一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，所述光熱發(fā)電系統(tǒng)包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括在所述接收裝置的上部向陽位置布置的光伏電池板。本實用新型通過在接收裝置的上部向陽位置布置光伏電池板，可收集因接收裝置遮擋無法到達反射鏡鏡場的太陽光線進行光伏發(fā)電，提供光熱電站孤網(wǎng)運行的所需電力，另一方面，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，可利用光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)存儲的電能，為光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力，啟動光熱發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)光熱電站的運行，并進而恢復整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電力。
【專利說明】一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能發(fā)電領域，尤其涉及一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對電能的依賴程度越來越大，必然要求電網(wǎng)有較高的供電安全可靠性，但由于影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的因素極為復雜，如電網(wǎng)本身結(jié)構(gòu)的復雜性、短路電流超標、電壓穩(wěn)定等問題以及如自然災害、人為因素等偶然因素的影響，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了較大的威脅，多設備同時或相繼故障導致大面積停電事故。當發(fā)生電網(wǎng)大面積停電或電網(wǎng)全停電事故時，需實施電力系統(tǒng)的重構(gòu)，即黑啟動，黑啟動的最終目的是要快速恢復供電。目前的常用的黑啟動方法是通過柴油發(fā)電機組驅(qū)動待啟動發(fā)電機組的各種輔助系統(tǒng)，從而使待啟動發(fā)電機組恢復正常運轉(zhuǎn)，通常是以柴油發(fā)電機帶動小發(fā)電機，然后啟動大發(fā)電機，并逐步恢復負荷，故耗時長，負荷恢復的快速性也難以得到保證；且柴油發(fā)電機引擎排放的黑煙、有毒氣體對環(huán)境造成嚴重的污染，對人們的身體造成不同程度的傷害。尋找一種安全、清潔、無污染的黑啟動電源是目前需要迫切解決的問題。
[0003]太陽能作為一種潔凈、環(huán)保的能源，長期以來受到各國的開發(fā)和利用，太陽能發(fā)電技術(shù)包括光熱發(fā)電和光伏發(fā)電，其中，太陽能光熱發(fā)電是實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的最為經(jīng)濟的手段之一，其通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)(液體或氣體)，再加熱水形成蒸汽帶動或直接帶動發(fā)電機發(fā)電。對于企業(yè)、工業(yè)來說，如從網(wǎng)上取電，則會損失很多利潤，很多企業(yè)為降低成本，建設自備光熱電廠實施孤網(wǎng)運行；但光熱電廠的啟動仍然需要從電網(wǎng)取電。
[0004]因此，為保證在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，能通過黑啟動方案恢復整個發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)以及實現(xiàn)獨立運行的光熱電站的自主啟動，無需外部電網(wǎng)的輔助，現(xiàn)提出一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型為解決上述問題，公開了一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，所述光熱發(fā)電系統(tǒng)包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括在所述接收裝置的上部向陽位置布置的光伏電池板。
[0006]所述接收裝置包括復合拋物聚光器(CPC)反射罩，將由反射鏡鏡場反射的未能到達接收裝置上的太陽光線重新聚焦到接收裝置上，減少熱量的散失，提高集熱效率。
[0007]在所述復合拋物聚光器(CPC)反射罩的外表面布置保溫層，避免熱量的散失；并在所述保溫層的外部包覆外蒙皮，用于固定復合拋物聚光器(CPC)反射罩。
[0008]在所述外蒙皮的上部垂直往上向陽位置布置光伏電池板，所述光伏電池板與所述外蒙皮之間的垂直距離大于100mm，可接收被接收裝置遮擋無法到達反射鏡場的太陽光線，進行光伏發(fā)電。該光伏電池板的寬度值所述光伏電池板的寬度值選擇邊界條件為任何時候不造成反射鏡鏡場上形成擋光陰影情況下的最大寬度值。[0009]所述接收裝置布置在所述反射鏡鏡場的焦線位置，增加集熱管接收的太陽光量，提聞集熱效率。
[0010]本實用新型的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)提供光熱發(fā)電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行的所需的啟動電力。此外，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)為光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)作為黑啟動電源，恢復電網(wǎng)正常運行。
[0011]本實用新型通過在接收裝置的上部向陽位置布置光伏電池板，可收集因接收裝置遮擋無法到達反射鏡鏡場的太陽光線進行光伏發(fā)電，提供光熱電站孤網(wǎng)運行的所需電力，另一方面，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，可利用光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)存儲的電能，為光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力，啟動光熱發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)光熱電站的運行，并進而恢復整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
