專利名稱：一種風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能和太陽能利用系統(tǒng)，尤其涉及一種風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為解決和應(yīng)對(duì)能源短缺和環(huán)境污染等問題，近些年來，政府不斷加大對(duì)可再生能源研究的資金投入和示范推廣及產(chǎn)業(yè)化力度，可再生能源在中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例逐年提升。這其中，風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，對(duì)于替代煤炭發(fā)電和二氧化碳減排有著重要作用。隨著風(fēng)電容量和風(fēng)電場規(guī)模的日益增大，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中的比例越來越大， 對(duì)系統(tǒng)的影響日益明顯。大規(guī)模風(fēng)電場接入電網(wǎng)后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、電能質(zhì)量、電網(wǎng)潮流、暫態(tài)穩(wěn)定等方面產(chǎn)生影響，一方面對(duì)電網(wǎng)形成較大沖擊，影響供電質(zhì)量，另一方面提高了設(shè)備制造成本，這些因素嚴(yán)重制約了風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展及應(yīng)用。為了更好地利用風(fēng)能，簡單地采用限制電網(wǎng)中風(fēng)電比重的措施是不可取的。利用蓄能系統(tǒng)將風(fēng)電間接輸入電網(wǎng)或存儲(chǔ)起來，在電網(wǎng)需要時(shí)穩(wěn)定地為電網(wǎng)供電是一種行之有效的方法。目前使用較多的是抽水蓄能電站，它將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為水力勢能存儲(chǔ)，然后形成穩(wěn)定供電，其次為壓縮空氣蓄能燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站。與抽水蓄能電站相比，壓縮空氣蓄能電站，其能量轉(zhuǎn)化效率高，并具有運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、符合范圍大、選址較易等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景良好。太陽能同樣是一種重要的可在生能源，并具有分布范圍廣、資源總量大、潔凈無污染等特點(diǎn)，目前對(duì)太陽能的利用主要集中在轉(zhuǎn)化為電能、熱能、化學(xué)能等三個(gè)方面，太陽能作為熱源使用，技術(shù)較為成熟。槽式太陽能集熱器集熱溫度可以達(dá)到350°C，可以很好通過其運(yùn)行工質(zhì)提供足夠的熱能用來加熱。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前所采用的是將風(fēng)能通過壓縮空氣進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及直接推動(dòng)透平發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高系統(tǒng)效率，并提供了穩(wěn)定供電的風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述的風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)包括風(fēng)力機(jī)組，該風(fēng)力機(jī)組通過不同變速比的變速傳動(dòng)裝置組分別與低壓空壓機(jī)組和高壓空壓機(jī)組連接，在低壓空壓機(jī)組和高壓空壓機(jī)組之間設(shè)置有帶有燃料入口的換熱器組，低壓空壓機(jī)組的出口與換熱器組的入口相連，高壓空壓機(jī)組的入口與換熱器組4的出口相連，高壓空壓機(jī)組的出口與儲(chǔ)氣裝置連接；所述的太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器以及與太陽能集熱器相連通構(gòu)成循環(huán)回路的換熱器，且在太陽能集熱器的入口及出口管路上還安裝有太陽能集熱器入、出口閥門，在換熱器的出口安裝有循環(huán)泵，儲(chǔ)氣裝置的出口經(jīng)安裝有儲(chǔ)氣閥門的管路與換熱器相連通；
所述的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括燃燒器，所述燃燒器的氣體入口與太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)的換熱器相連通，燃燒器的燃料入口與風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的換熱機(jī)組相連通，經(jīng)由風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)預(yù)熱的燃料和經(jīng)由太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)加熱的壓縮空氣在燃燒器中混合燃燒，形成高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙街凶龉?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電，燃?xì)馔钙降呐艢膺M(jìn)入余熱鍋爐加熱給水形成高溫蒸汽，高溫蒸汽再進(jìn)入蒸汽透平做功帶動(dòng)蒸汽透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，蒸汽再由蒸汽透平排出后經(jīng)由冷凝器冷凝成液態(tài)水由給水泵將液態(tài)水輸送到余熱鍋爐中，實(shí)現(xiàn)水蒸汽循環(huán)。所述的太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)還包括與換熱器并聯(lián)的填充有相變蓄能材料的蓄熱罐，換熱器和蓄熱罐的入口管路還分別安裝有換熱閥門和蓄熱閥門。所述的給水泵后端的管路上還設(shè)置有與蒸汽透平相連通的給水加熱器，給水加熱器通過從蒸汽透平中抽汽來加熱鍋爐給水。所述的太陽能集熱器采用多個(gè)槽型拋物面聚光器串聯(lián)或并聯(lián)組成。