专利名称：太阳能联合循环电力系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及太阳能联合循环电力系统。
背景技术：
包括第一涡轮机和指定为利用来自第一涡轮机的废热的第二涡轮机的联合循环电力系统是熟知的。通常，该联合循环电力系统包含包括有第一涡轮机的顶循环(topping cycle)，并且可以将第二涡轮机包含在底循环(bottom cycle)中。例如，顶循环可以为开环布雷顿(Brayton)循环或闭环布雷顿循环，并且底循环可以为开环兰金(Rankine)循环或闭环兰金循环。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种联合循环电力系统，其包括 至少一个太阳能电站，其包括〇集中式反射碟，其被配置为集中太阳辐射，〇太阳能接收器，其被布置并且配置为利用集中的太阳辐射来加热第一工作流体，以及〇第一涡轮机，其被配置为通过在其中扩张(expansion)加热的第一工作流体来发电，以及 至少一个回收电站，其包括〇热回收单元，其被配置为利用第一涡轮机的废热来加热第二工作流体，以及〇第二涡轮机，其被配置为通过在其中扩张加热的第二工作流体来发电。热回收单元还可以包括传热流体，其被配置为将废热从太阳能电站传送至回收电站。太阳能电站可以是Brayton循环站并且回收电站可以为Rankine循环站。第一工作流体和第二工作流体各可以从包括空气、水、氦气、熔盐、有机流体和二氧化碳的组中选出。可以将系统配置为将废热引入到至少一个热交换器。此外，还可以将该系统配置为利用从至少一个热交换器排出的余热用于将热能提供给热力系统。此外，系统还可以包括热存储组件，所述热存储组件被配置为选择性地存储至少某些废热。系统还可以包括压缩机，所述压缩机被配置为在第一工作流体进入太阳能接收器之前对其进行压缩。系统可以包括多级压缩机和中间冷却设备，所述多级压缩机至少包括第一压缩机和第二压缩机，所述中间冷却设备被配置为用于在第一压缩机中的压缩之后而在第二压缩机中的压缩之前对第一工作流体进行冷却。第二涡轮机可以包括多级涡轮机。 系统可以包括多个太阳能电站。根据本发明的另一方面，提供了一种联合循环电力系统，其包括 至少一个太阳能电站，其包括〇太阳能收集系统，其被配置为利用照射来的太阳辐射来加热第一工作流体；以及
〇第一涡轮机，其被配置为用于通过在其中扩张加热的第一工作流体来发电，以及 至少一个回收电站，其包括〇热回收单元，其被配置为利用第一涡轮机的废热来加热第二工作流体，以及〇第二涡轮机，其被配置为用于通过在其中扩张加热的第二工作流体来发电。
根据以下具体的描述并结合附图，将更充分地理解和了解本主题，在附图中图IA和图IB中的每个都是太阳能联合循环电力系统的简化的示意性示图；图2A和图2B中的每个都是太阳能联合循环电力系统的另一示例的简化的示意性示图；图3至图10中的每个都是根据对图IA至图2B中所例示的示例所进行的变型而构建并操作的太阳能联合循环电力系统的简化的示意性示图；以及图IlA和图IlB中的每个都是图IA至图10中所例示的太阳能联合循环电力系统的另选的布局的简化的示意性示图。
具体实施例方式在以下描述中，将对本主题的各个方面进行描述。为了解释的目的，为了提供对本主题的彻底理解，对具体的配置和细节进行了阐述。然而，对本领域技术人员还将是明显的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可以不用本文中所提供的具体细节来实践本主题。此外，为了不混淆对本主题的描述，本描述省略并且/或者简化了某些熟知的特征。如在图IA至图2B中所见，提供了太阳能联合循环电力系统100，其包括太阳能电站102，其构成顶循环系统；以及回收电站104，其构成底循环系统。可以通过太阳能、或太阳能和燃料的组合来驱动太阳能电站102。太阳能电站102可以包括第一涡轮机118，第一涡轮机118被配置为在开环或闭环的Brayton循环中操作。另选地，可以将太阳能电站 102配置为根据任何适合的热动力循环来进行操作。诸如空气、水、氦、熔盐、任何有机流体或二氧化碳的适合的工作流体可以在太阳能电站102内和/或回收电站104内流动以驱动其操作。太阳能电站102与回收电站104相通。例如，回收电站104可以被配置为例如根据水蒸汽开环或闭环Rankine循环、或者有机开环或闭环Rankine循环来进行操作。