一种耦合发电系统及其运行方法与流程

本发明涉及多能源互补发电，具体涉及一种耦合发电系统及其运行方法。

背景技术：

1、现有技术中太阳能的利用方式主要有光热发电和光伏发电两种。光伏发电主要利用光生伏打效应将太阳能直接转换为电能，通过直流电输出或通过逆变器等设备转换为交流电输出，光热发电主要利用集热装置将太阳能聚集转换为热能，再利用获得的热量加热水产生蒸汽发电。然而光伏发电效率较低且光伏发电的间歇性易引起电网波动，光热发电的发电成本高，经济性有待提高。

2、现有的电力系统中的对光伏发电系统的调峰任务主要由燃煤发电系统承担，但是随着发电系统的热负荷增加，其调峰范围不断衰减。然而随着光伏发电系统的规模不断增大，光伏发电系统的调峰需求范围不断增加，导致现有的发电系统的调峰能力与现有的光伏发电系统的调峰需求，限制了光伏发电系统和发电系统的进一步升负荷发展。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的发电系统的调峰能力与现有的光伏发电系统的调峰需求不匹配的缺陷，从而提供一种耦合发电系统及其运行方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种耦合发电系统，包括：

3、发电子系统，其包括循环连通的蒸汽发生器、汽轮机组、凝汽器、低压加热器和高压加热器，高压加热器的出口端与蒸汽发生器的入口端连通，汽轮机组与低压加热器之间连通有低压抽汽管路，汽轮机组与高压加热器之间连通有高压抽汽管路；

4、换热组件，其第一流道一端连通在低压加热器与高压加热器之间，另一端与蒸汽发生器连通；

5、光伏子系统，其包括流体加热件和集热管，集热管的两端分别与换热组件的第二流道的两端连通，流体加热件一端连通在凝汽器与低压加热器之间，另一端连通在低压加热器与高压加热器之间。

6、可选地，光伏子系统还包括阳光集射件，集热管安装在阳光集射件的聚光位置处。

7、可选地，阳光集射件上安装有光伏组件，光伏组件与流体加热件电连接。

8、可选地，阳光集射件的向阳面为弧形反射面，集热管安装在弧形反射面的聚光线处。

9、可选地，集热管朝向弧形反射面的一侧安装有光谱分离透镜。

10、可选地，汽轮机组包括同轴连接的高压缸和中低压缸，高压抽汽管路的入口端与高压缸连通，低压抽汽管路的入口端与中低压缸连通。

11、可选地，低压加热器和高压加热器之间安装有除氧器，中低压缸与除氧器之间连通有除氧抽汽管路。

12、可选地，还包括蓄热介质储件，集热管的两端和第二流道的两端均与蓄热介质储件连通。

13、可选地，流体加热件两端连通的管路上均安装有储液罐。

14、本发明还提供一种耦合发电系统运行方法，应用于本发明所述的耦合发电系统，包括以下步骤：

15、当太阳辐射强度值升高至不小于第一预设值时，将集热管内的介质流量增加至足以维持所述集热管出口介质温度保持在预设温度范围内，同时增加换热组件的第一流道的抽汽量；

16、当太阳辐射强度值升高至不小于第二预设值时，增加进入到流体加热件中的流体的流量，减少进入到低压加热器中的流体的流量。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、1.本发明提供的耦合发电系统，包括：发电子系统，其包括循环连通的蒸汽发生器、汽轮机组、凝汽器、低压加热器和高压加热器，高压加热器的出口端与蒸汽发生器的入口端连通，汽轮机组与低压加热器之间连通有低压抽汽管路，汽轮机组与高压加热器之间连通有高压抽汽管路；换热组件，其第一流道一端连通在低压加热器与高压加热器之间，另一端与蒸汽发生器连通；光伏子系统，其包括流体加热件和集热管，集热管的两端分别与换热组件的第二流道的两端连通，流体加热件一端连通在凝汽器与低压加热器之间，另一端连通在低压加热器与高压加热器之间。