本發(fā)明通過風(fēng)力機(jī)組直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組，利用太陽能集熱裝置對(duì)壓縮空氣進(jìn)行加熱，并采用空氣分級(jí)壓縮裝置，對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)熱，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為蒸汽透平發(fā)電熱源實(shí)現(xiàn)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)，提高了系統(tǒng)的效率，并提供了穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。綜合了風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)、太陽能集熱蓄能系統(tǒng)、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，提供穩(wěn)定的供電系統(tǒng)， 可做調(diào)峰使用，同時(shí)為風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展提供技術(shù)支撐，并且相比已有的風(fēng)力壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案，系統(tǒng)效率得到提高。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、風(fēng)力機(jī)組，2、變速傳動(dòng)裝置組，3、低壓空壓機(jī)組，4、換熱器組，5、高壓空壓機(jī)組，6、儲(chǔ)氣裝置，7、換熱器，8、燃燒器，9、燃?xì)馔钙剑?0、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)，11、余熱鍋爐， 12、蒸汽透平，13、蒸汽透平發(fā)電機(jī)，14、凝汽器，15、給水泵，16、給水加熱器，17、太陽能集熱器，18、蓄熱罐，19、循環(huán)泵，F(xiàn)l儲(chǔ)氣閥門，F(xiàn)2、蓄熱閥門，F(xiàn)3、換熱閥門，F(xiàn)4、太陽能集熱器入口閥門，F(xiàn)5、太陽能集熱器出口閥門。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明包括風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)、太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；所述的風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)包括風(fēng)力機(jī)組1、變速傳動(dòng)裝置2、低壓空壓機(jī)組3、 換熱器組4、高壓空壓機(jī)組5和儲(chǔ)氣裝置6，風(fēng)力機(jī)組1通過不同變速比的變速傳動(dòng)裝置組 2分別與低壓空壓機(jī)組3和高壓空壓機(jī)組5連接，在低壓空壓機(jī)組3和高壓空壓機(jī)組5之間設(shè)置有帶有燃料入口的換熱器組4，低壓空壓機(jī)組3的出口與換熱器組4的入口相連，高壓空壓機(jī)組5的入口與換熱器組4的出口相連，高壓空壓機(jī)組5的出口與儲(chǔ)氣裝置6連接； 風(fēng)力機(jī)組1通過變速傳動(dòng)裝置2拖動(dòng)低壓空壓機(jī)組3，低壓空壓機(jī)組3將從外界環(huán)境吸收的空氣進(jìn)行升壓，升到一定壓力進(jìn)入換熱器組4中與燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)中所用燃料換熱，降溫后再進(jìn)入高壓空壓機(jī)組5中進(jìn)行再次升壓，形成具有相當(dāng)壓力的壓縮空氣，并進(jìn)入儲(chǔ)氣裝置6中進(jìn)行存儲(chǔ)；所述的太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器17、填充有相變蓄能材料的蓄熱罐 18、循環(huán)泵19、和與蓄熱罐18并聯(lián)連接的換熱器7，工質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油。其中太陽能集熱器17采用多個(gè)槽型拋物面聚光器串聯(lián)或并聯(lián)組成，導(dǎo)熱油在太陽能集熱器17中吸熱到一定溫度，進(jìn)入到換熱器7中，加熱從儲(chǔ)氣裝置6中出來的壓縮空氣，后經(jīng)由循環(huán)泵19再次進(jìn)入太陽能集熱器17實(shí)現(xiàn)循環(huán)，同時(shí)蓄熱罐18與換熱器7并聯(lián)，通過閥門實(shí)現(xiàn)兩者之間的切換。如果儲(chǔ)氣閥門Fl開啟，即有壓縮空氣從儲(chǔ)氣裝置6排出，需要在進(jìn)入燃燒室8之前的加熱，則關(guān)閉蓄熱閥門F2，開啟換熱閥門F3和太陽能集熱器入、出口閥門F4、F5，導(dǎo)熱油在太陽能集熱器17中吸熱，并在換熱器7中對(duì)壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)儲(chǔ)氣閥門Fl關(guān)閉時(shí)，即沒有壓縮空氣，不需要加熱，關(guān)閉換熱閥門F3，開啟蓄熱閥門F2、太陽能集熱器入、出口閥門F4、F5，由太陽能集熱器17吸收來的熱量暫時(shí)存儲(chǔ)于蓄熱罐18中。當(dāng)儲(chǔ)氣閥門Fl在夜間開啟時(shí)，系統(tǒng)在夜間發(fā)電時(shí)，關(guān)閉太陽能集熱器入、出口閥門F4、F5，開啟蓄熱閥門F2，導(dǎo)熱油在蓄熱罐18中吸熱，再進(jìn)入換熱器7中加熱壓縮空氣。所述的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的燃燒器8、燃?xì)馔钙?、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)10、余熱鍋爐11、蒸汽透平12、蒸汽透平發(fā)電機(jī)13、凝汽器14、給水泵15和給水加熱器16。經(jīng)由風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)預(yù)熱的燃料和經(jīng)由太陽能集熱蓄能系統(tǒng)加熱的壓縮空氣在燃燒器8中混合燃燒，形成高溫燃?xì)?，進(jìn)入燃?xì)馔钙?中做功帶動(dòng)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)10發(fā)電，排氣進(jìn)入余熱鍋爐11加熱給水形成高溫蒸汽，高溫蒸汽再進(jìn)入蒸汽透平12，做功帶動(dòng)蒸汽透平發(fā)電機(jī)13發(fā)電，再從蒸汽透平12排出后，經(jīng)由冷凝器14冷凝成液態(tài)水，給水泵15 將液態(tài)水輸送到余熱鍋爐11中，實(shí)現(xiàn)水蒸汽循環(huán)。