另选地，回收电站104可以被配置为根据任何适合的热动力循环来进行操作。回收电站104可以从任何数量的太阳能电站102接收热量。例如，十到几百个太阳能电站102可以将热供应给单个回收电站104 (如图IB和2B中所见)，或者供应给多个回收电站104 (如图IlB中所见)。在图IA至图2B中所示的示例中，太阳能电站102根据开环Brayton循环来进行操作，因而包括压缩机110，以允许引入的诸如空气的工作流体在其中流动。在非限制性示例中，引入的空气通常是在大气压力(大约lbar)下的周围空气 (大约 20°C )。被压缩的工作流体在升高的压力下流出压缩机110，到达太阳能接收器120以在其中进行加热。它随后流进可以为燃气轮机的第一涡轮机118，驱动其操作以产生电能。在非限制性示例中，空气在大约250°C的温度和大约4bar的压力下流出压缩机 110。太阳能接收器120可以是指定为通过集中的太阳辐射来对工作流体进行加热的任何适合的太阳能接收器。可以通过任何适合的太阳能收集系统来集中太阳辐射。太阳能收集系统可以包括用于集中太阳辐射的任何适合的设备，例如使用太阳跟踪聚能器，诸如反射碟、喇叭口(trough)、菲涅耳反射器(Fresnel reflector)或定日镜。在图IA至图2B 中所示的示例中，太阳跟踪聚能器是反射碟124。从太阳能接收器120离开的被压缩的工作流体可以在进入涡轮机118之前通过燃烧器1 进一步被加热。提供燃烧器1 是为了确保工作流体以期望的温度到达涡轮机 118，在非限制性示例中，该期望的温度在大约800°C -1100°C的范围内。在引入的太阳辐射不足以将工作流体提高到期望的温度的时段(例如在早晨、傍晚和晚间期间)，可以激活燃烧器口6。可以将燃烧器126串联安装在太阳能接收器120与涡轮机118之间(如图IA和图IB中所示)，或者可以并联安装在太阳能接收器120与涡轮机118之间(如图2A和图 2B中所示)。可以提供控制阀128(图2A)以允许工作流体进入燃烧器1 并且绕过太阳能接收器120或另选地引导工作流体流进太阳能接收器120并且绕过燃烧器126。另外，控制阀 128可以引导工作流体部分地流进太阳能接收器120并且部分地流进燃烧器126。热的工作流体从太阳能接收器120流进涡轮机118，涡轮机118使工作流体扩张并且经由轴134驱动发电机132以从中产生电能。在非限制性示例中，从太阳能接收器120离开的空气的温度大约是1000°C并且压力大约是4bar。应理解的是，虽然在图IA至图2B所示的示例中，经由连接轴136将压缩机110耦接至涡轮机118，但是根据另选的示例，可以省略该连接轴136。扩张的工作流体在降低的温度和压力下从涡轮机118离开。在非限制性示例中， 从涡轮机118离开的空气的温度大约为650°C并且压力大约为lbar。太阳能电站102还包括热交换器140，其可以为任何适合的热交换设备。扩张的工作流体进入热交换器140并且在其中加热在热交换器140与回收电站104的热交换器150 之间流动的传热流体，在下文将进一步进行描述。扩张的工作流体离开热交换器140并且流进大气中。在非限制性示例中，离开热交换器140的空气的温度大约为150°C并且压力大约为lbar，并且离开热交换器140的传热流体的温度大约为600°C并且压力大约为lObar。应注意的是，在图IA至图5和图7至图IlB中所例示的热交换器150可以构成热回收单元的一部分，所述热回收单元利用第一涡轮机118的废热来加热回收电站104的工作流体。附加地或另选地，在图6中所例示的热交换器140可以构成一部分这种热回收单元。应理解的是热回收单元可以包括额外的热交换器和/或同流换热器(recuperator)。传热流体流进回收电站104的热交换器150。热交换器150被设计为将热能从传热流体传送至回收电站104的工作流体。热交换器150可以是任何适合的热交换设备。例如，它可以包括被配置为从传热流体提取热能的蒸汽发生器和过热器。传热流体以比其进入温度更低的温度从热交换器150离开。在非限制性示例中，离开热交换器150的传热流体的温度大约为100°C并且压力大约为lObar。其后，传热流体被再次引入到与太阳能电站 102相关联的热交换器140，以进行重新加热并且进一步将热能提供给回收电站104的工作流体。可以提供泵152以确保传热流体在热交换器150与热交换器140之间连续流动。