專利名稱：太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，更具體地涉及向蒸汽發(fā)電設(shè)施提供熱能的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施。
背景技術(shù)：
出于對(duì)全球變暖的關(guān)注，以及對(duì)不可再生能源耗盡和不斷增長(zhǎng)的電能需求的預(yù)測(cè)，能源供應(yīng)商在不停地尋求可替代的主要能源。這類能源中有一種是太陽(yáng)能，利用太陽(yáng)能的一種方式是借助太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施。一種類型的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施利用“輻射集中收集器”，其例如使用鏡面或透鏡將太陽(yáng)輻射集中在一個(gè)小區(qū)域從而將太陽(yáng)輻射集中起來(lái)。在這種系統(tǒng)中，典型地為拋物線形的反射鏡接收進(jìn)入的太陽(yáng)輻射，并將其反射(聚焦)到成形為管子的輻射吸收器上。管狀輻射吸收器被處理過的玻璃封裝管同心地圍繞，以限制熱損失。收集器系統(tǒng)進(jìn)一步包括跟蹤太陽(yáng)的裝置。為了最小化通過對(duì)流和傳導(dǎo)的熱損失，提高太陽(yáng)輻射收集效率，管狀輻射吸收器和玻璃封裝管之間的空間被抽真空到非常低的壓力。管狀輻射吸收器是由具有高太陽(yáng)能輻射吸收系數(shù)的涂層的金屬制成的，以最大化通過反射鏡反射的太陽(yáng)輻射所傳播的能量傳遞。構(gòu)成熱傳輸介質(zhì)，通常為諸如油的液體的熱流體在管狀輻射吸收器內(nèi)部流動(dòng)。熱流體傳輸?shù)臒崮苋缓笥脕?lái)給蒸汽發(fā)電設(shè)施提供動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)其一個(gè)或更多個(gè)渦輪機(jī)，以便以常規(guī)方式，例如通過將每個(gè)渦輪機(jī)的輪軸耦連到發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，包括蒸汽發(fā)電設(shè)施，其與可操作地連接于其上的至少一個(gè)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)相聯(lián)系以提供驅(qū)動(dòng)所述蒸汽發(fā)電設(shè)施工作的熱；太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成加熱熱流體并與蒸汽發(fā)電設(shè)施連通以向所述蒸汽發(fā)電設(shè)施提供驅(qū)動(dòng)其工作的熱；以及非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，其包括發(fā)電單元和廢熱回收單元；太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施進(jìn)一步包括控制器，其被配置成選擇性可操作地將太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和廢熱回收單元中的每一個(gè)連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施以向所述蒸汽發(fā)電設(shè)施提供熱。蒸汽發(fā)電設(shè)施可被配置成可選擇地至少部分地將其工作流體從其至少一個(gè)蒸汽分配接頭轉(zhuǎn)移至廢熱回收單元從而用于加熱，并在其相應(yīng)的蒸汽聯(lián)管接頭重新引入到所述蒸汽發(fā)電設(shè)施。應(yīng)注意本文中使用的術(shù)語(yǔ)“蒸汽”指通常蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體，也可以指水或工作流體的非氣體(即液體)狀態(tài)，不應(yīng)解釋為專指蒸汽，除非通過上下文另外清楚表明如此。
蒸汽發(fā)電設(shè)施可進(jìn)一步包括工作流體回路，其被設(shè)計(jì)成用于在其中將工作流體順序地輸送通過蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)、第一渦輪機(jī)、比第一渦輪機(jī)更低的壓力下工作的第二渦輪機(jī)， 并返回蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，其中蒸汽分配接頭中的第一蒸汽分配接頭位于第二渦輪機(jī)下游、蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)上游； 和蒸汽聯(lián)管接頭中與第一蒸汽分配接頭對(duì)應(yīng)的第一蒸汽聯(lián)管接頭位于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)下游、第一渦輪機(jī)上游。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成選擇性地工作于直接太陽(yáng)能模式或者直接非太陽(yáng)能模式中的至少一個(gè)或者其兩者的結(jié)合，其中在直接太陽(yáng)能模式中，第一蒸汽分配接頭用以使工作流體在第二渦輪機(jī)和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)之間流動(dòng)，第一蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)和第一渦輪機(jī)之間流動(dòng)；和在直接非太陽(yáng)能模式中，第一蒸汽分配接頭用以使工作流體在第二渦輪機(jī)和廢熱回收單元之間流動(dòng)，第一蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和第一渦輪機(jī)之間流動(dòng)。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成同時(shí)工作于直接太陽(yáng)能模式和直接非太陽(yáng)能模式中。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被設(shè)計(jì)成使蒸汽分配接頭中的第二蒸汽分配接頭位于第一渦輪機(jī)下游、第二渦輪機(jī)上游；和蒸汽聯(lián)管接頭中與第二蒸汽分配接頭對(duì)應(yīng)的的第二蒸汽聯(lián)管接頭位于蒸汽分配接頭下游、第二渦輪機(jī)上游。