[0015]圖4為本實用新型的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所不，光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，光熱發(fā)電系統(tǒng)包括反射鏡鏡場101和接收裝置；光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括在接收裝置的上部向陽位置布置的光伏電池板106，所述接收裝置包括復合拋物聚光器(CPC)反射罩103。此外，該接收裝置還包括接收管102，該反射罩103外表面包覆的保溫層104，以及在保溫層104的外部布置的外蒙皮105。此外，在外蒙皮105的上部垂直往上向陽的位置還布置光伏電池板106，且外蒙皮105與光伏電池板106之間間隔一定距離，例如二者之間的具體為大于100mm,以進一步減少光熱接收裝置熱量釋放對光伏電池板106的熱量釋放，保證光伏電池板106的高效發(fā)電(溫度越高，效率越低)。
[0017]反射鏡鏡場101為傳統(tǒng)菲涅耳式，其由平行布置的反射鏡鏡條組成，多個反射鏡鏡條東西方向上規(guī)律陣列布置，多個反射鏡鏡條將太陽光反射匯聚于相同空間內(nèi)，形成共同的焦線，在反射鏡鏡場101的焦線位置布置接收裝置。在該接收裝置中，接收管102接收由反射鏡反射的太陽光和由復合拋物聚光器(CPC)反射罩103聚焦的太陽光，并將其轉(zhuǎn)化為熱量，接收管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，最終將熱量傳遞給儲熱系統(tǒng)或推動汽輪機發(fā)電。布置在外蒙皮105上部垂直往上向陽位置的光伏電池板106接收部分太陽光，進行光伏發(fā)電，提供光熱發(fā)電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行的所需電力，此外，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，還可將該光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)作為黑啟動電源，為光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力，啟動光熱發(fā)電系統(tǒng),進而恢復整個電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0018]圖2為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所不，光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，光熱發(fā)電系統(tǒng)包括反射鏡鏡場和接收裝置；光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括在接收裝置的上部向陽位置布置的光伏電池板，所述接收裝置包括復合拋物聚光器(CPC)反射罩203。此外，該接收裝置包括接收管202，接收管202的外部布置復合拋物聚光器(CPC)反射罩203，并在該反射罩203的外表面包覆保溫層204，并在保溫層204的外部布置外蒙皮205，用于固定復合拋物聚光器(CPC)反射罩203,并在外蒙皮205的上部垂直往上向陽的位置布置光伏電池板206,且外蒙皮205與光伏電池板206之間間隔一定距離,例如大于100mm,以保持光伏電池板的良好散熱；接收裝置整體被固定在支撐結(jié)構(gòu)207上。
[0019]多個反射鏡201陣列布置，整體呈東西軸方向傾斜布置，組成反射鏡鏡場。太陽光經(jīng)反射鏡201反射一部分被接收管202吸收，接收管202接收太陽光并將其轉(zhuǎn)化為熱量，接收管202內(nèi)部的傳熱介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，最終將熱量傳遞給儲熱系統(tǒng)或推動汽輪機發(fā)電。另一部分太陽光被反射鏡201反射至復合拋物聚光器(CPC)反射罩203內(nèi)，但未直接被接收管202吸收，該復合拋物聚光器(CPC)反射罩203將該部分太陽光重新聚焦到接收管202上，從而減少熱量散失，提高集熱效率。復合拋物聚光器(CPC)反射罩203的外表面包覆保溫層204，將熱量保存在反射罩203內(nèi)，減少與環(huán)境之間的熱交換。接收裝置位于反射鏡鏡場的焦線位置，整體被固定在支撐結(jié)構(gòu)207上。但仍有一部分太陽光因接收裝置的遮擋無法被反射鏡鏡場接收，為提高太陽輻射的利用率，考慮到在外蒙皮205的上部垂直往上向陽的位置布置光伏電池板206，進行光伏發(fā)電。在光伏電池板背部布置散熱片，保證光伏電池板的良好散熱，避免熱量過高對光伏電池板的損害。通過該光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，可充分利用太陽輻射進行光熱發(fā)電和光伏發(fā)電；在光熱發(fā)電系統(tǒng)因故障停運的情況下，也可啟動光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)機組，提供光熱電站孤網(wǎng)運行所需的電力，帶動無自啟動能力的光熱發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復。
[0020]圖3為本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。如圖3所示，光熱發(fā)電系統(tǒng)包括由反射鏡鏡場、接收裝置組成的太陽能收集裝置301、進汽閥302、汽輪機303、發(fā)電機304、儲熱裝置305、冷凝器306、冷卻裝置307、泵308。接收裝置中的接收管接收反射鏡鏡場反射的太陽光和聚光器反射罩聚焦的光線，接收管內(nèi)部的傳熱介質(zhì)吸收熱量、溫度升高，產(chǎn)生過熱蒸汽，通過進汽閥302調(diào)節(jié)使得一部分過熱蒸汽進入汽輪機303，膨脹做功帶動發(fā)電機304發(fā)電，為負載提供所需電力，做功后的蒸汽進入冷凝器306，并進一步輸送至冷卻裝置307，經(jīng)冷卻后再通過泵308輸送送至接收管內(nèi)循環(huán)使用；剩余的過熱蒸汽進入儲熱裝置305進行熱量存儲。在夜晚或鏡場不工作情況下，從儲熱裝置305取熱，推動汽輪機303膨脹做功帶動發(fā)電機304發(fā)電。需要說明的是，圖3中所示設備的啟動電源都可依賴光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)提供電力，圖3只是顯示其中部分設備。