传热流体可以为任何适合的流体，诸如空气、水、熔盐或有机流体，例如含有二氧化碳的流体或合成有机传热流体(诸如由Dow Chemical Company以商标名DOWTHERMA所出售的)。应注意的是，在传热流体是诸如空气等的气体时，可以提供鼓风机，并且在传热流体是诸如水的液体时，可以提供泵，以确保传热流体的连续流动。还应注意的是，可以将额外的鼓风机和/或泵增加至太阳能电站102和/或回收电站104，以确保工作流体或传热流体连续地流动。回收电站104的工作流体进入热交换器150并且在其中被加热。通常，工作流体可以在热交换器150中被加热、煮沸并且可能过热化。蒸气以升高的温度从热交换器150 尚开。在非限制性示例中，回收电站104的工作流体是水。进入热交换器150的水的温度大约为80°C并且压力大约为60bar。从热交换器150离开的蒸汽的温度大约为370°C并且压力大约为60bar。加热的蒸气离开热交换器150并且进入燃烧器170，并且流至第二涡轮机172 (通常是蒸气涡轮机)，第二涡轮机172进而经由轴176驱动发电机174以从中产生电能。应注意的是，可以省略燃烧器170，并且来自热交换器150的已加热的蒸气可以直接进入涡轮机 172。通常在其饱和点或接近其饱和点的蒸气离开涡轮机172，并且进入冷凝器180，在冷凝器180中，蒸气冷凝成为液体。该液体基本以进入冷凝器180的蒸汽的温度和压力离开冷凝器180。在非限制性示例中，涡轮机172为蒸汽轮机并且离开蒸汽轮机的水蒸汽的温度大约为50°C并且压力大约为0. Ibar。经由泵182将离开冷凝器180的液体引入到热交换器150，从而允许回收电站104 的工作流体连续地流动。在非限制性示例中，离开泵182的水的温度大约为80°C并且压力大约为60bar。如图IB和2B中所见，太阳能联合循环电力系统100可以包括多个太阳能电站 102(尽管只例示了两个太阳能电站)，应理解的是可以提供任何数量的此类站，通常从十个至几百个)，各太阳能电站102分别如参考图IA和图IB所述。多个太阳能电站102中的每一个都经由第一主管道250与回收电站104进行热交流，所述第一主管道用于将来自多个太阳能电站102中的每一个的传热流体传送到回收电站104。第二主管道邪4用于将来自回收电站104的传热流体传送到多个太阳能电站102中的每一个。太阳能联合循环电力系统100的部件(诸如太阳能接收器120和涡轮机118)可以通过多个适合的管道进行连接。连接在热交换器140、150之间的主管道250、2M和/或那些细管道可以至少部分地由设计成传送传热流体和工作流体的多个导管构成。此类导管通常形成有热绝缘，以防止当传热流体和工作流体沿着主管道250、2M和/或那些细管道流动时传热流体和工作流体的热损失。例如，这种管道可以是在市场上通过位于美国德克萨斯州的16360Park Ten Place, Suite 327Houston 的 ITP InTerPipe, Inc 公司可购得的管套管管道。根据图3中所例示的变型例，除了结合图IA描述的元件以外，太阳能联合循环电力系统100还可以包括额外的热交换器310，所述热交换器310被配置为利用从热交换器 140排出的工作流体的剩余的热能以用于将热提供给一个或更多个其它热力系统(示意性地指示在320处)。例如，离开热交换器140的太阳能电站102的工作流体可以进入热交换器310，从而加热引入的诸如水的传热流体。离开热交换器310的已加热的水然后被用于向热力系统320提供热能。在非限制性示例中，太阳能电站102的工作流体是空气。空气在大约150°C的温度并且大约为Ibar的压力从热交换器140离开并且进入热交换器310以便加热引入的水。 水在大约20°C的温度和大约^ar的压力下进入热交换器310并且在其中被加热至大约 130°C的温度和大约^ar的压力。将加热的水引入到热系统320，所述热系统320利用已加热的水以用于任何适合的热消耗应用。空气在大约70°C的温度和大约Ibar的压力下离开热交换器310。应理解的是，虽然图3中所例示的变型例包括参照图IA所描述的太阳能电站102， 但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还应理解的是，可以将参照图3所描述的变型例应用到包括与单个回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102的太阳能联合电力系统， 诸如参照图IB和图2B所描述的太阳能联合电力系统(加以必要的变化)。