在這種情況下在直接太陽(yáng)能模式中，第二蒸汽分配接頭和第二蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在第一渦輪機(jī)和第二渦輪機(jī)之間流動(dòng)；和在直接非太陽(yáng)能模式中，第二蒸汽分配接頭用以使工作流體在第一渦輪機(jī)和廢熱回收單元之間流動(dòng)，第二蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和第二渦輪機(jī)之間流動(dòng)。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)可包括位于工作流體回路內(nèi)第一渦輪機(jī)下游、第二渦輪機(jī)上游的再加熱器，再加熱器位于第二蒸汽分配接頭下游、第二蒸汽聯(lián)管接頭上游。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可進(jìn)一步包括位于工作流體回路內(nèi)第二渦輪機(jī)下游、蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)上游的多個(gè)給水加熱器，第一蒸汽分配接頭位于給水加熱器上游。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成可選擇地至少部分地將其熱流體從其位于太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間的至少一個(gè)油分配接頭轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的替代熱源以用于加熱熱流體，并隨后在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間的一個(gè)相應(yīng)油聯(lián)管接頭重新引至其上。應(yīng)注意本文中使用的術(shù)語(yǔ)“油”指通常的熱流體，不應(yīng)解釋為專指熱油，除非通過上下文另外清楚表明如此。此外，當(dāng)工作流體在直接蒸汽產(chǎn)生操作下，在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)或者在廢熱回收單元中被加熱時(shí)，術(shù)語(yǔ)“油”以及“熱流體”也指蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體。油分配接頭中的第一油分配接頭可位于蒸汽發(fā)電設(shè)施下游、太陽(yáng)能收集系統(tǒng)上游，油聯(lián)管接頭中與第一油分配接頭對(duì)應(yīng)的的第一油聯(lián)管接頭位于太陽(yáng)收集系統(tǒng)下游、蒸汽發(fā)電設(shè)施上游；相應(yīng)的替代熱源是廢熱回收單元。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成可選擇地工作于非太陽(yáng)能加熱模式中，其中第一油分配接頭用以使熱流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和廢熱回收單元之間流動(dòng)，第一油聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)。接頭中的至少一些都可以由三通閥限定。太陽(yáng)能收集系統(tǒng)進(jìn)一步包括被配置成在其中保存由太陽(yáng)能收集系統(tǒng)捕獲的至少一部分熱的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)，控制器被進(jìn)一步配置成選擇性可操作地將熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施以向其提供熱。油分配接頭中的第二油分配接頭位于蒸汽發(fā)電設(shè)施下游、太陽(yáng)能收集系統(tǒng)上游， 油聯(lián)管接頭中與第二油分配接頭對(duì)應(yīng)的的第二油聯(lián)管接頭位于太陽(yáng)能收集系統(tǒng)下游、蒸汽發(fā)電設(shè)施上游；相應(yīng)的替代熱源是熱存儲(chǔ)器/排放系統(tǒng)。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成選擇性地工作于主太陽(yáng)能加熱模式或次太陽(yáng)能加熱模式中的至少一個(gè)或者其結(jié)合，其中在主太陽(yáng)能加熱模式中，第二油分配接頭用以使工作流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)之間流動(dòng)，第二油聯(lián)管接頭用以使工作流體在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)；和在次太陽(yáng)能加熱模式下，第二油分配接頭用以使熱流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和熱存儲(chǔ) /排放系統(tǒng)之間流動(dòng)，第二油聯(lián)管接頭用以使工作流體在熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)。太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施可被配置成同時(shí)工作于主太陽(yáng)能加熱模式和次太陽(yáng)能加熱模式。此外，它可被配置成同時(shí)工作于非太陽(yáng)能加熱模式，和主要、次太陽(yáng)能加熱模式中的至少一種，或者其結(jié)合模式。太陽(yáng)能收集系統(tǒng)可包括用于可操作地連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施以向其供應(yīng)熱的主太陽(yáng)能場(chǎng)和用于可操作地連接到熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)以向其供應(yīng)熱的次太陽(yáng)能場(chǎng)?？商娲兀?太陽(yáng)能收集系統(tǒng)可包括被配置成選擇性可操作地連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施和/或熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)以向其供應(yīng)熱的太陽(yáng)能場(chǎng)。太陽(yáng)能收集系統(tǒng)可構(gòu)成蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的一個(gè)，其中蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體構(gòu)成熱流體。