本實用新型涉及太陽能熱領(lǐng)域、熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域和熱能儲存領(lǐng)域，特別是太陽能熱與熱電廠耦合發(fā)電和熱儲能組合技術(shù)。

背景技術(shù)：

目前，太陽能熱發(fā)電在我國正處于示范應(yīng)用階段。其技術(shù)路線是：通過太陽能熱采集系統(tǒng)將水加熱成高溫高壓蒸汽，再帶動汽輪機組發(fā)電。由于太陽能的不穩(wěn)定性，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通常設(shè)置儲熱罐，以保證發(fā)電的穩(wěn)定。

熱電聯(lián)產(chǎn)是同時向用戶供給電能和熱能的生產(chǎn)方式，或是同時生產(chǎn)蒸汽和電力的先進能源利用形式，是提高能源利用率，節(jié)約能源的有效途徑，具有減少污染、凈化環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、促進經(jīng)濟發(fā)展等優(yōu)點。熱電廠熱儲能是在電供大于求、電熱需求相矛盾的情形下剛剛興起的儲能方式。一般的儲熱流程是：采暖季，在電網(wǎng)負荷低谷時間段，將部分發(fā)電做功的蒸汽抽出來，其熱能通過儲罐儲存，減少發(fā)電，待電網(wǎng)負荷高峰段，將儲存的熱能提取送到采暖供熱系統(tǒng)，以增加或平衡供熱。非采暖季，低谷不儲熱。

太陽能熱發(fā)電在現(xiàn)階段突出的問題是工程造價高，太陽能熱轉(zhuǎn)換效率低；而熱電廠單一的低谷儲熱也存在工程造價高的問題，同時還存在采暖季供熱不足的問題。如何能通過太陽能熱與熱電廠耦合發(fā)電和熱儲能組合使太陽能熱利用效益最大化，同時又提高熱電廠在采暖季的供熱量，是能源技術(shù)領(lǐng)域正在大力研究的課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型要提供一種太陽能熱與熱電廠耦合發(fā)電和熱儲能組合系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，既能解決太陽能熱發(fā)電工程的投資成本高、熱轉(zhuǎn)換效率低的問題；又能解決熱電聯(lián)產(chǎn)機組采暖季供熱潛力不足和低谷儲熱工程造價高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：太陽能熱與熱電廠耦合發(fā)電和熱儲能組合系統(tǒng)，包括熱電生產(chǎn)模塊、熱電供熱采暖模塊、太陽能熱模塊和熱能存儲模塊；

所述的熱電生產(chǎn)模塊包括汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、冷水塔、凝結(jié)水泵、化學(xué)精處理設(shè)備、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和鍋爐；所述的汽輪機與發(fā)電機連接，汽輪機的乏汽排出管經(jīng)凝汽器、凝結(jié)水泵、化學(xué)精處理設(shè)備、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和鍋爐連接到汽輪機的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電生產(chǎn)回路；所述的凝汽器與冷水塔連接；

所述的熱電供熱采暖模塊包括熱網(wǎng)加熱器、熱網(wǎng)循環(huán)泵和熱用戶管網(wǎng)；所述的汽輪機的中壓缸或高壓缸抽汽管經(jīng)熱網(wǎng)加熱器、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和鍋爐連接到汽輪機的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電供熱回路；所述的熱網(wǎng)加熱器的采暖供水口經(jīng)熱用戶管網(wǎng)、熱網(wǎng)循環(huán)泵連接到熱網(wǎng)加熱器的采暖回水口，構(gòu)成熱電采暖回路；

所述的太陽能熱模塊包括太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵、換熱器C和太陽能吸熱鏡，所述的太陽能吸熱鏡的熱介質(zhì)出口經(jīng)太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵和換熱器C連接到太陽能吸熱鏡的熱介質(zhì)入口；構(gòu)成太陽能熱供熱回路；

