专利名称：一种抛物槽式太阳能热发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热发电技术领域，尤其是ー种抛物槽式太阳能热发电系统。
背景技术：
太阳能热发电技术不存在消耗大量化石能源和污染环境等问题，是ー种清洁和可持续的发电技术。太阳能热发电技术以聚光式集热器提供能量为主，主要分为抛物槽式、塔式和碟式三类。相对而言,抛物槽式太阳能热发电技术较为成熟，已有商业化电站运行。发展抛物槽式太阳能热发电技术的主要瓶颈是投资成本高、系统效率较低。因此提高系统关键技术水平和寻求高效率的系统集成方法成为解决制约抛物槽式太阳能热发电技术发展的主要途径。然而，目前的研究大多集中在提高系统关键単元的性能，如改善集热管选择性涂层、提高聚光镜面反射率等。目前，以水为エ质的直接蒸汽发生抛物槽式太阳能电站系统处于中试阶段。该系 统有集热效率高，中间换热环节少等优点。但存在系统控制困难，过热蒸汽换热效果差等问题。尤其是在蒸汽过热段，过高压力、温度的蒸汽，对吸热管的结构及性能带来了巨大挑战。目前，以导热油为エ质的双回路抛物槽式太阳能电站系统，通常采用导热油一次通过方式。这种系统设计方式的缺点在于整个槽式太阳能集热场平均工作温度较高，集热效率较低，而且导热油的使用量很大，系统投资大。本发明在现有已商业化的抛物槽式太阳能发电电站系统基础上，从系统流程及集成方式上出发，提出了单回路与双回路相结合的抛物槽式太阳能集热场。与传统单ー类型的槽式太阳能集热场相比，改变了蒸汽在吸热管内的换热形式，提高了太阳能集热单元的集热效率；同时减小了太阳能集热单元面积，降低太阳能集热场投资；并且减少了中间传热エ质的使用量，降低换热系统投资。本发明因其系统的灵活性能够显著提高蒸汽參数，提高动カ循环的热效率，进而改善整个系统效率，具有很好的商业化前景。
发明内容
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供ー种抛物槽式太阳能热发电系统，以克服以水为エ质的抛物槽式太阳能热发电系统中エ质过热段换热效率低、蒸汽參数低的瓶颈问题，提闻蒸汽品质，提闻系统发电效率。( ニ )技术方案为达到上述目的，本发明提供了ー种抛物槽式太阳能热发电系统，该系统包括以水为エ质的单回路式抛物槽式太阳能集热单元、以导热油或熔盐为エ质的双回路式抛物槽式太阳能集热单元、换热单元和动カ发电单元，其中以水为エ质的单回路式抛物槽式太阳能集热单元和以导热油或熔盐为エ质的双回路式抛物槽式太阳能集热单元，用于接收聚集太阳辐射能量；换热单元，用于将双回路式抛物槽式太阳能集热单元的能量传递给来自单回路式抛物槽式太阳能集热单元的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽；发电单元，用于通过动カ装置将过该热蒸汽转化为电能。上述方案中，所述单回路式抛物槽式太阳能集热单元以水为吸热エ质，将太阳辐射能加热给水，使其转化为饱和蒸汽。上述方案中，所述双回路式抛物槽式太阳能集热单元以中间传热エ质为エ质，将太阳辐射能用以加热中间传热エ质。上述方案中，所述单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元是直接会聚并接收太阳辐射能的不同传热エ质、不同工作温度区间的槽式太阳能集热单元，其中单回路式抛物槽式太阳能集热单元直接加热给水，散热损失少，集热效率高，双回路式抛物槽式太阳能集热单元借助中间传热エ质，能够提高集热单元エ质出口參数。上述方案中，所述单回路集热单元以水为エ质，接收的太阳辐射能通过太阳能集
上述方案中，所述双回路集热单元以熔盐或导热油为エ质，将太阳辐射能转化成中间传热エ质的热量。上述方案中，所述换热単元为高效强化换热设备，将该中间传热エ质所携帯的能量传递给来自单回路集热单元中的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽，进而提高蒸汽參数。上述方案中，所述发电单元采用的动カ装置为汽轮机发电装置或螺杆机发电装置。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果I、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，采用了复合集热镜场，即单回路和双回路两种不同的槽式太阳能集热场。它改善了抛物槽式太阳能集热场内集热温度的匹配状况，提高集热效率，减小太阳能集热场面积，降低太阳能集热场的投资成本。2、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，单回路太阳能集热场应用于给水的预热蒸发过程，没有中间传热エ质，减小了换热次数，提高能量利用效率，降低了换热系统投资。