例如，發(fā)電設(shè)施可根據(jù)直接蒸汽產(chǎn)生設(shè)計(jì)工作，其中蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)的管子內(nèi)部被加熱蒸發(fā)。此外，廢熱回收單元可構(gòu)成蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的一個(gè)。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)包括被配置成熱交換器，其利用在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和廢熱回收單元中的至少一個(gè)中加熱的熱流體來(lái)加熱蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體。在這種情況下，太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和廢熱回收單元可操作地連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施以通過蒸汽產(chǎn)生廠向其提供熱，即通過加熱熱流體它們向蒸汽發(fā)電設(shè)施提供熱，蒸汽產(chǎn)生廠加熱熱交換器內(nèi)部的蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體。蒸汽發(fā)電設(shè)施可包括一個(gè)或更多個(gè)給水加熱器，控制器進(jìn)一步被配置成用于以旁通的給水加熱器中的至少一些操作蒸汽發(fā)電設(shè)施。這使得蒸汽發(fā)電設(shè)施可以降低的容量或負(fù)載工作，例如在大約25% -50%容量之間。
非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施可包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施?？刂破骺杀慌渲贸梢源蠹s20 %的容量利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生的廢熱來(lái)操作燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施，并行操作蒸汽發(fā)電設(shè)施。


為了理解本發(fā)明及其在實(shí)踐中是如何實(shí)現(xiàn)的，參照附圖僅通過非限制性示例來(lái)描述這些實(shí)施例，附圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施的一個(gè)示例的主要組件的示意表示；圖IB是圖IA所示太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施在其主太陽(yáng)能加熱模式下的示意表示；圖IC是圖IA所示太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施在其次太陽(yáng)能加熱模式下的示意表示；圖ID是圖IA所示太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施在其非太陽(yáng)能加熱模式下的示意表示；圖2A是根據(jù)本發(fā)明太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施的另一個(gè)示例的主要組件的示意表示；圖2B是圖2A所示太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施在其主要直接太陽(yáng)能模式下的示意表示；和圖2C是圖2A所示太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施在其主要直接非太陽(yáng)能模式下的示意表示。
具體實(shí)施例方式如圖IA中示意性示出的，提供了太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施的一個(gè)示例，其總的表示為 10。發(fā)電設(shè)施10具有幾個(gè)系統(tǒng)，包括帶蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14的蒸汽發(fā)電設(shè)施12，帶可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18的太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16和非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20。該發(fā)電設(shè)施進(jìn)一步包括管道網(wǎng)絡(luò)，其中的一些構(gòu)成用于輸送熱流體的油管22，一些構(gòu)成蒸汽管M，用于在蒸汽發(fā)電設(shè)施12內(nèi)部輸送蒸汽和/或水。應(yīng)理解這些管道中幾部分對(duì)于上述系統(tǒng)中的兩個(gè)或者更多個(gè)是共用的。熱流體用來(lái)加熱蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14內(nèi)部的蒸汽/水，以為蒸汽發(fā)電設(shè)施 12提供熱源。發(fā)電設(shè)施10的幾個(gè)系統(tǒng)通過管道彼此連接，如下表示蒸汽發(fā)電設(shè)施12的各個(gè)元件，包括蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14通過蒸汽管M彼此連接，構(gòu)成工作流體回路；蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14通過油管22連接到太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16 ；蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14通過油管22連接到非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20 ；和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16的各個(gè)元件，包括可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18通過油管彼此連接。蒸汽發(fā)電設(shè)施12包括通常在此類電站中可見的眾所周知的元件，如高壓渦輪機(jī) 40，中壓渦輪機(jī)42，低壓渦輪機(jī)44，冷凝器46，給水加熱器49，泵等等(只圖示了其中的一部分；此外，應(yīng)理解圖示的每個(gè)渦輪機(jī)都連接到一個(gè)給水加熱器，但這只是為了說明目的， 可提供幾個(gè)給水加熱器，使其與每個(gè)渦輪機(jī)連接)。