根据在图4中所例示的变型例，可以将热存储系统404设置在热交换器140与150 之间，或者设置在太阳能联合循环电力系统100内的任何适合的位置，热存储系统404被配置为存储来自太阳能电站102的热量。热存储系统404包括热存储组件410，所述热存储组件410携带显热存储材料 (sensible heat storage material)，诸如熔盐、有机传热流体、蒸汽或二氧化碳。热存储组件410可以额外地包括固态高热容量材料或相变材料。单个存储组件可以具有这些材料的组合。例如，固态高热容量材料连同显热材料或者相变材料连同显热材料。某些存储组件可以包括热罐和冷罐(未示出)，用来例如维持热罐中的恒温。应注意的是，热存储组件 410可以包括用于提供热存储的任何适合的设备。可以提供多个控制阀组件420、似4和426以允许传热流体的各种流动路径配置。 通过控制阀组件420、似4和426的各种流动路径配置的示例如下通过控制阀组件420对来自热交换器140的所有的传热流体进行引导以直接流到热存储组件410，以被存储在其中，并且其后经由控制阀组件似4被引入到回收电站104 ；通过控制阀组件420和似4对来自热交换器140的所有的传热流体进行引导以绕过热存储组件410并且直接流到回收电站104 ；通过控制阀组件420和4M对离开热交换器140的一部分传热流体进行引导以直接流到回收电站104，并且通过控制阀组件420对一部分传热流体进行引导以流到存储组件410 ；并且通过控制阀组件420对流出热交换器140的所有传热流体进行引导以流到存储组件410，以便存储在其中并且随后通过控制阀组件似4和似6而被再次引入到热交换器 140。应注意的是，可以省略控制阀组件420、似4和426中的任何一个。而且，额外的控制阀组件可以被引入热存储系统404内。应理解的是，虽然在图4中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站 102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还应理解的是，可以将参照图4所描述的变型例应用到这样的太阳能联合电力系统所述太阳能联合电力系统包括与单个回收电站104 和相关联的热存储组件410进行热交换的多个太阳能电站102，例如参照图IB和2B所述的太阳能电站102(加以必要的变化)。此外，参照图3所描述的变型例可以与参照图4所描述的变型例(加以必要的变化)进行结合。根据在图5中所例示的变型例，同流换热器510可以用于在流出压缩机110的压缩的工作流体进入太阳能接收器120之前对其进行加热。同流换热器510利用进入热交换器140之前的、流出涡轮机118的排出的扩张的工作流体的热量来对在进入太阳能接收器 120之前的、从压缩机110流出的工作流体进行加热。同流换热器510可以是诸如热交换器的任何适合的设备。在非限制性示例中，工作流体是空气并且在250°C的温度和大约4bar的压力下从压缩机110进入同流换热器510。空气在大约650°C的温度和大约Ibar的压力下从涡轮机 118进入同流换热器510。来自压缩机110的空气在大约400°C的温度和没有实质性的变化的压力下从同流换热器510离开并流向太阳能接收器120。来自涡轮机118的空气在大约450°C的温度和没有实质性的变化的压力下从同流换热器510离开并流向热交换器140。 该空气将热交换器140的传热流体从大约100°C的温度和大约IObar的压力加热到大约 400°C的温度而压力没有实质性的变化，空气可以在大约150°C的降低的温度和大约Ibar 的压力下从热交换器140离开并进入大气中。应理解的是，虽然在图5中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站 102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还将理解的是，参照图5所描述的变型例可以被应用到这样的太阳能联合电力系统所述太阳能联合电力系统包括如参照图IB和2B所描述的与单个回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102(加以必要的变化)。此外， 任何一个或更多个参照图3和图4所描述的变型例可以与参照图5所描述的变型例(加以必要的变化)进行结合。