19、发电系统工作时，发电子系统利用蒸汽发生器产生蒸汽驱动汽轮机组运转，汽轮机组驱动外部发电设备进行发电，对外输出电能；光伏子系统吸收太阳能，对外输出电能，发电子系统对光伏子系统的运行进行调峰。随着太阳辐射强度升高，首先增加换热组件第二流道内流体的流速，增加换热介质从集热管中经过时的流速，增加从集热管中的取热。对第一流道内的凝结水进行加热，增加回流到蒸汽发生器中的凝结水的温度，降低蒸汽发生器的热功率；当太阳辐射强度继续升高时，增加从凝结器中进入到流体加热件中的凝结水的流量，减小从凝结器进入到低压加热器中的凝结水的流量，利用流体加热件对凝结水进行加热，减少汽轮机组中向低压缸的抽汽。利用集热管和流体加热件使光伏子系统与发电子系统耦合，对光伏子系统的运行进行分级调峰，当太阳辐射强度升高时，首先通过降低蒸汽发生器的热功率进行调峰，太阳辐射强度继续升高时，利用凝结水的流量进行调峰，能够大大拓宽发电子系统对光伏子系统的调峰范围，使得调峰范围与光伏子系统的调峰需求相匹配。

20、2.本发明提供的耦合发电系统，光伏子系统还包括阳光集射件，集热管安装在阳光集射件的聚光位置处。利用阳光集射件对阳光汇聚，汇聚后的阳光对集热管内介质进行加热，以对太阳能进行利用，同时与发电子系统进行耦合，以实现对光伏子系统的调峰。

21、3.本发明提供的耦合发电系统，阳光集射件上安装有光伏组件，光伏组件与流体加热件电连接。通过集热管收集太阳光的热能的同时，对太阳光的光能利用光伏组件继续吸收后转换为电能，利用流体加热件对多余的电能进行利用，并使流体加热件与发电子系统耦合，对光伏子系统进行调峰。

22、4.本发明提供的耦合发电系统，还包括蓄热介质储件，集热管的两端和第二流道的两端均与蓄热介质储件连通。通过设置蓄热介质储件对蓄热介质进行储存，通过控制集热管和第二流道内蓄热介质的流量，在调峰时使得光伏子系统和发电子系统的运行功率能够平稳变化，提升耦合发电系统的运行稳定性。

技术特征：

1.一种耦合发电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耦合发电系统，其特征在于，所述光伏子系统还包括阳光集射件，所述集热管(14)安装在所述阳光集射件的聚光位置处。

3.根据权利要求2所述的耦合发电系统，其特征在于，所述阳光集射件上安装有光伏组件，所述光伏组件与所述流体加热件电连接。

4.根据权利要求2或3所述的耦合发电系统，其特征在于，所述阳光集射件的向阳面为弧形反射面，所述集热管(14)安装在所述弧形反射面的聚光线处。

5.根据权利要求4所述的耦合发电系统，其特征在于，所述集热管(14)朝向所述弧形反射面的一侧安装有光谱分离透镜。

6.根据权利要求1至3任一项所述的耦合发电系统，其特征在于，所述汽轮机组包括同轴连接的高压缸(2)和中低压缸(3)，所述高压抽汽管路的入口端与所述高压缸(2)连通，所述低压抽汽管路的入口端与所述中低压缸(3)连通。

7.根据权利要求6所述的耦合发电系统，其特征在于，所述低压加热器(6)和所述高压加热器(9)之间安装有除氧器(7)，所述中低压缸(3)与所述除氧器(7)之间连通有除氧抽汽管路。

8.根据权利要求1至3任一项所述的耦合发电系统，其特征在于，还包括蓄热介质储件(13)，所述集热管(14)的两端和所述第二流道的两端均与所述蓄热介质储件(13)连通。

9.根据权利要求1至3任一项所述的耦合发电系统，其特征在于，所述流体加热件两端连通的管路上均安装有储液罐。

10.一种耦合发电系统运行方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的耦合发电系统，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及多能源互补发电技术领域，具体涉及一种耦合发电系统及其运行方法。耦合发电系统，包括：发电子系统、换热组件和光伏子系统。发电系统工作时，随着太阳辐射强度升高，首先增加换热组件第二流道内流体的流速，增加换热介质从集热管中经过时的流速，对第一流道内的凝结水进行加热，降低蒸汽发生器的热功率；当太阳辐射强度继续升高时，增加从凝结器中进入到流体加热件中的凝结水的流量，减少汽轮机组中向低压缸的抽汽。利用集热管和流体加热件使光伏子系统与发电子系统耦合，对光伏子系统的运行进行分级调峰，能够大大拓宽发电子系统对光伏子系统的调峰范围，使得调峰范围与光伏子系统的调峰需求相匹配。

技术研发人员：许朋江,石慧,江浩,马汀山,王朝阳,刘明,严俊杰,李辉,白发琪,刘伟,刘思宇
受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12