各元件由蒸汽管M彼此連接。此外， 蒸汽發(fā)電設(shè)施12的渦輪機(jī)40、42、44耦連到發(fā)電機(jī)13以產(chǎn)生電能，這也是眾所周知的?？筛鶕?jù)本申請(qǐng)人于2008年9月11日提交的W02009/034577中公開的那樣設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)電設(shè)施 12，其公開內(nèi)容通過引用被并入本文。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14包括蒸汽產(chǎn)生鏈，并包括3個(gè)熱交換器預(yù)加熱器沈，蒸發(fā)器觀和超級(jí)加熱器30，使工作流體可達(dá)到最理想驅(qū)動(dòng)蒸汽發(fā)電設(shè)施的渦輪機(jī)所需的升高的溫度和壓力。來(lái)自油管22的熱流體用來(lái)加熱蒸汽管對(duì)中的蒸汽/水。它可進(jìn)一步包括可選的再加熱器48?？筛鶕?jù)本申請(qǐng)人于2008年9月11日提交的WO 2009/034577中公開的那樣設(shè)計(jì)蒸汽發(fā)電設(shè)施12和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14。太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16包括主太陽(yáng)能場(chǎng)16a，其被配置成捕獲沖擊到其上太陽(yáng)的熱， 并將其輸送到蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14?？蛇x的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18包括次太陽(yáng)能場(chǎng)16b，其被配置成捕獲沖擊到其上太陽(yáng)的熱，并將其輸送到熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)。主要、次太陽(yáng)能場(chǎng)16a， 16b各自都包括一個(gè)或更多個(gè)管狀輻射吸收器，和多個(gè)槽型收集器，如單軸拋物面反射鏡。 可替代地，可提供用于集中太陽(yáng)輻射的任何適當(dāng)裝置，如菲涅爾收集器。管子，包括不暴露于太陽(yáng)輻射的那部分在內(nèi)，構(gòu)成發(fā)電設(shè)施10的加熱回路。管狀輻射吸收器包含其中的熱流體，如油(苯基)，它們可購(gòu)買，如商標(biāo)為Therminol VP-l，DoWthermTM等。根據(jù)不同實(shí)施例，熱流體還可以是蒸汽/水，熔鹽，二氧化碳和氦中的一種。根據(jù)任一實(shí)施例，熱流體在暴露于直接、集中的太陽(yáng)輻射時(shí)在管子中被加熱。因此，熱流體在流過管狀輻射吸收器時(shí)被加熱。可提供反射鏡，諸如拋物面反射鏡，以進(jìn)一步加熱熱流體，這是本領(lǐng)域已知的。Solel Solar Systems公司(Israel)提供此類的太陽(yáng)能收集系統(tǒng)及其它?？蛇x的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18用來(lái)存儲(chǔ)由其次太陽(yáng)能場(chǎng)16b捕獲的熱。因此，它包括熱加熱存儲(chǔ)箱32，冷加熱存儲(chǔ)箱34，輸入熱交換器36和輸出熱交換器38。存儲(chǔ)箱包括熱存儲(chǔ)材料，如熔鹽或在所需周期內(nèi)能基本其箱體內(nèi)存儲(chǔ)熱的其它任何適當(dāng)材料。輸入熱交換器36被配置成使用從次太陽(yáng)能場(chǎng)16b捕獲的熱，來(lái)在熱存儲(chǔ)材料通過冷加熱存儲(chǔ)箱34 到達(dá)熱加熱存儲(chǔ)箱32時(shí)對(duì)其進(jìn)行加熱，并在熱存儲(chǔ)材料從熱加熱存儲(chǔ)箱32到達(dá)冷加熱存儲(chǔ)箱34時(shí)汲取熱存儲(chǔ)材料的熱，來(lái)加熱用在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14中的熱流體。非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20包括發(fā)電單元21和被配置成捕獲燃?xì)廨啓C(jī)的廢熱并用它來(lái)加熱蒸汽發(fā)電設(shè)施12的工作流體的廢熱回收單元23。非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20可以是聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施，其中發(fā)電單元21是燃?xì)廨啓C(jī)。廢熱回收單元23可包括適當(dāng)?shù)臒峤粨Q器。在此示例中，廢熱被用來(lái)加熱油管22內(nèi)的熱流體，其隨后被用來(lái)加熱蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14內(nèi)的蒸汽/水。根據(jù)一種變形，來(lái)自非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20的廢熱可選擇地存儲(chǔ)在熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18或者用于此目的的附加的可選熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)(未顯示)中。應(yīng)理解可提供適當(dāng)?shù)挠凸芎涂丶詫?shí)現(xiàn)該變形。應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到可以由被配置成發(fā)電和捕獲廢熱的任何類似電站來(lái)替代非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。非限制性的示例是由天然氣、化石燃料，生物質(zhì)能等為動(dòng)力的電站。此外，熱回收單元23可被設(shè)計(jì)成加熱直接來(lái)自發(fā)電設(shè)施的蒸汽，例如作為“加速器”。例如，離開超級(jí)加熱器30的蒸汽可被轉(zhuǎn)移至熱回收單元23以用于在那的附加加熱， 以便提高高壓渦輪機(jī)40的工作溫度。另外或者可替代它，離開再加熱器48的蒸汽可被轉(zhuǎn)移到熱回收單元23以用于在那的附加加熱，以便提高中壓渦輪機(jī)42的工作溫度。