根据在图6中所例示的变型例，可以提供没有其自己的热交换器和相关联的泵 (在图IA至图5中分别指示在150和152处)的回收电站104。根据该布置，回收电站104 的工作流体被直接引入到太阳能电站102的热交换器140，以在其中通过由涡轮机118排出的太阳能电站102的扩张的工作流体来进行加热。由此，它可以形成传热流体。在非限制性示例中，太阳能电站102的工作流体是空气并且回收电站104的工作流体是水。扩张的空气在大约650°C的温度和大约Ibar的压力下进入热交换器140，并且在大约150°C的温度和没有实质性变化的压力下从热交换器140离开。水在大约80°C的温度和大约60bar的压力下进入热交换器140，并且在其中被加热到大约600°C的温度而压力没有实质性的变化。应理解的是，虽然图6中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站 102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还将理解的是，参照图6所述的变型例可以被应用到这种太阳能联合电力系统所述太阳能联合电力系统包括诸如参照图IB和2B所描述的与回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102(加以必要的变化)。此外，任何一个或更多个参照图3至图5所描述的变型例可以与参照图6所描述的变型例(加以必要的变化)进行结合。根据在图7中所例示的变型例，可以提供没有其自己的热交换器(指示在图IA至图5中的140处)的太阳能电站102。根据该布置，太阳能电站102的工作流体在被涡轮机 118排出之后被直接引入到回收电站104的热交换器150中，以在其中加热回收电站104的工作流体。由此，它可以形成传热流体。在非限制性示例中，太阳能电站102的工作流体是二氧化碳，并且太阳能电站被设计成在闭环Brayton循环下工作。二氧化碳在大约50 °C的温度和大约^ar的压力下进入压缩机110。压缩的二氧化碳在大约250°C的温度和大约20bar的压力下流出压缩机110。从太阳能接收器120离开的压缩的工作流体可以在进入涡轮机118之前通过燃烧器126而被进一步加热。可以将燃烧器1 如所示的那样串联地安装在太阳能接收器120 与涡轮机118之间，或者可以如在图2A和2B中所示的并联地安装在太阳能接收器120与涡轮机118之间。在非限制性示例中，二氧化碳在大约1000°C的温度和大约20bar的压力下从太阳能接收器120离开。然后，它流进涡轮机118，所述涡轮机118使二氧化碳扩张并且通过轴 134驱动发电机132以从中产生电能。扩张的二氧化碳在大约650°C的温度和大约5. 5bar的压力下从涡轮机118离开。太阳能电站102的工作流体流进回收电站104的热交换器150。因而，热交换器 150直接将热能从太阳能电站102的工作流体转移到回收电站104的工作流体。太阳能电站102的工作流体其后被再次引入到压缩机110。鼓风机752可以用于确保太阳能电站102 的工作流体在压缩机110与热交换器150之间连续流动。应注意的是，虽然根据上述示例提供了鼓风机，但是在太阳能电站102的流体是诸如水等液体的情况下，可以提供泵(未例示)以确保其连续流动。还应注意的是，可以将额外的鼓风机和/或泵增加至太阳能电站102和/或回收电站104以确保工作流体或传热流体连续地流动。回收电站104的工作流体进入热交换器150并且在其中被加热以在涡轮机172中扩张，如在上文参照图IA所描述的。应理解的是，虽然在图7中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站 102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还应理解的是，可以将参照图7所述的修改应用到这种太阳能联合电力系统其包括如参照图IB和2B所描述的与单个回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102(加以必要的变化)。此外，任何一个或更多个参照图3至图5所描述的变型例可以与参照图7所描述的变型例(加以必要的变化)结合。可以进一步修改关于图7描述的示例。