所述的熱能存儲模塊包括冷媒儲罐、熱媒儲罐、換熱器A、換熱器B、換熱器C、換熱器D、熱媒泵A、熱媒泵B、冷媒泵A和冷媒泵B；

所述的冷媒儲罐經(jīng)冷媒泵B和換熱器C連接到熱媒儲罐，構(gòu)成太陽能熱存儲管路；

所述的冷媒儲罐經(jīng)冷媒泵A和換熱器D連接到熱媒儲罐，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊的熱存儲管路；所述的汽輪機的中壓缸或高壓缸抽汽管經(jīng)換熱器D、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和鍋爐連接到汽輪機的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊的熱存儲回路；

所述的熱媒儲罐經(jīng)熱媒泵B和換熱器B連接到冷媒儲罐，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊的凝結(jié)水加熱管路；所述的換熱器B與低壓加熱器連接，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊的凝結(jié)水加熱回路；

所述的熱媒儲罐經(jīng)熱媒泵A和換熱器A連接到冷媒儲罐，構(gòu)成熱電供熱采暖模塊的加熱管路；所述的換熱器A與熱網(wǎng)加熱器連接，構(gòu)成熱電供熱采暖模塊的加熱管路。

進一步地，所述的鍋爐為燃煤鍋爐或燃氣鍋爐。

進一步地，所述的太陽能吸熱鏡為槽式太陽能吸熱鏡或菲涅爾式太陽能吸熱鏡。

進一步地，所述的熱介質(zhì)為防凍液或?qū)嵊汀?/p>

進一步地，所述的冷媒、熱媒為溶鹽或防凍液或水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型的太陽能熱模塊與熱電生產(chǎn)模塊按不同季節(jié)分采暖季和非采暖季耦合：非采暖季太陽能熱模塊加熱電生產(chǎn)模塊的凝結(jié)水參與發(fā)電，減少熱電生產(chǎn)模塊的煤耗，從而減少排放；采暖季通過熱能存儲模塊與熱電供熱采暖模塊耦合直接將熱量供給熱用戶管網(wǎng)，減少了能量形式的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，從而提高了太陽能的利用率。此外，由于太陽能熱模塊與熱電生產(chǎn)模塊上述的耦合方式，太陽能熱模塊在低溫段和中溫初段工作其熱能轉(zhuǎn)化率較高，使得太陽能熱利用率最大化，同時還提高了熱電生產(chǎn)模塊的供熱潛力。

2、本實用新型的太陽能熱模塊與熱電生產(chǎn)模塊耦合比單一太陽能熱發(fā)電造價大大降低。同時太陽能熱模塊所需的熱能儲存裝置與熱電生產(chǎn)模塊電量低谷調(diào)峰所需的熱能儲存裝置共用，比單一熱電生產(chǎn)模塊采用電量低谷熱能儲存裝置單位投資小，有利于太陽能熱技術(shù)和熱能儲存技術(shù)的推廣應(yīng)用，同時還大大提升了熱電生產(chǎn)模塊的調(diào)峰能力。

3、本實用新型的熱電生產(chǎn)模塊電網(wǎng)低谷儲熱與太陽能熱模塊共用同一儲罐，減少了工程造價，提高了熱電生產(chǎn)模塊的運行靈活性，適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度要求。同時提高了供熱潛力和對熱需求的適應(yīng)性。

4、本實用新型的熱媒儲罐的熱媒熱量來源有太陽能熱模塊的熱能和熱電生產(chǎn)模塊抽汽的熱能，熱用戶管網(wǎng)的熱源有熱電生產(chǎn)模塊中的凝結(jié)水和熱能存儲模塊中的太陽能加熱的熱水。因此可以根據(jù)實際需要，實現(xiàn)能量的多種轉(zhuǎn)化，提高了能量轉(zhuǎn)化的靈活性，具有非常好的應(yīng)用價值。

5、本實用新型的太陽能熱模塊與熱電生產(chǎn)模塊的耦合發(fā)電供熱大大提高了企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1是本實用新型的組成示意圖。

圖中：1—汽輪機，2—發(fā)電機，3—凝汽器，4—冷水塔，5—凝結(jié)水泵，6—化學(xué)精處理設(shè)備，7—鍋爐，8—給水泵，9—高壓加熱器，10—除氧器，11—低壓加熱器，12—熱網(wǎng)加熱器，13—換熱器A，14—換熱器B，15—換熱器C，16—換熱器D，17—冷媒儲罐，18—熱媒儲罐，19—太陽能吸熱鏡，20—熱網(wǎng)循環(huán)泵，21—熱媒泵A，22—熱媒泵B，23—冷媒泵A，24—冷媒泵B，25—太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵，26—熱用戶管網(wǎng)；100、熱電生產(chǎn)模塊，200—熱電供熱采暖模塊，300—太陽能熱模塊，400—熱能存儲模塊。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。