給發(fā)電設(shè)施10進(jìn)一步配置第一、第二油分配接頭Ma，5 和相應(yīng)的第一、第二油聯(lián)管接*^b，MC，以便重新導(dǎo)向一方面在蒸汽發(fā)電設(shè)施112，另一方面在太陽(yáng)能收集系統(tǒng) 16和其元件以及非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20之間的油管22內(nèi)流動(dòng)的熱流體。油分配接頭Ma，5 位于油管22內(nèi)部，作為在其中流動(dòng)的熱流體的分叉點(diǎn)。它們各自可以包括一個(gè)被配置成選擇性地在兩個(gè)方向中的一個(gè)(在第一油分配接頭5 的情況下，轉(zhuǎn)移到主太陽(yáng)能場(chǎng)16a或者熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18 ；在第二油分配接頭5 的情況下，轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16或者非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20)轉(zhuǎn)移熱流體的三通閥；或者其它任何適當(dāng)布置，包括閥門系統(tǒng)或其它適當(dāng)元件。接頭可進(jìn)一步被配置成在兩個(gè)方向之間部分地轉(zhuǎn)移熱流體。例如，可以在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)移50%的熱流體，在另一方向上轉(zhuǎn)移50%的熱流體， 或者其它任何適當(dāng)?shù)谋壤Ｓ吐?lián)管接頭Mb，Md位于油管22內(nèi)，各自被定位成在適當(dāng)位置重新引入已被其相應(yīng)的油分配接頭Ma，5k轉(zhuǎn)移的熱流體。它們可以被進(jìn)一步配置成阻止熱流體的回流。第一、第二油分配接頭Ma，5k分別位于蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14的下游和主太陽(yáng)能場(chǎng) 16a的上游，相應(yīng)的第一、第二油聯(lián)管接頭54b，54d分別位于主太陽(yáng)能場(chǎng)的下游和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的上游。第一油分配接頭5 和第一油聯(lián)管接頭54b連接到流過熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18的輸出熱交換器38的油管。它們被配置成可選擇地在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14和主太陽(yáng)能場(chǎng)16a或熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18中的一個(gè)之間導(dǎo)向熱流體的流。第二油分配接頭5 和第二油聯(lián)管接頭54d連接到流過非太陽(yáng)發(fā)電設(shè)施20的廢熱回收單元23的油管。它們被配置成選擇性地在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16 或者非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20中的一個(gè)之間導(dǎo)向熱流體的流。提供控制器(未示出)以協(xié)調(diào)接頭以及發(fā)電設(shè)施10的其它設(shè)備的工作?？山o上述每個(gè)系統(tǒng)提供所需的傳感器，計(jì)量器等等。以此方式，可以跟蹤由發(fā)電設(shè)施10產(chǎn)生的電能有多少是由幾個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)系統(tǒng)提供的。這可能是有用的，例如在論證與本地規(guī)定的依從性，分析成本，收集詳細(xì)的使用數(shù)據(jù)等時(shí)。發(fā)電設(shè)施10被配置成以幾種模式工作主太陽(yáng)能加熱模式，在該模式中，由主太陽(yáng)能場(chǎng)16a捕獲的熱被用來(lái)加熱蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14內(nèi)部的蒸汽/水，從而給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力；此外，由次太陽(yáng)能場(chǎng)16b捕獲的熱被存儲(chǔ)在可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18的熱加熱存儲(chǔ)箱32中；在此模式中，如圖IB 圖解說明的，所有的油分配接頭和油聯(lián)管接頭Ma，Mb，Mc，54d可操作以使熱流體在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16之間流動(dòng)(每個(gè)接頭的工作狀態(tài)由圖中的三角形表示， 空心三角形表示流的暢通方向，實(shí)心三角形表示流的阻塞方向；流的阻塞管線表示為點(diǎn)劃線)；次太陽(yáng)能加熱模式，在這種模式中，由次太陽(yáng)能場(chǎng)16b捕獲并隨后存儲(chǔ)在可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18的熱加熱存儲(chǔ)箱32中的熱被釋放，并被利用以加熱蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14 內(nèi)的蒸汽/水從而給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力；在此模式中，如圖IC所示，第二油分配接頭和油聯(lián)管接頭Mc，54d可操作以使熱流體在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16之間流動(dòng)，第一油分配接頭和油聯(lián)管接頭Ma，54b可操作以將熱流體轉(zhuǎn)移到熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng) 18 ；和非太陽(yáng)能加熱模式，在這種模式中，非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20的功能是直接提供動(dòng)力，例如通過其燃?xì)廨啓C(jī)21，并通過利用回收的燃?xì)廨啓C(jī)的廢熱以加熱蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14內(nèi)的蒸汽/水，從而給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力；以此模式，如圖ID所示，第二油分配接頭和油聯(lián)管接頭^c，54d可操作以使熱流體在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)14和非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20之間流動(dòng)，且第一、第二三通閥Ma，54b可在任意位置打開。