基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明屬發(fā)電領域，涉及抽水能儲能技術，特別涉及基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)。一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其主要特點在于包括有：太陽能聚光集熱場集熱，將熱量通過導熱介質傳遞到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽驅動蒸汽動力機，蒸汽動力機驅動水泵，水泵將低位的第二蓄水池的水抽取到高位的第一蓄水池；高位的第一蓄水池的水向設在下游的水輪發(fā)電機組沖擊，水輪發(fā)電機組發(fā)電。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明為太陽能的存儲提供了一種不同于傳統(tǒng)存儲技術的方法，投資小，系統(tǒng)設備簡單。使得太陽能的大容量存儲成為可能，使得太陽能的持續(xù)應用成為可能。
【專利說明】基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬發(fā)電領域，涉及抽水能儲能技術，特別涉及基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能具有以下的優(yōu)點:(1)普遍:太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運輸。(2)無害:開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。(3)巨大:每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。(4)長久:根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。但是太陽能作為清潔的可再生能源，在實際應用中也存在如下的缺點:(1)分散性:到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備。(2)不穩(wěn)定性:由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。
[0003]對于太陽能不穩(wěn)定及間歇性的缺點，解決的有效途徑之一就是通過儲能的方式。目前通過儲熱技術已經(jīng)實現(xiàn)了太陽能光熱電站24小時連續(xù)發(fā)電運行。
[0004]短期儲熱裝置中相變儲熱是一種非常有效且具有潛力的方法。專利201220098353.6 (申請日:2012.3.16)公開了一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置。專利201010128656.3 (申請日:2010.3.18)公開了一種應用于太陽能熱利用中的套管式高溫儲熱裝置，該裝置具有結構簡單、安全可靠且換熱效率高等特點。
[0005]但現(xiàn)有專利技術均是將太陽能以儲熱介質(常用的為熔融鹽)熱能的形式存儲，常用的儲熱介質為硝酸鹽的混合物，如Hi tec鹽(KNO3 (53%) -NaNO3 (7%) -NaNO2 (40%))或NaNO3(60%)-KNO3(40%)。由于熔融鹽的熱容相對較小，因此要儲存一定的熱能需要相當數(shù)量的熔鹽。如50麗太陽能熱發(fā)電站，7.5h儲熱，所需Hitec鹽21043噸。根據(jù)目前工業(yè)硝酸鹽的價格，儲熱投資將在整個項目投資中占近20%的比重。此外還因熔鹽熔點較高(>140°C )，對管道需要進行伴熱處理，使得系統(tǒng)復雜，增加系統(tǒng)運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術不足，發(fā)明了一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置及其方法。已解決太陽能的儲熱問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為:一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其主要特點在于包括有:太陽能聚光集熱場集熱，將熱量通過導熱介質傳遞到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽驅動蒸汽動力機，蒸汽動力機驅動水泵，水泵將低位的第二蓄水池的水抽取到高位的第一蓄水池；高位的第一蓄水池的水向設在下游的水輪發(fā)電機組沖擊,水輪發(fā)電機組發(fā)電。
[0008]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的太陽能聚光集熱場中的聚光器為槽式聚光器或線性菲涅爾式太陽能聚光器或塔式聚光器中的一種或多種組合。
[0009]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)為油-水換熱器或鹽-水換熱器。
[0010]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的蒸汽動力機為蒸汽輪機或螺桿動力機中的一種。
[0011]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的低位蓄水池為人工蓄水池或河流。
[0012]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的水輪發(fā)電機組包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0013]一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電方法，其主要特點在于步驟為:
[0014]太陽能經(jīng)過太陽能聚光集熱場收集，通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)轉換成滿足蒸汽動力機所需參數(shù)，蒸汽壓力:1.28MPa-10MPa ;蒸汽溫度260°C _535°C蒸汽，蒸汽驅動蒸汽動力機，蒸汽動力機拖動水泵，水泵將抽水池中的水提升到高度為30-80m，另一抽水池，被提升到抽水池中的水驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明為太陽能的存儲提供了一種不同于傳統(tǒng)存儲技術的方法，投資小，系統(tǒng)設備簡單。使得太陽能的大容量存儲成為可能，使得太陽能的持續(xù)應用成為可能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1:本發(fā)明測量原理示意圖；
[0017]圖中:1太陽能聚光集熱場；2蒸汽發(fā)生系統(tǒng)；3蒸汽動力機；4水泵；5抽水池；6水輪發(fā)電機組。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0019]實施例1:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，包括有:太陽能聚光集熱場I集熱，將熱量通過導熱介質傳遞到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2產(chǎn)生的蒸汽驅動蒸汽動力機3，蒸汽動力機3驅動水泵4，水泵4將低位的第二蓄水池5-2的水抽取到高位的第一蓄水池5-1 ;高位的第一蓄水池5-1的水向設在下游的水輪發(fā)電機組6沖擊，水輪發(fā)電機組6發(fā)電。
[0020]所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為槽式聚光器。
[0021]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器。
[0022]所述的蒸汽動力機3為蒸汽輪機中的一種。[0023]所述的低位蓄水池5-2為人工蓄水池。
[0024]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0025]實施例2:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，主要結構與實施例I相同。所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為線性菲涅爾式太陽能聚光器。
[0026]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為鹽-水換熱器。