如在图8中所例示的，可以通过包括多级压缩机的压缩机组件810来替换压缩机(在图7中的110处所指示的)，所述多级压缩机至少包括具有中间冷却设备拟4的第一压缩机820和第二压缩机828，中间冷却设备拟4可以是与回收电站104相关联的任何适合的设备，诸如热交换器。将压缩机组件810布置成使得离开第一压缩机820的工作流体流到中间冷却设备 824以在其中被冷却。从工作流体所提取的热量被回收电站104利用，将在下文进行描述。 然后，工作流体进入第二压缩机828以在其中被进一步压缩。太阳能电站102的其余的操作按照参照图7的描述(加以必要的变化)。应理解的是，除了第一压缩机820和第二压缩机828之外，多级压缩机还可以包括额外的压缩机。在非限制性示例中，工作流体是空气，并且在大约100°C的温度和大约2bar的压力下进入第一压缩机820。压缩的空气在大约250°C的温度和大约6. 5bar的压力下从第一压缩机820离开。其后，空气在中间冷却设备拟4中被冷却到大约100°C的温度并且保持在大约6. 5bar的压力。空气被引入到第二压缩机828，其中空气被进一步压缩，并且在大约 250°C的温度和大约20bar的压力下从第二压缩机828离开。太阳能电站102的剩余的操作可以按照参照图7的描述，进行必要的修正。例如，从太阳能接收器120离开的空气的温度可以为大约1100°C并且压力大约为 20bar，离开涡轮机118的空气的温度大约为550°C并且压力大约为2bar。鼓风机852用于确保太阳能电站102的工作流体在压缩机组件810与热交换器 150之间持续流动。回收电站104可以具有阀856以有选择性地将离开泵182的工作流体引导流到热交换器150或流到中间冷却设备824(或部分地流到热交换器150并部分地流到是中间冷却设备824)。应理解的是，虽然图8中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站 102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还应理解的是，可以将参照图8所描述的变型例应用到这样的太阳能联合电力系统所述太阳能联合电力系统包括如参照图IB和图2B 所描述的与单个回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102(加以必要的变化)。此外，任何一个或更多个参照图3至图7所描述的修改可以与参照图8所描述的变型(加以必要的变化)结合。可以进一步修改结合图8所描述的示例。如图9所示，回收电站104的第二涡轮机(指示在172处)被包括第一级涡轮机942和第二级涡轮机946的涡轮机组件940所取代，其可以与压缩机组件910耦接(应理解的是，压缩机组件910的所有部件与参照压缩机组件810所描述的部件相同，只是标号增长了 100)。第一级涡轮机942和第二级涡轮机946 通过轴950耦接至发电机948以进行发电。根据该示例，涡轮机组件940构成回收电站104 的一部分。应理解的是，除了第一级涡轮机942和第二级涡轮机946之外，涡轮机组件940还可以包括额外的涡轮机。如图10中所见的，在图9中所例示的示例可以具有开环Brayton循环太阳能电站 102(加以必要的变化)。应理解的是，由图9中900与999之间的标号所指示的部件在图 10中由增加了 100的对应的标号来进行指示。应理解的是，虽然在图9和图10中所例示的变型例包括如参照图IA所描述的太阳能电站102，但是可以提供根据图2A的太阳能电站。还应理解的是，可以将参照图9和图10所描述的变型例应用到这样的太阳能联合电力系统所述太阳能联合电力系统包括如参照图IB和图2B所描述的与单个回收电站104进行热交换的多个太阳能电站102 (加以必要的变化)。此外，任何一个或更多个参照图3至图8所描述的变型可以与参照图9和图10所描述的变型(加以必要的变化)结合。如图IlA中所见，可以提供由单个太阳能电站102来驱动的多个回收电站104。另选地，如图IlB所示，可以提供驱动多个回收电站104的多个太阳能电站102。如图IlA和IlB所示，如有必要，可以提供大管道1130以用于将传热流体从一个或更多个太阳能电站102运送到各个回收电站104。如有必要，可以提供大管道1132以用于将传热流体从多个回收电站104朝向太阳能电站102运送。如图IlB所例示，如有必要，可以提供大管道1190以用于将传热流体从多个回收电站104运送到各个太阳能电站102。