水在太阳能集热器的预热蒸发过程中，水与吸收器壁面对流表面传热系数大，改善了集热管内的换热效果，降低了散热损失，提高了太阳能集热场的集热效率，降低所需集热面积。3、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，双回路太阳能集热场应用于给水的过热过程。由于中间传热エ质在集热管管内的换热系数高于蒸汽在集热管内的换热系数，因此改善了管内的流动传热效果。另外，以熔盐为中间传热エ质的系统中，能够提高太阳能集热场内流体的出口温度，进而提高蒸汽參数，提高系统热效率。4、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，来自双回路太阳能集热场的传热エ质在换热单元与来自单回路太阳能集热场的饱和蒸汽进行能量传递。换热单元可采用高效换热设备。相比蒸汽在太阳能吸热器中受热，其换热效果大幅度提高。5、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，減少了中间传热エ质的使用量，减小了换热单元的容量，同时减少了诸如中间流体膨胀罐、泵等辅助装置的使用数量，降低系统的投资。
6、本发明提供的这种抛物槽式太阳能热发电系统，其中单回路太阳能集热场与双回路太阳能集热场相互独立又有机结合，具有很强的灵活性。单回路太阳能集热场可产生更多的饱和蒸汽，用于诸如汽轮机的启动等需要消耗蒸汽的部位，改善系统的年均性能。
图I为本发明提供的抛物槽式太阳能热发电系统的结构示意图；图2为依照本发明实施例的抛物槽式太阳能热发电系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本发明进ー步详细说明。图I为本发明提出的ー种抛物槽式太阳能热发电系统的结构示意图，该系统至少包括单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元、换热单元和发电单元，其中，单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元是直接会聚并接收太阳辐射能的不同传热エ质、不同工作温度区间的槽式太阳能集热单元。单回路式抛物槽式太阳能集热单元以水为吸热エ质，将太阳辐射能加热给水，使其转化为饱和蒸汽，双回路式抛物槽式太阳能集热单元以中间传热エ质为エ质，如导热油或熔盐，将太阳辐射能用以加热中间传热工质；换热单元，是将中间传热エ质エ质所携帯的能量传递给来自单回路中的饱和蒸汽，使其转变为过热蒸汽；发电单元，是通过动カ装置，如汽轮机、发电机等，将过热蒸汽转化为电能。单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元是直接会聚并接收太阳辐射能的不同传热エ质、不同工作温度区间的槽式太阳能集热单元。单回路式抛物槽式太阳能集热单元直接加热给水，散热损失较少，集热效率较高；双回路式抛物槽式太阳能集热单元借助中间传热エ质，能够提高集热单元エ质出ロ參数。单回路式抛物槽式太阳能集热单元以水为エ质，抛物槽式太阳能集热单元接收的太阳辐射能通过太阳能集热器直接传递给エ质-水，水在集热器内预热蒸发后，转变为一定压カ下的饱和蒸汽。双回路式抛物槽式太阳能集热单元以熔盐或导热油等中间传热エ质为エ质，将太阳辐射能转化成导热油或熔盐エ质的热量。换热单元为高效强化换热设备，将该中间传热エ质所携帯的能量传递给来自单回路集热単元中的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽，进而提高蒸汽參数；发电单元，将来自换热单元的过热蒸汽的热能转化为电能。发电单元可以为汽轮机发电装置或螺杆机发电装置。上述方案中，所述的中间传热エ质，可以为导热油或熔盐等耐高温エ质。再參照图1，本发明提供的抛物槽式太阳能热发电系统包括单回路太阳能集热场I、双回路太阳能集热场2、换热单元3、及发电单元4。其中，单回路太阳能集热场I、双回路太阳能集热场2用于聚集太阳辐射能，单回路太阳能集热场I将太阳辐射能转化成给水的热量，双回路太阳能集热场2将太阳辐射能转化成中间传热エ质的热量；在换热子系统中，来自单回路太阳能集热场的饱和蒸汽接收来自双回路太阳能集热场的高温中间传热エ质的热量，使其变为过热蒸汽；最后，过热蒸汽进入发电子系统进行发电。发电子系统的凝结水经泵b再次进入单回路太阳能集热场完成预热蒸发过程，然后进入换热子系统实现蒸汽过热，最后进入发电子系统进行发电，如此实现往复循环。