如圖1所示，太陽能熱與熱電廠耦合發(fā)電和熱儲能組合系統(tǒng)，包括熱電生產(chǎn)模塊100、熱電供熱采暖模塊200、太陽能熱模塊300和熱能存儲模塊400；

所述的熱電生產(chǎn)模塊100包括汽輪機1、發(fā)電機2、凝汽器3、冷水塔4、凝結(jié)水泵5、化學(xué)精處理設(shè)備6、低壓加熱器11、除氧器10、給水泵8、高壓加熱器9和鍋爐7；所述的汽輪機1與發(fā)電機2連接，汽輪機1的乏汽排出管經(jīng)凝汽器3、凝結(jié)水泵5、化學(xué)精處理設(shè)備6、低壓加熱器11、除氧器10、給水泵8、高壓加熱器9和鍋爐7連接到汽輪機1的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電生產(chǎn)回路；所述的凝汽器3與冷水塔4連接；

所述的熱電供熱采暖模塊200包括熱網(wǎng)加熱器12、熱網(wǎng)循環(huán)泵20和熱用戶管網(wǎng)26；所述的汽輪機1的中壓缸或高壓缸抽汽管經(jīng)熱網(wǎng)加熱器12、低壓加熱器11、除氧器10、給水泵8、高壓加熱器9和鍋爐7連接到汽輪機1的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電供熱回路；所述的熱網(wǎng)加熱器12的采暖供水口經(jīng)熱用戶管網(wǎng)26、熱網(wǎng)循環(huán)泵20連接到熱網(wǎng)加熱器12的采暖回水口，構(gòu)成熱電采暖回路；

所述的太陽能熱模塊300包括太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵25、換熱器C15和太陽能吸熱鏡19，所述的太陽能吸熱鏡19的熱介質(zhì)出口經(jīng)太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵25和換熱器C15連接到太陽能吸熱鏡19的熱介質(zhì)入口；構(gòu)成太陽能熱供熱回路；

所述的熱能存儲模塊400包括冷媒儲罐17、熱媒儲罐18、換熱器A13、換熱器B14、換熱器C15、換熱器D16、熱媒泵A21、熱媒泵B22、冷媒泵A23和冷媒泵B24；

所述的冷媒儲罐17經(jīng)冷媒泵B24和換熱器C15連接到熱媒儲罐18，構(gòu)成太陽能熱存儲管路；

所述的冷媒儲罐17經(jīng)冷媒泵A23和換熱器D16連接到熱媒儲罐18，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊100的熱存儲管路；所述的汽輪機1的中壓缸或高壓缸抽汽管經(jīng)換熱器D16、低壓加熱器11、除氧器10、給水泵8、高壓加熱器9和鍋爐7連接到汽輪機1的蒸汽輸入管，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊100的熱存儲回路；

所述的熱媒儲罐18經(jīng)熱媒泵B22和換熱器B14連接到冷媒儲罐17，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊100的凝結(jié)水加熱管路；所述的換熱器B14與低壓加熱器11連接，構(gòu)成熱電生產(chǎn)模塊100的凝結(jié)水加熱回路；

所述的熱媒儲罐18經(jīng)熱媒泵A21和換熱器A13連接到冷媒儲罐17，構(gòu)成熱電供熱采暖模塊200的加熱管路；所述的換熱器A13與熱網(wǎng)加熱器12連接，構(gòu)成熱電供熱采暖模塊200的加熱管路。