如有必要，可以提供大管道1192以用于将传热流体从多个太阳能电站102朝向多个回收电站104运送。应理解的是，根据图1IA和图1IB的多个太阳能电站102和多个回收电站104可以根据任何一个或更多个结合图IA至图10所描述的示例(加以必要的变化)来进行设计。大管道1130、1132、1190、1192和/或那些细管道可以至少部分地由设计为传送传热流体和工作流体的导管构成。此类导管通常形成有热绝缘以防止当传热流体和工作流体沿着主管道1130、1132、1190、1192和/或管道流动时传热流体和工作流体的热损失。这种导管可以是例如在市场上通过位于美国德克萨斯州16360Park Ten Place, Suite 327Houston的ITP InTerPipe, Inc.公司可购得的管套管管道。提供多个太阳能电站102而不是一个太阳能电站102使从太阳能电站102流动到一个或更多个回收电站104的传热流体的流动速率增加。因而，太阳能联合循环电力系统的电输出量增加。通常，可以采用十到几百个太阳能电站102。在非限制性示例中，在采用了单个太阳能电站102时，具有约480m2的表面面积的反射碟124的太阳能联合循环电力系统的电输出量大约为90至120千瓦。然而，在采用了一百个太阳能电站102时，该太阳能联合循环电力系统的电输出量大约为25兆瓦。此外，在多个太阳能电站102中与用于集中太阳辐射的太阳能接收器120 —起使用的反射碟1 使得能够相对容易地根据太阳能联合循环电力系统的期望的输出来选择太阳能电站的数量。这是由于太阳跟踪和集中太阳辐射所需要的组件(即，主要是反射碟 IM和太阳能接收器120)相对少，其对太阳能电站102提供了增强的模块性。通常，根据太阳能联合循环电力系统的期望的输出对太阳能电站102的数量进行选择使得能够根据太阳能联合循环电力系统的特定位置的地理条件来构造太阳能联合循环电力系统。例如，与具有更多的全年直接太阳辐射的地区相比，在从太阳所射出的全年直接太阳辐射的强度相对低的地区，可以采用数量相对多的太阳能电站102以补偿相对低的太阳能强度。相反，在从太阳所射出的全年太阳辐射的强度相对高的地区，所选择的太阳能电站102的数量可以比其它地区更少。此外，在本领域内已知各涡轮机被设计成在引入的加热的工作流体的预定的流动速率以最高效率运转。因而，对太阳能电站102的数量进行选择使得能够根据适合于所选出的回收电站104的特定的涡轮机的期望的预定流动速率来构造太阳能联合循环电力系统，从而确保其涡轮机将以最高效率运转。本领域技术人员应理解的是，本发明不限于以上在本文具体示出和描述的示例。 相反，本发明的范围包括在上文所述的各种特征的组合和次组合两者以及本领域技术人员在阅读说明书后将立即想起的(具有必要的修正)并且不在现有技术中的各种变化和修改。
权利要求
1.一种联合循环电力系统，所述联合循环电力系统包括 至少一个太阳能电站，所述至少一个太阳能电站包括〇集中式反射碟，所述集中式反射碟被配置为集中太阳辐射； 〇太阳能接收器，所述太阳能接收器被布置并且配置为利用集中的太阳辐射来加热第一工作流体；以及〇第一涡轮机，所述第一涡轮机被配置为通过在其中扩张加热的所述第一工作流体来发电；以及 至少一个回收电站，所述至少一个回收电站包括〇热回收单元，所述热回收单元被配置为利用所述第一涡轮机的废热来加热第二工作流体；以及〇第二涡轮机，所述第二涡轮机被配置为通过在其中扩张加热的所述第二工作流体来发电。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述热回收单元还包括传热流体，所述传热流体被配置为将所述废热从所述太阳能电站传送至所述回收电站。
3.根据权利要求1和2中任意一项所述的系统，其中，所述太阳能电站是布雷顿循环站。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述回收电站是兰金循环站。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述第一工作流体和所述第二工作流体各从由空气、水、氦气、熔盐、有机流体和二氧化碳组成的组中选出。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，所述系统被配置为将所述废热引入到至少一个热交换器。