在此模式中，蒸汽發(fā)電設(shè)施12可工作于部分負(fù)載下(即，繞過或旁通至少一些給水加熱器)，諸如其最大容量的大約20%-30%,或者其它任何適當(dāng)量。以上模式是用可操作以完全轉(zhuǎn)移熱流體的每個(gè)油分配接頭Ma，5k表示的。但應(yīng)理解，它們可以是可操作的，以如上所述僅部分轉(zhuǎn)移流體，產(chǎn)生“混合”模式，其中發(fā)電設(shè)施 10同時(shí)工作于兩個(gè)或者更多個(gè)模式。例如，第一油分配接頭5 可以是可操作的，以將一些熱流體轉(zhuǎn)移到主太陽(yáng)能場(chǎng)16a，將一些轉(zhuǎn)移到熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18，產(chǎn)生混合主要/次太陽(yáng)能加熱模式。此外，第二油分配接頭5 可以是可操作的以將一些熱流體從蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng) 14轉(zhuǎn)移到非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20，將一些轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16，產(chǎn)生混合主要太陽(yáng)能/ 非太陽(yáng)能加熱模式，混合次要太陽(yáng)能/非太陽(yáng)能加熱模式，或者混合主要/次要太陽(yáng)能/非太陽(yáng)能加熱模式中的一種。在后一種情況下，例如，第二油分配接頭5 可以是可操作的以將50%的熱流體轉(zhuǎn)移到非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20，將剩下的50%轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能收集系統(tǒng)16 ；第一油分配接頭5 可以是可操作的以將進(jìn)入太陽(yáng)能收集系統(tǒng)的一半的熱流體，即25%的總熱流體轉(zhuǎn)移到主太陽(yáng)能場(chǎng)16a以在其中加熱，將25%的總熱流體轉(zhuǎn)移到熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng) 18以在其中加熱。在夏天，發(fā)電設(shè)施10可如下操作主要、次太陽(yáng)能場(chǎng)16a，16b在白天是可操作的， 以分別捕獲沖擊到其上的太陽(yáng)的熱，在主太陽(yáng)能加熱模式下給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力， 并在可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18中存儲(chǔ)熱以用在次太陽(yáng)能加熱模式。在傍晚，在可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18中的熱被排放并在次太陽(yáng)能加熱模式下給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力。 在夜晚，根據(jù)需要，非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施20可操作于如上所述的非太陽(yáng)能加熱模式。根據(jù)一個(gè)示例，在主太陽(yáng)能加熱模式中，主太陽(yáng)能場(chǎng)16a捕獲大約465MWth的太陽(yáng)熱，給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力產(chǎn)生173MW的電能。同時(shí)，次太陽(yáng)能場(chǎng)16b捕獲大約470MWth 的太陽(yáng)熱，并將其存儲(chǔ)在可選的熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)18中。在次太陽(yáng)能加熱模式中，熱存儲(chǔ)單元18中的470MWth的熱被用來(lái)給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力以產(chǎn)生173MW的電能。在非太陽(yáng)能加熱模式中，非太陽(yáng)發(fā)電設(shè)施20被操作以使用例如359MW的天然氣來(lái)產(chǎn)生143MW的電能。廢熱被回收，并用來(lái)給蒸汽發(fā)電設(shè)施12提供動(dòng)力以產(chǎn)生附加的32麗的電能(在聯(lián)合循環(huán)中，總的175MW的電能)。當(dāng)發(fā)電設(shè)施10工作于其非太陽(yáng)能加熱模式時(shí)，高壓給水加熱器可被繞過(即，抽氣流速為0)。這總結(jié)于表1中表 權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，包括蒸汽發(fā)電設(shè)施，其與可操作地連接于其上的至少一個(gè)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)相聯(lián)系以提供驅(qū)動(dòng)所述蒸汽發(fā)電設(shè)施工作的熱；太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成加熱熱流體并與所述蒸汽發(fā)電設(shè)施連通以向其提供驅(qū)動(dòng)所述蒸汽發(fā)電設(shè)施工作的熱；以及非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，其包括發(fā)電單元和廢熱回收單元；所述太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施進(jìn)一步包括控制器，所述控制器被配置成選擇性可操作地將所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和所述廢熱回收單元中的每一個(gè)連接到所述蒸汽發(fā)電設(shè)施以向其提供熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述蒸汽發(fā)電設(shè)施被配置成可選擇地至少部分地將其工作流體從其至少一個(gè)蒸汽分配接頭轉(zhuǎn)移至所述廢熱回收單元從而用于加熱，并在其相應(yīng)的蒸汽聯(lián)管接頭重新引入所述蒸汽發(fā)電設(shè)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，所述蒸汽發(fā)電設(shè)施包括工作流體回路， 