本发明涉及一种光热发电系统。
背景技术
目前，光热发电的系统流程一般为光热蓄热装置收集太阳光的能量聚集加热熔盐，高温熔盐加热余热锅炉中的水产生过热蒸汽，过热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，此过程发电的热力循环为以水为工质的朗肯循环。
其不足之处在于：朗肯循环热效率低、能源利用率不高、热量浪费严重；当天气状况不佳、光照不足时，为保证电站出力稳定持续，通常需要配置较大容量的光热蓄热装置，导致光热发电系统建设成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光热发电系统，解决现有技术中光热发电系统能源利用率低、易受天气因素影响、出力不稳定、建设成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种光热发电系统，包括：空气压缩机、光热蓄热装置、光热-空气换热器、空气膨胀机和发电机；
所述空气压缩机、空气膨胀机和发电机共轴连接；
所述光热-空气换热器的热介质管道与光热蓄热装置的蓄热介质循环管道相连通；
所述光热-空气换热器的冷介质管道的输入口与空气压缩机的排气口相连通，冷介质管道的输出口与空气膨胀机的进气口相连通；
空气经空气压缩机加压后进一步通往光热-空气换热器换热，从而形成高温高压空气；高温高压空气驱动空气膨胀机运转，带动共轴的空气压缩机运转，同时带动共轴的发电机发电。
进一步的，所述空气膨胀机的排气口还连接有空气-水换热器，空气-水换热器的热介质管道与空气膨胀机的排气口连接，空气-水换热器的冷介质管道与热水供给管道相连通。
进一步的，所述光热发电系统还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与空气压缩机的排气口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
进一步的，所述光热发电系统还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与光热-空气换热器的冷介质管道的输出口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
优选的，所述光热蓄热装置包括熔盐储热罐。
优选的，所述熔盐储热罐包括槽式熔盐储热罐、塔式熔盐储热罐。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、采用了以空气为介质的勃雷顿循环，大大提高了发电效率；
2、设置了燃烧器作为补燃系统，如遇光照条件不佳的天气，可采用燃烧器补燃保证光热发电系统的供电能力，且补燃能够减少光热发电系统中光热蓄热装置的容量，降低系统投资造价，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图；
图3是本发明实施例三的结构示意图；
图中：1、空气压缩机；2、空气膨胀机；3、发电机；4、光热蓄热装置；5、光热-空气换热器；6、空气-水换热器；7、燃烧器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，是本发明未连接燃烧器7的结构示意图，包括：空气压缩机1、光热蓄热装置4、光热-空气换热器5、空气膨胀机2和发电机3。
空气压缩机1、空气膨胀机2和发电机3采用共轴设计结构，三者同步运转。
光热-空气换热器5的热介质管道与光热蓄热装置4的蓄热介质循环管道相连通；所述光热-空气换热器5的冷介质管道的输入口通过气阀一与空气压缩机1的排气口相连通，冷介质管道的输出口通过气阀二与空气膨胀机2的进气口相连通。
光热蓄热装置4将太阳光的能量转换为热能，由内部存储的蓄热介质进行储热，空气经空气压缩机1加压后通往光热-空气换热器5，温度较低的高压空气与光热蓄热装置4输出的温度较高的蓄热介质在光热-空气换热器5中发生热交换，从而产生高温高压空气，高温高压空气经气阀二输送至空气膨胀机2内，带动空气膨胀机2运转，从而带动共轴的发电机3运转发电。
空气压缩机1启动时，需要外部驱动力驱动其运转，当空气膨胀机2受高温高压空气驱动开始运转后，将同时带动共轴的空气压缩机1运转。也就是说：空气膨胀机2运转做功不仅要用于带动发电机3运转发电，还要用于驱动空气压缩机1持续运转。待空气膨胀机2能够保证空气压缩机1正常运转时，即可撤去驱动空气压缩机1的外部驱动力。
空气膨胀机2的排气口还连接有空气-水换热器6，空气-水换热器6的热介质管道与空气膨胀机2的排气口连接，空气-水换热器6的冷介质管道与热水供给管道相连通。空气膨胀机2排出的高温空气与热水供给管道中的冷水发生热交换，充分利用空气膨胀机2排出的空气余热为热用户提供热水。
光热蓄热装置4可以选用熔盐储热罐，包括槽式熔盐储热罐、塔式熔盐储热罐。
实施例二：
如图2所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：空气压缩机1和空气膨胀机2之间还连接了燃烧器7，所述燃烧器7的空气进气口通过单向气阀一与空气压缩机1的排气口相连通，燃烧器7的燃气排放口通过单向气阀二与空气膨胀机2的进气口相连通，所述燃烧器7的燃料供给口连接燃料供应系统。
空气压缩机1输出的高压空气一部分输出至光热-空气换热器5与蓄热介质换热，另一部分输出至燃烧器7，与燃烧器7内的燃料相混合燃烧，产生高温燃气；从燃烧器7输出的高温燃气与光热-空气换热器5输出的高温高压空气混合，输出至空气膨胀机2，驱动空气膨胀机2运转，从而带动发电机3发电。
燃料可以选用气体燃料，包括：天然气、煤气，也可以选用液体燃料，包括柴油、汽油等。
实施例三：
如图3所示，实施例三与实施例一的不同之处在于：光热-空气换热器5和空气膨胀机2之间连接了燃烧器7，所述燃烧器7的空气进气口与光热-空气换热器5的冷介质管道的输出口相连通，燃烧器7的燃气排放口与空气膨胀机2的进气口相连通，所述燃烧器7的燃料供给口连接燃料供应系统。
空气压缩机1输出的高压空气输出至光热-空气换热器5与蓄热介质换热，光热-空气换热器5输出的高温高压空气输入至燃烧器7，与燃烧器7内的燃料相混合燃烧，产生高温高压混合气体，高温高压混合气体输出至空气膨胀机2，驱动空气膨胀机2运转，从而带动发电机3发电。
燃料可以选用气体燃料，包括：天然气、煤气，也可以选用液体燃料，包括柴油、汽油等。
本发明采用以空气为介质的勃雷顿循环替代现有技术中以水位介质的朗肯循环发电，整个发电流程仅包括：空气加压、加热和膨胀做功，简化了现有光热发电系统的发电流程，提高了发电效率；设置了燃烧器7，如遇光照条件不佳的天气时，通过燃烧器7补燃提供高温燃气，能够保证光热发电系统的供电能力，且补燃能减少光热蓄热装置4的储热容量，降低系统投资造价，提高系统的经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。