進一步地，所述的鍋爐7為燃煤鍋爐或燃氣鍋爐。

進一步地，所述的太陽能吸熱鏡19為槽式太陽能吸熱鏡19或菲涅爾式太陽能吸熱鏡19。

進一步地，所述的熱介質(zhì)為防凍液或?qū)嵊汀?/p>

進一步地，所述的冷媒、熱媒為溶鹽或防凍液或水。

本實用新型的實現(xiàn)方法，包括如下步驟：

A、非供暖季發(fā)電

A1、太陽能熱模塊300通過太陽能吸熱鏡19吸收太陽能加熱介質(zhì)，再由太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵25將加熱后的熱介質(zhì)通過換熱器C15進行換熱；冷媒泵B24將冷媒儲罐17中的冷媒經(jīng)過換熱器C15將太陽能熱模塊300的熱能存儲至熱媒儲罐18；實現(xiàn)太陽能與熱能轉(zhuǎn)化和儲存；

A2、熱媒泵B22將熱媒儲罐18中的熱媒經(jīng)過換熱器B14加熱熱電生產(chǎn)模塊100中的凝結(jié)水后進入冷媒儲罐17；將全部或部分原本進入低壓加熱器11的凝結(jié)水取走并進入換熱器B14與熱媒進行換熱，然后再回到低壓加熱器11的凝結(jié)水出口，進而減少低壓加熱器11的抽汽量，增加汽輪機1低壓缸做功蒸汽；實現(xiàn)太陽能參與熱電生產(chǎn)模塊100的發(fā)電；

B、供暖季發(fā)電和供熱

B1、太陽能熱模塊300按步驟A1運行；

B2、熱媒泵A21將熱媒儲罐18中的熱媒經(jīng)過換熱器A13加熱熱電供熱采暖模塊200中的熱網(wǎng)循環(huán)水后進入冷媒儲罐17；實現(xiàn)太陽能熱模塊300參與對熱電供熱采暖模塊200供熱；

B3、從汽輪機1高壓或中壓缸抽汽管抽出的蒸汽經(jīng)熱網(wǎng)加熱器12加熱熱電供熱采暖模塊200中的熱網(wǎng)循環(huán)水后進入低壓加熱器11的凝結(jié)水入口；實現(xiàn)熱電生產(chǎn)模塊100和太陽能熱模塊300同時對熱電供熱采暖模塊200供熱；

B4、在電網(wǎng)低谷段，從汽輪機1高壓或中壓缸抽汽管抽出的蒸汽經(jīng)換熱器D16加熱熱能存儲模塊400中的冷媒后進入低壓加熱器11的凝結(jié)水入口；冷媒泵C23將冷媒儲罐17中的冷媒經(jīng)過換熱器D16將熱電生產(chǎn)模塊100加熱后的熱媒存儲至熱媒儲罐18；實現(xiàn)熱電生產(chǎn)模塊100和太陽能熱模塊300共同供熱的同時，實現(xiàn)電網(wǎng)低谷段儲熱；

B5、在電網(wǎng)高峰段，減少進入熱網(wǎng)加熱器12的蒸汽，即減少熱電生產(chǎn)模塊100對熱電供熱采暖模塊200的供熱量，同時增加熱能存儲模塊400對熱電供熱采暖模塊200的供熱量，實現(xiàn)電網(wǎng)高峰段增加發(fā)電和平衡供熱；

B6、在供熱高峰段，不調(diào)整進入熱網(wǎng)加熱器12的蒸汽，增加熱能存儲模塊400對熱電供熱采暖模塊200的供熱量，實現(xiàn)供熱高峰段的穩(wěn)定發(fā)電和增加供熱。

實施例：

本實用新型的太陽能熱模塊300采用槽式或菲涅爾式以及吸熱介質(zhì)按投資最低和熱轉(zhuǎn)化效率最低原則比較選用。

本實用新型熱電生產(chǎn)模塊100以300MW等級機組為基礎(chǔ)，同樣適用于類似裝機的熱電生產(chǎn)模塊100。

在熱電生產(chǎn)模塊100中，燃料在鍋爐7中燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽推動汽輪機1高速旋轉(zhuǎn)，并帶動同軸連接的發(fā)電機2發(fā)電，功后的乏汽進入凝汽器3；乏汽在凝汽器3中利用冷水塔4循環(huán)冷卻后凝結(jié)，并通過凝結(jié)水泵5將凝結(jié)水供給化學(xué)精處理設(shè)備6進行處理，處理過的水再經(jīng)過低壓加熱器11進入除氧器10；除氧器10的水經(jīng)過給水泵8、并經(jīng)過高壓加熱器9供給鍋爐7，形成一個完整的熱力循環(huán)系統(tǒng)。