其被設(shè)計(jì)成用于在其中將所述工作流體順序地輸送通過所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)、第一渦輪機(jī)、 在比所述第一渦輪機(jī)更低的壓力下工作的第二渦輪機(jī)，并返回所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，其中所述蒸汽分配接頭中的第一蒸汽分配接頭位于所述第二渦輪機(jī)下游、所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)上游；和所述蒸汽聯(lián)管接頭中與所述第一蒸汽分配接頭對(duì)應(yīng)的第一蒸汽聯(lián)管接頭位于所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)下游、所述第一渦輪機(jī)上游。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成選擇性地工作于直接太陽(yáng)能模式或者直接非太陽(yáng)能模式中的至少一種模式，其中在所述直接太陽(yáng)能模式中，所述第一蒸汽分配接頭用以使工作流體在第二渦輪機(jī)和蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)之間流動(dòng)，所述第一蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)和第一渦輪機(jī)之間流動(dòng)；和在所述直接非太陽(yáng)能模式中，所述第一蒸汽分配接頭用以使工作流體在第二渦輪機(jī)和廢熱回收單元之間流動(dòng)，所述第一蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和第一渦輪機(jī)之間流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成同時(shí)工作于所述直接太陽(yáng)能模式和所述直接非太陽(yáng)能模式中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述蒸汽分配接頭中的第二蒸汽分配接頭位于所述第一渦輪機(jī)下游、所述第二渦輪機(jī)上游；和所述蒸汽聯(lián)管接頭中與第二蒸汽分配接頭對(duì)應(yīng)的的第二蒸汽聯(lián)管接頭位于蒸汽分配接頭下游、所述第二渦輪機(jī)上游。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中在所述直接太陽(yáng)能模式中，第二蒸汽分配接頭和第二蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在第一渦輪機(jī)和第二渦輪機(jī)之間流動(dòng)；和在所述直接非太陽(yáng)能模式中，所述第二蒸汽分配接頭用以使工作流體在第一渦輪機(jī)和廢熱回收單元之間流動(dòng)，所述第二蒸汽聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和第二渦輪機(jī)之間流動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)包括位于所述工作流體回路內(nèi)所述第一渦輪機(jī)下游、所述第二渦輪機(jī)上游的再加熱器，所述再加熱器位于所述第二蒸汽分配接頭下游、所述第二蒸汽聯(lián)管接頭上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，進(jìn)一步包括位于所述工作流體回路內(nèi)所述第二渦輪機(jī)下游、所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)上游的多個(gè)給水加熱器，所述第一蒸汽分配接頭位于所述給水加熱器上游。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成可選擇地至少部分地將其熱流體從其位于所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和所述蒸汽發(fā)電設(shè)施之間的至少一個(gè)油分配接頭轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的替代熱源以用于加熱熱流體，并隨后在所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和所述蒸汽發(fā)電設(shè)施之間的一個(gè)相應(yīng)油聯(lián)管接頭處重新引至其上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述油分配接頭中的第一油分配接頭位于所述蒸汽發(fā)電設(shè)施下游、所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)上游，所述油聯(lián)管接頭中與所述第一油分配接頭對(duì)應(yīng)的的第一油聯(lián)管接頭位于所述太陽(yáng)收集系統(tǒng)下游、所述蒸汽發(fā)電設(shè)施上游；所述相應(yīng)的替代熱源是所述廢熱回收單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成可選擇地工作于非太陽(yáng)能加熱模式中，其中所述第一油分配接頭用以使熱流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和廢熱回收單元之間流動(dòng)，第一油聯(lián)管接頭用以使工作流體在廢熱回收單元和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2-12中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述接頭中的至少一些都是由三通閥限定的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)進(jìn)一步包括熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)，其被配置成在其中保存由太陽(yáng)能收集系統(tǒng)捕獲的至少一部分熱，所述控制器被進(jìn)一步配置成選擇性可操作地將所述熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)連接到所述蒸汽發(fā)電設(shè)施以向其提供熱。
