专利名称：有针对性地提高太阳能热电厂发电量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于有针对性地提高太阳能热电厂发电量的方法，该 太阳能热电厂由带有太阳能场回路的太阳能发电部分和带有水-蒸汽回路 的传统发电部分组成，其中，在太阳能发电部分中产生的能量借助热交换 传输至该传统发电部分。本发明还涉及一种可以实施上述方法的装置。
背景技术：
太阳能热电厂利用太阳辐射能来产生电能。该太阳能热电厂由用于吸 收太阳能的太阳能发电部分以及传统发电部分组成。在此，太阳能发电部 分包括太阳能场回路，该太阳能场回路带有太阳能场、即包括不同几何形 状的集热器的聚焦系统。聚焦集热器是太阳能发电部分的主要组成部分。
在此，已知的集热器有抛物面内部集热器、菲涅耳集热器、太阳能塔和 抛物面镜。抛物面内部集热器将太阳光线聚焦在位于焦线(Fokuslinie)内 的吸收管上。太阳能在该处被吸收并作为热能传递给传热介质。根据传热 介质类型的不同，在加热后直接将该传热介质泵送至发电部分。在此，可 以用传热油、水、空气或熔融的盐作为传热介质。而且，还可以在太阳能 发电部分内引入各种可能的贮存器(诸如熔融盐贮存器、蒸汽贮存器、固 体贮存器等等)以及辅助燃烧器(石油、天然气)，以便确保均匀、增强的 热输入。传统发电部分主要包括带有蒸汽轮机和/或燃气轮机、发电机以及 冷凝器的水-蒸汽回路。在此，如果传统发电部分包括蒸汽轮机，那么在 此锅炉产生的热输入就由太阳能场产生的热输入替代。如果在太阳能场内 不采用水作为传热介质，那么在太阳能发电部分、相应的太阳能场回路以 及带有相应的水-蒸汽回路的发电部分之间就连接有换热器，以便将太阳 能场内产生的能量从太阳能场回路的传热介质传递至水-蒸汽回路。
因此， 一方面通过传热介质的热特性、另一方面很大程度上通过对汽 轮机功率范围的选择来确定太阳能热电厂的电功率。为了达到最大功率， 向水-蒸汽回路内的最大热输入是必需的。但是，较小的并且例如由于从
云层中断续地透过的太阳能辐射在汽轮机内产生不恒定的热输入以及较低 的能量产量。这一点一再成为在发电部分的蒸汽轮机刚起动时的问题。
发明内容
因此，本发明所要解决的涉及方法方面的技术问题在于提供一种有针 对性地提高太阳能热电厂内的发电量的方法，该太阳能热电厂由太阳能发 电部分和传统的发电部分组成，因此尤其确保了传统发电部分(例如汽轮 机)的可靠起动。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种装置，该装 置尤其使上述方法能够得以实施。
针对该方法，所述技术问题通过一种用于有针对性地提高太阳能热电 厂的发电量的方法得以解决，所述太阳能热电厂由带有太阳能场回路的太 阳能发电部分和带有水-蒸汽回路的传统发电部分组成，其中，在太阳能 发电部分内产生的能量借助热交换传输至传统发电部分，并且为传统发电 部分的水-蒸汽回路供给额外的热能。
在此，本发明基于如下的发现在传统发电部分(例如汽轮机)刚起 动时，传统发电部分有时候得不到充足的能量来实现例如可靠的起动。本 发明还基于如下的认识在太阳能场回路内有额外热能(例如由于辅助燃 烧器)的情况下，这些热能首先用于加热太阳能场回路本身。此外，由于 热交换而产生损失。由此，这些额外热能对于发电部分例如在起动或发电 时是不可用的。因此，根据本发明的技术方案在传统发电部分本身的水-蒸汽回路内提供了额外热能。由此避免了上述的损失。由于水-蒸汽回路
内有针对性的额外热能，可以可靠地起动传统发电部分、例如汽轮机。另 外，由于水-蒸汽回路内有针对性的额外热能在必要时产生额外的蒸汽并 由此提高发电量。这在水-蒸汽回路内有比对应于传统发电部分的质量流 的设计更小的质量流的情况下尤其是如此。因此通过有针对性的额外热能 可以将水-蒸汽回路内的质量流水平置于设计工况下的水-蒸汽回路的质
量流水平。而且，有针对性的额外热能防止了水-蒸汽回路的冷却并因而 避免了例如汽轮机的冷却。
优选地这样有针对性地设置额外的热能，使得这些热能基本上起到使 得水-蒸汽回路的温度与设计工况下的水-蒸汽回路的温度相匹配的作 用。即，传统发电部分和其中的水-蒸汽回路是为特定的运行温度设计的。
因此，优选这样地设置额外的热能，使得水-蒸汽回路的温度基本上匹配
这种i殳计工况。
优选用发电机、低压汽轮机和高压汽轮机来发电。
优选在高压汽轮机和低压汽轮机之间对水_蒸汽回路的水-蒸汽进行 中间过加热。在这种设计中，即中间过热器结合辅助燃烧器的设计中，用 于中间过热器的热交换优选由蒸汽锅炉替代。这意味着，太阳能场的能量 完全用于高压汽轮机的运行。