[0027]所述的蒸汽動力機3為螺桿動力機中的一種。
[0028]所述的低位蓄水池5-2為河流。
[0029]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0030]實施例3:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，主要結構與實施例I相同。所述的太陽能聚光集熱場I中的塔式聚光器中的一種。
[0031]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器和鹽-水換熱器同時使用。
[0032]所述的蒸汽動力機3為蒸汽輪機中的一種。
[0033]所述的低位蓄水池5-2為人工蓄水池。
[0034]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0035]實施例4:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，主要結構與實施例I相同。所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為槽式聚光器、線性菲涅爾式太陽能聚光器和塔式聚光器的組合。
[0036]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器和鹽-水換熱器。
[0037]所述的蒸汽動力機3為蒸汽輪機和螺桿動力機中的一種。
[0038]所述的低位蓄水池5-2為河流。
[0039]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0040]實施例5: —種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電方法，其主要特點在于步驟為:
[0041]太陽能經(jīng)過太陽能聚光集熱場I收集，通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2轉換成滿足蒸汽動力機3所需參數(shù)為蒸汽壓力:1.28MPa-10MPa ;蒸汽溫度260°C _535°C蒸汽，蒸汽驅動蒸汽動力機3，蒸汽動力機拖動水泵4，水泵將抽水池5中的水提升到高度為30-80m，另一抽水池，被提升到抽水池中的水驅動水輪發(fā)電機組6發(fā)電。
[0042]實施例6:—種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為線性菲涅爾式太陽能聚光器，聚光集熱器南北布置，東西向跟蹤太陽，集熱場面積20000m2，集熱場中的傳熱介質為導熱油。
[0043]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器，包括預熱器，蒸汽發(fā)生器和過熱器。
[0044]所述的蒸汽動力機3為純凝式蒸汽輪機，額定功率為1MW。
[0045]所述的純凝式蒸汽輪機3和水泵4的通過變速箱直接相連。
[0046]所述的水泵為離心式水泵，功率為500kW，流量為80T/h，揚程為60m。
[0047]所述的抽水池5包括兩個，一個高位蓄水池，一個低位蓄水池。
[0048]所述的高位蓄水池和低位蓄水池之間的垂直距離為50m，高位蓄水池和低位蓄水池容積相等，大小為100m3。
[0049]所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0050]所述的水輪機為混流式水輪機，裝機容量為800kW。
[0051]實施例7:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為槽式式太陽能聚光器，聚光集熱器南北布置，東西向跟蹤太陽，集熱場面積120000m2，集熱場中的傳熱介質為導熱油。
[0052]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器，包括預熱器，蒸汽發(fā)生器和過熱器。
[0053]所述的蒸汽動力機3為純凝式蒸汽輪機，額定功率為6MW。
[0054]所述的純凝式蒸汽輪機3和水泵4的通過變速箱直接相連。
[0055]所述的水泵為離心式水泵，功率為500kW，流量為80T/h，揚程為60m。
[0056]所述的高位蓄水池和低位蓄水池之間的垂直距離為50m，高位蓄水池和低位蓄水池容積相等，大小為100m3。
[0057]所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0058]所述的水輪機為混流式水輪機，裝機容量為800kW。
[0059]實施例8:見圖1，一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述的太陽能聚光集熱場I中的聚光器為線性菲涅爾式太陽能聚光器，聚光集熱器南北布置，東西向跟蹤太陽，集熱場面積20000m2，集熱場中的傳熱介質為導熱油。
[0060]所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2為油-水換熱器，包括預熱器，蒸汽發(fā)生器和過熱器。
[0061]所述的蒸汽動力機3為純凝式蒸汽輪機，額定功率為1MW。
[0062]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述的純凝式蒸汽輪機3和水泵4的通過變速箱直接相連。
[0063]所述的水泵為離心式水泵，功率為500kW，流量為80T/h，揚程為60m。
[0064]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述的抽水池5包括兩個，一個高位蓄水池，一個低位蓄水池。
[0065]所述的高位蓄水池和低位蓄水池之間的垂直距離為50m，高位蓄水池和低位蓄水池容積相等，大小為100m3。
[0066]所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述的水輪發(fā)電機組6包括水輪機和水輪發(fā)電機。
[0067]所述的水輪機為混流式水輪機，裝機容量為800kW。
[0068]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于包括有:太陽能聚光集熱場集熱，將熱量通過導熱介質傳遞到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽驅動蒸汽動力機，蒸汽動力機驅動水泵，水泵將低位的第二蓄水池的水抽取到高位的第一蓄水池；高位的第一蓄水池的水向設在下游的水輪發(fā)電機組沖擊，水輪發(fā)電機組發(fā)電。
2.如權利要求1所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于所述的太陽能聚光集熱場中的聚光器為槽式聚光器或線性菲涅爾式太陽能聚光器或塔式聚光器中的一種或多種組合。
3.如權利要求1所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)為油-水換熱器或鹽-水換熱器。
4.如權利要求1所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于所述的蒸汽動力機為蒸汽輪機或螺桿動力機中的一種。
5.如權利要求1所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于所述的低位蓄水池為人工蓄水池或河流。
6.如權利要求1所述的一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電裝置，其特征在于所述的水輪發(fā)電機組包括水輪機和水輪發(fā)電機。
7.一種基于聚光太陽熱能的抽水儲能發(fā)電方法，其特征在于步驟為: 太陽能經(jīng)過太陽能聚光集熱場收集，通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)轉換成滿足蒸汽動力機所需參數(shù)，蒸汽壓力:1.28MPa-10MPa ;蒸汽溫度260°C _535°C蒸汽，蒸汽驅動蒸汽動力機，蒸汽動力機拖動水泵，水泵將抽水池中的水提升到高度為30m-80m，另一抽水池，被提升到抽水池中的水驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。
【文檔編號】F03G6/06GK103603781SQ201310518600
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權日:2013年10月28日
【發(fā)明者】范多旺, 王成龍, 范多進, 王云峰 申請人:蘭州大成科技股份有限公司, 蘭州大成真空科技有限公司