7.根据权利要求6所述的系统，所述系统还被配置为利用从所述至少一个热交换器排出的余热向热力系统提供热能。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，所述系统还包括热存储组件，所述热存储组件被配置为选择性地存储至少某些所述废热。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置为在所述第一工作流体进入所述太阳能接收器之前对所述第一工作流体进行压缩。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，所述系统包括多级压缩机，所述多级压缩机至少包括第一压缩机和第二压缩机以及中间冷却设备，所述中间冷却设备被配置为用于在所述第一压缩机中的压缩之后并且在所述第二压缩机中的压缩之前对所述第一工作流体进行冷却。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，其中，所述第二涡轮机包括多级涡轮机。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的系统，所述系统包括多个所述太阳能电站。
13.一种联合循环电力系统，所述联合循环电力系统包括 至少一个太阳能电站，所述至少一个太阳能电站包括〇太阳能收集系统，所述太阳能收集系统被配置为利用照射来的太阳辐射来加热第一工作流体；以及〇第一涡轮机，所述第一涡轮机被配置为用于通过在其中扩张加热的所述第一工作流体来发电；以及 至少一个回收电站，所述回收电站包括〇热回收单元，所述热回收单元被配置为利用所述第一涡轮机的废热来加热第二工作流体；以及〇第二涡轮机，所述第二涡轮机被配置为用于通过在其中扩张加热的所述第二工作流体来发电。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述热回收单元还包括传热流体，所述传热流体被配置为将所述废热从所述太阳能电站传送至所述回收电站。
15.根据权利要求13和14中任意一项所述的系统，其中，所述太阳能电站是布雷顿循环站。
16.根据权利要求13至15中任意一项所述的系统，其中，所述回收电站是兰金循环站。
17.根据权利要求13至16中任意一项所述的系统，其中，所述第一工作流体和所述第二工作流体各从由空气、水、氦气、熔盐、有机流体和二氧化碳组成的组中选出。
18.根据权利要求13至17中任意一项所述的系统，所述系统被配置为将所述废热引入到至少一个热交换器。
19.根据权利要求18所述的系统，所述系统还被配置为利用从所述至少一个热交换器排出的余热向热力系统提供热能。
20.根据权利要求13至19中任意一项所述的系统，所述系统还包括热存储组件，所述热存储组件被配置为选择性地存储至少某些所述废热。
21.根据权利要求13至20中任意一项所述的系统，所述系统还包括压缩机，所述压缩机被配置为在所述第一工作流体进入所述太阳能接收器之前对所述第一工作流体进行压缩。
22.根据权利要求13至21中任意一项所述的系统，所述系统包括多级压缩机，所述多级压缩机至少包括第一压缩机和第二压缩机以及中间冷却设备，所述中间冷却设备被配置为用于在所述第一压缩机中的压缩之后并且在所述第二压缩机中的压缩之前对所述第一工作流体进行冷却。
23.根据权利要求13至22中任意一项所述的系统，其中，所述第二涡轮机包括多级涡轮机。
24.根据权利要求13至23中任意一项所述的系统，所述系统包括多个所述太阳能电站。
全文摘要
提供了一种联合循环电力系统，其包括至少一个太阳能电站和至少一个回收电站，所述至少一个太阳能电站包括集中式反射碟，其被配置为集中太阳辐射；太阳能接收器，其被布置并且配置为利用集中的太阳辐射来加热第一工作流体；以及第一涡轮机，其被配置为通过在其中扩张加热的所述第一工作流体来发电，所述至少一个回收电站包括热回收单元，其被配置为利用第一涡轮机的废热来加热第二工作流体；以及第二涡轮机，其被配置为通过在其中扩张加热的所述第二工作流体来发电。
文档编号H01L31/042GK102326261SQ201080008593
公开日2012年1月18日 申请日期2010年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者Y·祖海尔, 埃利·曼德尔伯格, 雅各布·卡尼 申请人:曳达研究和发展有限公司, 赫里奥弗卡斯有限公司