣輪發電機組。
2.如權利要求I所述的槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，其特徵在於，槽式太陽能熱發電系統包含集熱子系統，集熱子系統連接儲熱子系統；集熱子系統還連接蒸汽發生系統；蒸汽發生系統連接餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組。
3.如權利要求2所述的槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，其特徵在於，集熱子系統與儲熱子系統通過第一導熱油供油管和第一導熱油回油管連接；集熱子系統與蒸汽發生系統通過第二導熱油供油管和第二導熱油回油管連接； 蒸汽發生系統與餘熱鍋爐通過第一蒸汽管和第一給水管連接。
4.如權利要求I、2或3所述的槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，其特徵在於，餘熱鍋爐與蒸汽輪發電機組通過第二蒸汽管和第二給水管連接。
專利摘要本實用新型一種槽式太陽能-燃氣聯合循環發電系統，包含相互連接的槽式太陽能熱發電系統和燃氣聯合循環發電系統，燃氣聯合循環發電系統包括相互連接的餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組，餘熱鍋爐還連接燃氣輪發電機組。帶儲熱系統的槽式太陽能熱發電系統包含集熱子系統，儲熱子系統，蒸汽發生系統；蒸汽發生系統連接餘熱鍋爐和蒸汽輪發電機組。本實用新型可提高能源利用效率、與電網的峰谷相適應、提高了系統的穩定性。
文檔編號F01K23/10GK202673592SQ20122036237
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者詹揚, 張鈞, 閆凱, 李惠民, 魏春嶺, 田增華, 吳衛, 武耀勇, 王旭, 聶會建 申請人:中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司