专利名称：提高太阳能热电站净电力的方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热电站的应用，其基于通过热流体和随后产生的蒸汽捕获能量以用于通过蒸汽涡轮机和发电机产生电能。
背景技术：
太阳能热电站根据确定的太阳辐射条件设计，因此在辐射条件较大的情况下，因为将超出涡轮机和发电机的功率，所以该系统不能将所有可利用的太阳热能转化为电力。 因而，在高辐射集热器的情况下，这些类型的电站具有某种调节系统以使部分集热器停止工作。另一方面，蒸汽涡轮机和发电机都不能向电网释放超出其设计功率的功率，然而，一部分电力消耗在驱动辅助设备上。另外，这些电站的特征在于用于泵送热流体和向蒸汽发生器供水的能量消耗非常大。在目前的电站中，所有泵都由电动马达驱动，其中一些电动马达具有变速器。因此，在太阳辐射大于设计辐射的周期中，因为一部分集热器停止工作，所以太阳场能未得到充分利用，而另一方面，大量的电能被辅助设备消耗掉。
发明内容
本发明的一方面涉及提高向电网输电的包括多个非常耗电的辅助设备泵的太阳能热电站净电力的方法。在一年的大部分时间，太阳辐射比设计辐射，即比产生足以达到电站最大电力的蒸汽所必需的辐射大。因此，在这段时间里，一部分太阳能集热器必须停止工作。所提出的方法以更有效的方式利用太阳场，其利用这些本要停止工作的集热器来产生额外的蒸汽并驱动电站的辅助设备泵。因而，在高辐射的这段时间里，净电力将因辅助设备对电力消耗的降低而变大。为了上述目的，蒸汽涡轮机(涡轮泵)以一种更直接的方式利用电站中产生的热能来驱动辅助设备泵，从而降低辅助设备的电力消耗，并因此在电网接口中获得更大的净电力。根据本发明的其它特征热流体泵由蒸汽涡轮机驱动。向蒸汽发生器供水的供水泵由蒸汽涡轮机驱动。向蒸汽发生器供水的供水泵和热流体泵由蒸汽涡轮机驱动。
为了对所给的说明书进行补充，并且为了有助于更好地理解本发明的特征，附上一组图作为所述说明书的组成部分，其中下面描述的是例举性的而非限制性的特征图1示出了太阳能热电站的简化图，其中泵是电动操作的；仅考虑了热流体泵和向蒸汽发生器供水的供水泵，其中(1)太阳能集热器(2)天然气或其它燃料的辅助燃烧器
(3)蒸汽发生器，热流体热和蒸汽交换器(4)热流体泵(5)热流体调节阀(6)主蒸汽涡轮机(7)发电机⑶冷凝器(9)向蒸汽发生器供水的供水泵(10)主变压器(11)电网(12)辅助设备变压器(13)电动马达(14)电动马达变速器图2示出了图1的太阳能热电站的简化图，其中主泵通过蒸汽涡轮机来操作，其中(1)太阳能集热器(2)天然气或其它燃料的辅助燃烧器(3)蒸汽发生器，热流体热和蒸汽交换器(4)热流体泵(5)热流体调节阀(6)主蒸汽涡轮机(7)发电机(8)冷凝器(9)向蒸汽发生器供水的供水泵(10)主变压器(11)电网(12)辅助设备变压器(15)驱动热流体泵的蒸汽涡轮机(16)驱动向蒸汽发生器供水的供水泵的蒸汽涡轮机图3示出了图1的太阳能热电站的简化图，其中热流体泵通过蒸汽涡轮机来操作， 其中(1)太阳能集热器(2)天然气或其它燃料的辅助燃烧器(3)蒸汽发生器，热流体热和蒸汽交换器(4)热流体泵(5)热流体调节阀(6)主蒸汽涡轮机(7)发电机(8)冷凝器(9)向蒸汽发生器供水的供水泵
(10)主变压器(11)电网(12)辅助设备变压器(13)电动马达(14)电动马达变速器(15)驱动热流体泵的蒸汽涡轮机图4示出了图1的太阳能热电站的简化图，其中主泵通过蒸汽涡轮机来操作，所述蒸汽涡轮机被供应有从主涡轮机抽取的蒸汽；其中(1)太阳能集热器
(2)天然气或其它燃料的辅助燃烧器
(3)蒸汽发生器，热流体热和蒸汽交换器
(4)热流体泵
(5)热流体调节阀
(6)主蒸汽涡轮机
(7)发电机
(8)冷凝器
(9)向蒸汽发生器供水的供水泵
(10)主变压器
(11)电网
(12)辅助设备变压器
(15)驱动热流体泵的蒸汽涡轮机
(16)驱动向蒸汽发生器供水的供水泵的蒸汽涡轮机
图5示出了图1的太阳能热电站的简化图，其中热流体泵通过蒸汽涡轮机来操作，
所述蒸汽涡轮机被供应有从主涡轮机抽取的蒸汽；其中(1)太阳能集热器
(2)天然气或其它燃料的辅助燃烧器
(3)蒸汽发生器，热流体热和蒸汽交换器
(4)热流体泵
(5)热流体调节阀
(6)主蒸汽涡轮机
(7)发电机
(8)冷凝器
(9)向蒸汽发生器供水的供水泵
(10)主变压器
(11)电网
(12)辅助设备变压器
(13)电动马达
(14)电动马达变速器
(15)驱动热流体泵的蒸汽涡轮机