在一种优选的设计中，在高压汽轮机和低压汽轮机之间将额外的热能 引入到传统发电部分的水-蒸汽回路内。在此，优选在低压汽轮机之前引 入额外热能。额外热能在低压汽轮机之前的输入使得具有相当好的起动特 性的鲁棒且廉价的蒸汽锅炉(大水容积锅炉)得以使用。通过将额外热能 置于高压汽轮机和低压汽轮机之间，用蒸汽锅炉来起动汽轮机。低压汽轮 机同样可以借助额外热能满负载运行并使高压汽轮机去耦合。
针对于装置，所述技术问题通过一种根据本发明的用于有针对性地提 高太阳能热电厂发电量的装置得以解决。所述太阳能热电厂由带有太阳能 场回路的太阳能发电部分和带有水-蒸汽回路的传统发电部分组成，其中，
在传统发电部分的水-蒸汽回路内设有至少一个辅助燃烧器。
该装置尤其适于实施上述方法。因此该装置也有上述方法的优点。
根据对优选实施例以及附图的下述说明以及根据其它的从属权利要求 描述了本发明其它的优点、特征和细节。
下面示例性地结合附图详细地解释本发明。
在附图中以简化而非按比例的方式表示出
图1示出一种根据本发明的太阳能热电厂的装置；
图2示出了另一种根据本发明的太阳能热电厂的装置。
在所有附图中，相同的零件具有相同的附图标记。
具体实施例方式
图1示意地示出了一种根据本发明的太阳能热电厂1。在此，太阳能热
电厂1由太阳能发电部分2和传统发电部分IO组成。太阳能发电部分2由 太阳能场回路3组成，在该太阳能场回路中有带有多个太阳能集热器的太 阳能场4。太阳能场4产生热量并将太阳能场回路3中的这些热量提供给导 管5中的传热介质6。传热介质6然后借助导管5传输至一个或多个换热器 20。这些换热器例如通过对流将能量提供给传统的发电部分10。导管5中 这样冷却的传热介质6被传输回太阳能场4。这例如可以借助太阳能场泵7 来实现。还可以在太阳能场回路3内安装旁通导管8,该旁通导管使一部分 传热介质从换热器20和/或贮存器或辅助燃烧器(未示出)旁通过。
因此，借助换热器20将太阳能发电部分2的能量传递至传统发电部分 10。在此，传统发电部分10由导管18内的水-蒸汽回路11组成。水_蒸 汽回路11包括汽轮机12a和用于发电的发电机13以及冷凝器15。在经过 水-蒸汽回路11内的换热器20后产生蒸汽，该蒸汽借助汽轮机12a驱动发 电机12。然后，将这样冷却的水-蒸汽传输至冷凝器15,在该冷凝器中， 水 - 蒸汽进一步膨胀并且例如借助供水泵16泵送回换热器20。贮存器(未 示出)也可以是传统发电部分10的组成部分。为确保可靠地起动汽轮机12a 以及提高发电量，例如通过辅助燃烧器30并行于换热器20引入额外的热 能。借助调节阀31和混合阀32可以调节分支回流的水-蒸汽的质量流。 此分支的质量流随后流过辅助燃烧器30并被蒸发。这样加热的水-蒸汽在 混合点33再次流入流向汽轮机12a的原始水-蒸汽中。因此有更多的蒸汽 可供汽轮机12a使用。因此例如确保了汽轮机12a的可靠起动。而且，因此 提高了汽轮机12a处的蒸汽温度，使得该温度与汽轮机12a的设计工况的温 度相对应。
如果在水-蒸汽回路11中有与传统发电部分10的质量流的设计相比 过低的质量流，那么就通过辅助燃烧器30蒸发额外的水，并将水-蒸汽回 路ll内的质量流水平置于设计工况下的水-蒸汽回路11内的质量流水平。 有针对性的额外热能附带地避免了汽轮机12a的冷却。
图2示出了根据本发明的太阳能热电厂1的另一种设计。在此，在传 统发电部分10内采用了高压汽轮机12和低压汽轮机13连同用于发电的发 电机14。在此，高压汽轮机12和低压汽轮机13之间安装有中间过热器17， 该过热器在需要时可以通过阀34、 33接通。而且，在高压汽轮机12和低 压汽轮机13之间接有辅助燃烧器17。该辅助燃烧器同样地可以通过阀31、 33在需要时进行调节。同样，在此可以借助辅助燃烧器17可靠地起动传统 发电部分10。辅助燃烧器17在低压汽轮机13之前的安装使一种具有相当 好的起动特性的鲁棒且廉价的蒸汽锅炉(大水容积锅炉)的使用得以实现。 通过将辅助燃烧器17置于高压汽轮机12和低压汽轮机13之间而利用蒸汽 锅炉(未示出)来进行起动。同样地，可以借助辅助燃烧器17满负载地运 行低压汽轮机13而将高压汽轮机12去耦合。在这种设计中，用于中间过 热器17的传热器可以由蒸汽锅炉替代，也就是说，来自太阳能发电部分2 的能量被完全用于高压汽轮机12的运行。
因此，根据本发明的方法和根据本发明的装置使得可以可靠地起动汽 轮机、将水-蒸汽温度提高到传统发电部分的设计温度、以及产生额外的 蒸汽量使传统发电部分的质量流与设计工况相匹配。而且，根据本发明的 方法以及根据本发明的装置避免了汽轮机的冷却。同样，这使高压汽轮机 的去耦合得以实现，从而使低压汽轮机的运行方式得以处在满负载下。
权利要求