熱電供熱采暖模塊200，在供暖季，汽輪機1中的部分壓缸排汽進入熱網(wǎng)加熱器12加熱熱網(wǎng)循環(huán)水回水，通過熱網(wǎng)循環(huán)水泵將升溫后的熱網(wǎng)循環(huán)水供給熱用戶管網(wǎng)26進行換熱，形成供熱系統(tǒng)閉式循環(huán)。

在太陽能熱模塊300中，通過太陽能吸熱鏡19吸收太陽能加熱熱介質(zhì)，再由太陽能熱介質(zhì)循環(huán)泵25將加熱后的熱介質(zhì)通過換熱器C15進行換熱。冷媒泵B24將冷媒儲罐17中冷媒經(jīng)過換熱器C15將太陽能熱模塊300的熱能存儲至熱媒儲罐18。實現(xiàn)太陽能與熱能轉(zhuǎn)化和儲存。

太陽能熱模塊300的容量，應(yīng)根據(jù)實際情況與熱電生產(chǎn)模塊100耦合能力相匹配。

在非供暖季，熱媒泵B22將熱媒儲罐18中的熱媒經(jīng)過換熱器B14加熱熱電生產(chǎn)模塊100中的凝結(jié)水后進入冷媒儲罐17。將全部或部分原本進入低壓加熱器的凝結(jié)水取走并進入換熱器B14與熱媒進行換熱，然后再回到低壓加熱器的凝結(jié)水出口，進而減少了低壓加熱器的抽汽量，增加了汽輪機1低壓缸做功蒸汽，提升了發(fā)電負荷，實現(xiàn)了太陽能熱與發(fā)電的耦合。

熱電生產(chǎn)模塊100中的低壓加熱器11的抽汽量在與熱能存儲模塊400耦合時，應(yīng)根據(jù)凝結(jié)水量及溫度自動調(diào)整或關(guān)閉。

在非供暖季，熱電生產(chǎn)模塊100不進行低谷儲熱。

在非供暖季，太陽能熱模塊300與熱電生產(chǎn)模塊100的熱量耦合接入點視熱電生產(chǎn)模塊100熱力管網(wǎng)具體形式及工質(zhì)參數(shù)確定，工質(zhì)參數(shù)在低溫段和中溫初段即50℃～120℃之間選擇耦合點，以保證太陽能熱轉(zhuǎn)換率最佳。

在供暖季，熱媒泵A21將熱媒儲罐18中的熱媒經(jīng)過換熱器A13加熱一部分熱電供熱采暖模塊200中的熱網(wǎng)循環(huán)水后進入冷媒儲罐17。提升了熱電生產(chǎn)模塊100供熱潛能和低負荷供熱能力。

熱能存儲模塊400與熱電生產(chǎn)模塊100以及熱電供熱采暖模塊200的耦合運行與停止切斷，均按自動完成設(shè)計。

在電網(wǎng)低谷時段，冷媒泵A23將冷媒儲罐17中的冷媒經(jīng)過換熱器D16將熱電生產(chǎn)模塊100中汽輪機1高壓缸部分抽汽的熱能存儲至熱媒儲罐18。因汽輪機1高壓缸做功蒸汽減少，從而降低了發(fā)電負荷，提升了熱電生產(chǎn)模塊100調(diào)峰能力。

熱電生產(chǎn)模塊100的熱力管網(wǎng)熱能存儲所需蒸汽的抽取點暫按照汽輪機1高壓缸為準(zhǔn)，但不限于此?？筛鶕?jù)低谷調(diào)峰要求的儲熱量及供熱采暖參數(shù)確定抽汽點和回水接入點。

熱媒儲罐18容量(儲熱能力)、熱媒溫度要綜合考慮太陽能熱介質(zhì)吸熱溫度及熱電生產(chǎn)模塊100低谷調(diào)峰要求確定。

本實用新型不局限于本實施例，任何在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本實用新型的保護范圍。