具体实施例方式本发明涉及提高太阳能热电站净电力的方法，其中更好地利用太阳能集热器从而降低辅助设备的电消耗。电站较重要的的辅助设备由蒸汽涡轮机(涡轮泵)驱动，而非目前所用的电动马达(马达泵)驱动。该方式允许在高太阳辐射期间利用其它情况停止工作的太阳能集热器的热能。因此，按照目前的做法，必须控制涡轮机入口处的蒸汽压力，从而调整运行的太阳能集热器的数量，然而，由于辅助设备消耗更多的蒸汽，因此将启动在其它情况下不工作的集热器。利用蒸汽涡轮机驱动泵具有以下优点利用以别的方式在高辐射的情况下不能用来产生电力的太阳热能；在任何情况下，改善整体运行性能。该太阳能热电站控制系统，在具有比设计辐射大的辐射的情况下，当发电机(7) 和涡轮机(6)达到它们的指定功率时，留下一些太阳能集热器(1)不运行。因此，本发明的系统目标是，在通过蒸汽涡轮机操作辅助设备泵时，能够利用在高辐射期间不会被利用的热能产生电力。另一方面，来自太阳能集热器(1)的热能在蒸汽发生器C3)中变成蒸汽，以在主蒸汽涡轮机(6)中改变成机械能，并且最终在发电机(7)中转化成电能，部分电能通过主变压器(10)输到电网(11)。而发电机(7)产生的另一部分电能通过辅助设备变压器(12)提供给辅助设备使用。在这类的电站中必须供应能量的辅助设备中，作为更大功率泵的热流体泵(4)和向蒸汽发生器供水的供水泵(9)因其功率而突出。因此，为了通过电动马达(1 操作该电站的泵，来自太阳能集热器的能量通过上述元件蒸汽发生器(3)、主蒸汽涡轮机(6)、发电机(7)、辅助设备变压器(12)、电动马达变速器(14)和电动马达(1 经受六次能量转换。在驱动如本发明中提出的泵的情况下，来自太阳能集热器(1)的能量在蒸汽发生器(3)中变成蒸汽，并且利用所产生的部分蒸汽来驱动蒸汽涡轮机(15、16)，所述蒸汽涡轮机(15、16)驱动热流体泵(4)和向蒸汽发生器供水的供水泵(9)。因此，仅进行两次能量转换，因此获得更好的操作性能，结果节约能量并使得从太阳能热电站获得更多的净电力成为可能，包括比设计辐射低的太阳辐射周期。图3中示出的本发明的实施例涉及借助蒸汽涡轮机对热流体泵的操作，其中蒸汽从蒸汽发生器处获得。图5中示出的本发明的另一实施例涉及借助蒸汽涡轮机对热流体泵的操作，其中蒸汽从主蒸汽涡轮机处抽取获得。在这两个实施例中，涡轮泵利用从太阳获取的蒸汽形式的热能操纵热流体泵，所述蒸汽来自供给主蒸汽涡轮机相同的回路，或来自对其的抽取。如此，就能够更好的利用太阳场产生电能。图2和图4中所示的本发明的其它实施例涉及蒸汽涡轮机对热流体泵和向蒸汽发生器供水的供水泵的操作。在这种情况下，蒸汽涡轮机、涡轮泵利用从太阳获取的以蒸汽形式的热能操纵热流体泵和向蒸汽发生器供水的供水泵，所述蒸汽来自供给主蒸汽涡轮机相同的回路，或来自对其的抽取。
权利要求
1.一种用于提高太阳能热电站的净电力的方法，所述太阳能热电站包括多个辅助设备泵G、9)，其特征在于所述方法以更有效的方式使用太阳能集热器，为此使用由于太阳辐射大于所述电站的设计辐射而不能用于发电的热能产生额外的蒸汽以借助于蒸汽涡轮机 (15,16)驱动所述辅助设备泵G、9)，并且所述电站已经发出其最大电力。
2.根据权利要求1所述的用于提高太阳能热电站的净电力的方法，其特征在于热流体泵(4)借助于蒸汽涡轮机(15)驱动。
3.根据权利要求1所述的用于提高太阳能热电站的净电力的方法，其特征在于向蒸汽发生器供水的供水泵(9)借助于蒸汽涡轮机(16)驱动。
4.根据权利要求1所述的用于提高太阳能热电站的净电力的方法，其特征在于向蒸汽发生器供水的供水泵(9)和热流体泵(4)借助于蒸汽涡轮机(16、1幻驱动。
全文摘要
本发明通过更有效地利用太阳场、产生蒸汽以通过蒸汽涡轮机(涡轮泵)驱动主要附件、降低辅助设备的电耗并且提高净电力，以通过具有柱形抛物面集热器的太阳能热电站实现供给主网的净电力的提高。在太阳辐射大于所设计系统的辐射的时期，因为发电机和涡轮机会超过对其指定的功率水平，所以太阳场的一部分将不被使用。所提出的系统利用太阳场的未使用部分来产生蒸汽以驱动电站的主要辅助设备，在其它情况下该能量不会被利用。另外，当通过涡轮泵利用蒸汽驱动泵以取代利用电动马达(马达泵)来驱动泵时，整体上更有效地驱动辅助设备的泵。
文档编号F01K17/04GK102395787SQ201080017186
公开日2012年3月28日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年4月16日
发明者卡洛斯·安东尼奥·普拉特罗·高纳, 帕布洛·弗里亚斯·马林, 弗朗西斯科·布拉斯克斯·加西亚, 玛利亚·伊莎贝尔·巴里格特·迪兹, 玛尔塔·雷东多·丘弗斯, 贾米·罗德里格斯·阿里瓦斯 申请人:马德里理工大学