其中在給水泵15和余熱鍋爐11之間設(shè)置給水加熱器16，通過從蒸汽透平12中抽汽來加熱鍋爐給水。本發(fā)明的風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)中，直接通過變速傳動(dòng)裝置組使風(fēng)力機(jī)組帶動(dòng)空壓機(jī)做功，不需要轉(zhuǎn)化為電能由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，減少設(shè)備，節(jié)約成本。太陽能集熱蓄能系統(tǒng)中， 由相變蓄能材料填充的蓄熱罐的使用，可以對(duì)熱量進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)需要對(duì)壓縮空氣進(jìn)行加熱，使系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)、太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；所述的風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)包括風(fēng)力機(jī)組(1)，該風(fēng)力機(jī)組(1)通過不同變速比的變速傳動(dòng)裝置組( 分別與低壓空壓機(jī)組C3)和高壓空壓機(jī)組( 連接，在低壓空壓機(jī)組 (3)和高壓空壓機(jī)組( 之間設(shè)置有帶有燃料入口的換熱器組G)，低壓空壓機(jī)組C3)的出口與換熱器組(4)的入口相連，高壓空壓機(jī)組(5)的入口與換熱器組4的出口相連，高壓空壓機(jī)組(5)的出口與儲(chǔ)氣裝置(6)連接；所述的太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器(17)以及與太陽能集熱器(17)相連通構(gòu)成循環(huán)回路的換熱器(7)，且在太陽能集熱器(17)的入口及出口管路上還安裝有太陽能集熱器入、出口閥門(F4、F5)，在換熱器(7)的出口安裝有循環(huán)泵(19)，儲(chǔ)氣裝置(6)的出口經(jīng)安裝有儲(chǔ)氣閥門Fl的管路與換熱器(7)相連通；所述的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括燃燒器(8)，所述燃燒器(8)的氣體入口與太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)的換熱器(7)相連通，燃燒器(8)的燃料入口與風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的換熱機(jī)組(4)相連通，經(jīng)由風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)預(yù)熱的燃料和經(jīng)由太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)加熱的壓縮空氣在燃燒器(8)中混合燃燒，形成高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙?9)中做功帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)(10)發(fā)電，燃?xì)馔钙?9)的排氣進(jìn)入余熱鍋爐(11)加熱給水形成高溫蒸汽，高溫蒸汽再進(jìn)入蒸汽透平(1 做功帶動(dòng)蒸汽透平發(fā)電機(jī)(1 發(fā)電，蒸汽再由蒸汽透平 (12)排出后經(jīng)由冷凝器(14)冷凝成液態(tài)水由給水泵(1 將液態(tài)水輸送到余熱鍋爐(11) 中，實(shí)現(xiàn)水蒸汽循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)還包括與換熱器(7)并聯(lián)的填充有相變蓄能材料的蓄熱罐(18)，換熱器(17) 和蓄熱罐(18)的入口管路還分別安裝有換熱閥門(F3)和蓄熱閥門(F2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的給水泵 (15)后端的管路上還設(shè)置有與蒸汽透平(1 相連通的給水加熱器(16)，給水加熱器(16) 通過從蒸汽透平(1 中抽汽來加熱鍋爐給水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱器(17)采用多個(gè)槽型拋物面聚光器串聯(lián)或并聯(lián)組成。
全文摘要
一種風(fēng)能太陽能聯(lián)合蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)、太陽能集熱蓄熱系統(tǒng)和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明通過風(fēng)力機(jī)組直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組，利用太陽能集熱裝置對(duì)壓縮空氣進(jìn)行加熱，并采用空氣分級(jí)壓縮裝置，對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)熱，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為蒸汽透平發(fā)電熱源實(shí)現(xiàn)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)，提高了系統(tǒng)的效率，并提供了穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。綜合了風(fēng)力壓縮空氣蓄能系統(tǒng)、太陽能集熱蓄能系統(tǒng)、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，提供穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，可做調(diào)峰使用，同時(shí)為風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展提供技術(shù)支撐，并且相比已有的風(fēng)力壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案，系統(tǒng)效率得到提高。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102562504SQ20111041641
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉樂, 吳君, 屈煥成, 張荻, 李亞鴿, 謝永慧 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)