15.根據(jù)權(quán)利要求10和14所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述油分配接頭中的第二油分配接頭位于所述蒸汽發(fā)電設(shè)施下游、所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)上游，所述油聯(lián)管接頭中與所述第二油分配接頭對(duì)應(yīng)的的第二油聯(lián)管接頭位于所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)下游、所述蒸汽發(fā)電設(shè)施上游；相應(yīng)的替代熱源是所述熱存儲(chǔ)器/排放系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成選擇性地工作于主太陽(yáng)能加熱模式或次太陽(yáng)能加熱模式中的至少一種，其中在所述主太陽(yáng)能加熱模式中，所述第二油分配接頭用以使工作流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)之間流動(dòng)，第二油聯(lián)管接頭用以使工作流體在太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)；和在所述次太陽(yáng)能加熱模式中，所述第二油分配接頭用以使熱流體在蒸汽發(fā)電設(shè)施和熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)之間流動(dòng)，第二油聯(lián)管接頭用以使工作流體在熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)和蒸汽發(fā)電設(shè)施之間流動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成同時(shí)工作于所述主太陽(yáng)能加熱模式和所述次太陽(yáng)能加熱模式。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其被配置成同時(shí)工作于所述非太陽(yáng)能加熱模式以及所述主太陽(yáng)能加熱模式和次太陽(yáng)能加熱模式中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)包括用于可操作地連接到所述蒸汽發(fā)電設(shè)施以向其供應(yīng)熱的主太陽(yáng)能場(chǎng)和用于可操作地連接到所述熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)以向其供應(yīng)熱的次太陽(yáng)能場(chǎng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)包括被配置成選擇性可操作地連接到所述蒸汽發(fā)電設(shè)施和/或所述熱存儲(chǔ)/排放系統(tǒng)以向其供應(yīng)熱的太陽(yáng)能場(chǎng)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)構(gòu)成所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的一個(gè)，其中所述蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體構(gòu)成所述熱流體。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述廢熱回收單元構(gòu)成所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)中的一個(gè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)包括熱交換器，其被配置成利用在所述太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和所述廢熱回收單元中的至少一個(gè)中加熱的熱流體來(lái)加熱所述蒸汽發(fā)電設(shè)施的工作流體。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，所述蒸汽發(fā)電設(shè)施包括一個(gè)或更多個(gè)給水加熱器，所述控制器進(jìn)一步被配置成利用被旁通的所述給水加熱器中的至少一些來(lái)操作蒸汽發(fā)電設(shè)施。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施。
26.根據(jù)權(quán)利要求M和25所述的太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施，其中所述控制器被配置成以大約20%的容量利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生的廢熱來(lái)操作燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)施，并行操作蒸汽發(fā)電設(shè)施。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施。該發(fā)電設(shè)施包括蒸汽發(fā)電設(shè)施，其與可操作地連接于其上的至少一個(gè)蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)相聯(lián)系，以提供驅(qū)動(dòng)所述蒸汽發(fā)電設(shè)施工作的熱；太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成加熱熱流體并與蒸汽發(fā)電設(shè)施連通，以向其提供驅(qū)動(dòng)所述蒸汽發(fā)電設(shè)施工作的熱；以及非太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，其包括發(fā)電單元和廢熱回收單元。該太陽(yáng)熱能發(fā)電設(shè)施進(jìn)一步包括控制器，所述控制器被配置成選擇性可操作地將每個(gè)太陽(yáng)能收集系統(tǒng)和廢熱回收單元連接到蒸汽發(fā)電設(shè)施，以向其提供熱。
文檔編號(hào)F03G6/06GK102216613SQ200980145895
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者A·布倫米勒, D·約塞菲, M·沙爾 申請(qǐng)人:西門子聚集太陽(yáng)能有限公司