參照图2，图2为依照本发明实施例的抛物槽式太阳能热发电系统结构示意图。图2中各部件及相应的标记为1-单回路太阳能集热场；2_双回路太阳能集热场；3_蒸汽缓存罐；4_过热器；5_再热器；6_高压缸；7_低 压缸；8_冷凝器；9ー凝结水泵；10-低压加热器组；11_除氧器；12_高压加热器组。在图2中，单回路太阳能集热场I将太阳辐射能转化成给水的热量，使其预热蒸发，进入蒸汽缓存罐3，双回路太阳能集热场2聚集太阳辐射能量加热中间传热エ质，经过热器4后，来自单回路太阳能集热场I的饱和蒸汽接收来自双回路太阳能集热场2的高温中间传热エ质的热量，使其变为过热蒸汽，之后进入汽轮机，汽轮机由高压缸6和低压缸7组成，采用一次再热方式，过热蒸汽由高压缸6膨胀做功后经再热蒸汽过热器5后进入低压缸7继续膨胀做功，乏汽进入冷凝器8冷凝，凝结水经凝结水泵9和低压加热器组10、除氧器11和高压加热器组12完成动カ循环。本发明还分别对上述的实施例与传统一次通过双回路导热油太阳能热发电系统进行了分析，实施例中的主要參数如表I所示，其热カ性能如表2所示。与传统导热油槽式太阳能电站相比，在相同的功率输出条件下，实施例中的设计点效率提高了 I. 4个百分点，集热面积相对节约率为I. 61%，太阳能集热场面积减小，可有效降低集热场的投资和维护成本，进而降低系统的比投资，此外，动カ岛主蒸汽提高到530°C，提升了动カ循环效率。基于以上分析，可以看出本发明中提出流程的优越性。
权利要求
1.一种抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，该系统包括以水为工质的单回路式抛物槽式太阳能集热单元、以导热油或熔盐为工质的双回路式抛物槽式太阳能集热单元、换热单元和动力发电单元，其中 以水为工质的单回路式抛物槽式太阳能集热单元和以导热油或熔盐为工质的双回路式抛物槽式太阳能集热单元，用于接收聚集太阳辐射能量； 换热单元，用于将双回路式抛物槽式太阳能集热单元的能量传递给来自单回路式抛物槽式太阳能集热单元的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽； 发电单元，用于通过动力装置将过该热蒸汽转化为电能。
2.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述单回路式抛物槽式太阳能集热单元以水为吸热工质，将太阳辐射能加热给水，使其转化为饱和蒸汽。
3.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述双回路式抛物槽式太阳能集热单元以中间传热工质为工质，将太阳辐射能用以加热中间传热工质。
4.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元是直接会聚并接收太阳辐射能的不同传热工质、不同工作温度区间的槽式太阳能集热单元，其中单回路式抛物槽式太阳能集热单元直接加热给水，散热损失少，集热效率高，双回路式抛物槽式太阳能集热单元借助中间传热工质，能够提高集热单元蒸汽出口参数。
5.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述单回路集热单元以水为工质，接收的太阳辐射能通过太阳能集热器直接传递给水工质，水在集热器内预热蒸发后，转变为一定压力下的饱和蒸汽。
6.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述双回路集热单元以熔盐或导热油为工质，将太阳辐射能转化成中间传热工质的热量。
7.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述换热单元为高效强化换热设备，将该中间传热工质所携带的能量传递给来自单回路集热单元中的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽，进而提高蒸汽参数。
8.根据权利要求I所述的抛物槽式太阳能热发电系统，其特征在于，所述发电单元采用的动力装置为汽轮机发电装置或螺杆机发电装置。
全文摘要
本发明公开了一种抛物槽式太阳能热发电系统，包括单回路式抛物槽式太阳能集热单元、双回路式抛物槽式太阳能集热单元、换热单元和动力发电单元。单回路式抛物槽式太阳能集热单元和双回路式抛物槽式太阳能集热单元接收聚集太阳辐射能量；换热单元将双回路式抛物槽式太阳能集热单元的能量传递给来自单回路式抛物槽式太阳能集热单元的饱和蒸汽，使该饱和蒸汽转变为过热蒸汽；发电单元通过动力装置将该过热蒸汽转化为电能。本发明解决了在中低温条件下，目前双回路工质一次通过而引起的传热工质与给水传热温差大，不可逆损失大，发电效率降低的问题，提升了系统的灵活性，通过采用高温传热介质，提高了蒸汽参数，进而提高太阳能热发电效率。
文档编号F03G6/06GK102678489SQ201110060539
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者刘启斌, 张传强, 金红光, 韩巍, 高志超 申请人:中国科学院工程热物理研究所