1. 一种用于有针对性地提高太阳能热电厂(1)发电量的方法，该太阳能热电厂由带有太阳能场回路(3)的太阳能发电部分(2)和带有水-蒸汽回路(11)的传统发电部分(10)组成，其中，通过热交换把在所述太阳能发电部分(2)中产生的能量传输至所述传统发电部分(10)，其特征在于，为所述传统发电部分(10)的水-蒸汽回路(11)提供额外的热能。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，并行于热交换引入所述 额外的热能。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，有针对性地这样调 节所述额外的热能，使得所述额外的热能基本上起到使所述水-蒸汽回路(11)的温度和所述水-蒸汽回路(11)的设计工况的温度相匹配的作用。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用发电 机(14)、低压汽轮机(13)和高压汽轮机(12)用于发电。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水-蒸汽回路(ll) 的水-蒸汽在所述高压汽轮机(12 )和低压汽轮机(13 )之间被中间过加 热。
6. 根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述额外的热能在 所述高压汽轮机(12)和低压汽轮机(13)之间被引入到所述传统发电部 分(10)的水-蒸汽回路(11 )中。
7. —种用于有针对性地提高太阳能热电厂(1 )发电量的装置，该太阳 能热电厂由带有太阳能场回路(3)的太阳能发电部分(2)和带有水-蒸 汽回路(11 )的传统发电部分(10)组成，其中，第一太阳能发电部分(2) 通过换热器(20)在热技术上与所述传统发电部分(10)相耦合，其特征 在于，在所述传统发电部分(10)的水-蒸汽回路(ll)内接有至少一个 辅助燃烧器(30)。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述换热器(20)由多 个换热器组成。
9. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述至少一个辅助 燃烧器(30)与换热器(20)相并联。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个辅助燃烧器(30)具有混合阀(32)和调节阀(31 )以及混合点(33)。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述至 少一个辅助燃烧器具有混合点(33)。
12. 根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述太 阳能发电部分(2 )与所述传统发电部分(10 )的耦合通过传热油和/或空气、 和/或水蒸汽和/或熔融盐提供。
13. 根据权利要求7至12中任一项所述的装置，其特征在于，借助石 油或/和天然气设置所述至少一个辅助燃烧器(30)。
14. 根据权利要求7至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述传 统发电部分(10)包括高压汽轮机(12)和低压汽轮机(13)。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，在所述高压汽轮机(12) 和低压汽轮机(13)之间设置有一个或多个中间过热器(17)。
16. 根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述至少一个辅 助燃烧器(30)设在所述高压汽轮机(12)和低压汽轮机(13)之间。
17. 根据权利要求7至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述传 统发电部分(IO)包括用于发电的发电机(14)。
全文摘要
本发明涉及一种用于有针对性地提高太阳能热电厂(1)发电量的方法，该太阳能热电厂由带有太阳能场回路(3)的太阳能发电部分(2)和带有水-蒸汽回路(11)的传统发电部分(10)组成，其中，在太阳能发电部分(2)中产生的能量借助热交换传输至该传统发电部分(10)，并且其中，为该传统发电部分(10)的水-蒸汽回路(11)供给额外的热能。本发明同样涉及一种用于有针对性地提高太阳能热电厂(1)发电量的装置、尤其是用于实施上述方法。
文档编号F03G6/00GK101379292SQ200780004251
公开日2009年3月4日 申请日期2007年1月16日 优先权日2006年2月17日
发明者于尔根·伯恩鲍姆, 卡斯滕·格雷伯, 格哈特·齐默曼, 马库斯·菲克特纳 申请人:西门子公司