[0021]在光熱電站停止運行后，重新啟動光熱系統(tǒng)時，可依靠光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)309為進汽閥302、泵308等光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力，無需依賴外部電網(wǎng)，既可完成光熱電站的穩(wěn)定運行。
[0022]圖4為本實用新型的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；如圖4所示，該光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池方陣401、蓄電池組405、光伏控制器402、逆變器403等和負載404。在有光照情況下，太陽能電池吸收光能，將光能轉(zhuǎn)換為電能，并用蓄電池組405存儲，在光熱電站重新啟動時，將太陽能電池方陣401和蓄電池組405產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變器403轉(zhuǎn)換成交流電，為光熱發(fā)電系統(tǒng)的進汽閥、水泵等常規(guī)設備(負載404)提供電力。本實用新型中的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)適用于孤網(wǎng)運行的光熱電站，利用該光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)提供光熱發(fā)電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行所需的啟動電力，無需借助電網(wǎng)，即可完成光熱電站的啟動。例如，一個具有300列陣列鏡場的光熱電站，每列鏡場對應的接收裝置長度為400m，寬度為0.5m，為避免布置于接收裝置上部的光伏電池板產(chǎn)生擋光陰影，該光伏電池板的寬度至少可為0.5m,光伏電池每平米發(fā)電量為150w,則該光熱電站的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)可提供300 X 400m X 0.5m X 150w=9000kw=9MW的電量，一般太陽能光熱電站的廠用電為整個發(fā)電站發(fā)電量5%左右，以50麗電站為例，電廠設備所需電功率為2.5MT3麗，因此，光熱電站的光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)可為光熱電站的開啟提供足夠電力。此外，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，可利用光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)存儲的電能，提供光熱發(fā)電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行所需的啟動電力，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復，并進而恢復整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電力。
[0023]需要說明的是，本實用新型的光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)并不局限于上述所述的結(jié)構(gòu)，其外蒙皮的結(jié)構(gòu)還可根據(jù)實際設計需要變化，當外蒙皮的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，需保證外蒙皮上部垂直向上間隔一定距離布置的光伏電池板位于向陽位置。
[0024]顯而易見，在不偏離本實用新型的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本實用新型可以有許多變化。因此，所有對于本領域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實用新型所要求保護的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括光熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，所述光熱發(fā)電系統(tǒng)包括反射鏡鏡場、接收裝置，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)包括在所述接收裝置的上部向陽位置布置的光伏電池板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述接收裝置包括復合拋物聚光器(CPC)反射罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述復合拋物聚光器反射罩的外表面布置保溫層，并在所述保溫層的外部包覆外蒙皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng),其特征在于，在所述外蒙皮的上部垂直往上向陽位置布置光伏電池板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng),其特征在于，所述光伏電池板與所述外蒙皮之間的垂直距離大于100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng),其特征在于,所述光伏電池板的寬度值選擇邊界條件為任何時候不造成反射鏡鏡場上形成擋光陰影情況下的最大寬度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)提供光熱發(fā)電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行所需的啟動電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)為光熱發(fā)電系統(tǒng)常規(guī)設備提供電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光熱電站光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏輔助發(fā)電系統(tǒng)作為黑啟動電源，恢復電網(wǎng)正常運行。
【文檔編號】F03G6/06GK203827289SQ201420186197
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】劉陽 申請人:北京兆陽能源技術(shù)有限公司