專利名稱：太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能和風(fēng)能互補儲能的熱發(fā)電(CSP)裝置，該技術(shù)屬太陽能熱利用利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，擺在國際太陽能聚熱發(fā)電(CSP)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)課題就是通過技術(shù)創(chuàng)新不斷降低太陽能熱發(fā)電制造成本，繼續(xù)提高發(fā)電效率，積極創(chuàng)造替代化石能源的經(jīng)濟技術(shù)基礎(chǔ)。但是，由于太陽能熱發(fā)電先天存在不可控和不連續(xù)的技術(shù)缺陷，致使太陽能熱發(fā)電還無法同化石能源發(fā)電競爭。為解決這一技術(shù)問題，西班牙安達索槽式太陽能熱發(fā)電站和吉瑪索塔式太陽能熱發(fā)電站成功地采用了熔鹽儲熱技術(shù)，使每天的發(fā)電時間延長了 7. 5小時甚至達全天M小時。但是，這一技術(shù)的最大缺陷是僅適用于太陽能直接輻照條件較好的地區(qū)，而在大多數(shù)光照條件稍差的地區(qū)則無法使用。為此，選擇太陽能與天燃氣發(fā)電(ISCC) 互補、與燃煤發(fā)電互補的技術(shù)路線就成為一種新的選擇。但是這畢竟是一種過渡技術(shù)，人類最終將選擇可再生能源取代化石能源。為實現(xiàn)這一目標，近年來誕生了不少太陽能與可再生能源技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方法，例如申請?zhí)枮?00920220337.8的專利則是將槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)與生物質(zhì)鍋爐和風(fēng)能的電加熱管路連通，實現(xiàn)太陽能與生物質(zhì)能和風(fēng)能的互補發(fā)電。但是，這些技術(shù)都沒有充分利用太陽能熱發(fā)電具有的儲熱功能。發(fā)明人在專利 201110060078. 9 ；201110086362. 3和201110161536. 8申請中提出設(shè)立適合太陽能中低溫?zé)岚l(fā)電(CSP)的新型的儲熱換熱一體化裝置，其目的是為了減化太陽能熱發(fā)電設(shè)備數(shù)量， 充分利用儲熱裝置降低熱損失，提高中低溫?zé)岚l(fā)電效率。如果將這一技術(shù)同風(fēng)電技術(shù)相結(jié)合，就可以找到太陽能和風(fēng)能全新的結(jié)合點，特別是風(fēng)電很不穩(wěn)定且品質(zhì)低，而太陽也不總是高高掛在天空，只有發(fā)揮兩者長處，才能從根本上克服太陽能熱發(fā)電和風(fēng)電各自存在的缺陷，最終實現(xiàn)可再生能源替代化石能源的終極目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為克服太陽能熱發(fā)電不可控、不連續(xù)的技術(shù)缺陷，通過利用風(fēng)電加熱并儲熱的優(yōu)勢，實現(xiàn)太陽能和風(fēng)能互補連續(xù)熱發(fā)電的裝置。本發(fā)明由太陽能聚光裝置、儲熱換熱罐、熔鹽儲熱介質(zhì)、列管或盤管換熱器和蒸發(fā)器、溫度平衡攪拌器、風(fēng)電機組、電力加熱器、動力發(fā)電機組組成，其特征在于1)儲熱換熱罐為圓形體；或 鈴圓柱型體；或長方圓柱型；或儲熱換熱罐設(shè)相通的分支罐體，分支罐體成一字型、三角型或十字型排列；2)列管或盤管換熱器、蒸發(fā)器安裝在儲熱換熱罐體內(nèi)，采用縱向成列或平行成行的混合交叉組合排列模式；3)儲熱換熱罐內(nèi)設(shè)置過熱蒸發(fā)器，過熱蒸發(fā)器的四個接口分別連接太陽能聚光裝置、列管或盤管蒸發(fā)器和換熱器以及動力發(fā)電機組相應(yīng)接口 ；或?qū)⑦^熱蒸發(fā)器設(shè)置在儲熱換熱罐外；
4)；溫度平衡攪拌器設(shè)置在儲熱換熱罐體內(nèi)；溫度平衡攪拌器平行或垂直設(shè)置；5)風(fēng)電機組通過動力電纜連接設(shè)置在儲熱換熱罐體內(nèi)的電力加熱器直接對熔鹽加熱；或通過動力電纜連接設(shè)置在導(dǎo)熱油儲油罐內(nèi)的電力加熱器直接對導(dǎo)熱油加熱；6)儲熱換熱罐內(nèi)的列管或盤管換熱器進出口分別連接過熱蒸發(fā)器出口和槽式太陽能聚光裝置進口；7)儲熱換熱罐體內(nèi)的過熱蒸發(fā)器出口和列管或盤管蒸發(fā)器進口分別連接動力發(fā)電機組進出口 ；8)過熱蒸發(fā)器、列管或盤管換熱器以及蒸發(fā)器的金屬內(nèi)管為波節(jié)管又稱波紋管、 或內(nèi)螺旋金屬管、或外螺旋金屬管；9)所述動力發(fā)電機組為蒸汽郎肯循環(huán)或有機郎肯循環(huán)(ORC)動力發(fā)電機組；或中低溫斯特林熱發(fā)電動力發(fā)電機組；10)太陽能聚光裝置為槽式、塔式、反射菲涅爾、碟式太陽能聚光裝置，采用霧化水汽、導(dǎo)熱油、或熔鹽為傳熱工質(zhì)。本發(fā)明的創(chuàng)新點和新穎之處為1、充分發(fā)揮太陽能儲熱優(yōu)勢，利用不穩(wěn)定的風(fēng)電為儲熱裝置補熱，克服太陽能熱發(fā)電和風(fēng)電共有的不連續(xù)、不可控的缺陷。2、利用太陽能熱發(fā)電將低品質(zhì)風(fēng)電轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)電力，同時有效延長發(fā)電時數(shù)， 提高可再生能源的經(jīng)濟性、實用性、競爭性。3、將大部分傳熱設(shè)備浸泡在高溫熔鹽溶液中，最大限度減少熱損失，提高熱效率。 由于熔鹽溶液不進入管道運行(低結(jié)晶點熔鹽除外)，即使使用高結(jié)晶點熔鹽，也可以保證儲能系統(tǒng)安全運行。4、精簡設(shè)備總體數(shù)量，有益于降低裝置制造成本。5、提高了太陽能熱發(fā)電技術(shù)的地域適應(yīng)性，只要具備一定光照時數(shù)和具有一定風(fēng)電裝機規(guī)模的地區(qū)都可以采用這項技術(shù)實現(xiàn)能源自給。6、創(chuàng)造了太陽能和風(fēng)能同化石能源競爭的技術(shù)基礎(chǔ)和條件。


圖1是本發(fā)明槽式太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置示意圖其中1、儲熱換熱罐；2、列管或盤管換熱器；3、列管或盤管蒸發(fā)器；4、電熱器；5、 溫度平衡攪拌器；6、槽式太陽能聚光裝置；7、動力發(fā)電機組；8、過熱蒸發(fā)器；9、風(fēng)力發(fā)電機
具體實施例方式1)儲熱換熱罐設(shè)計成圓形體；或 鈴圓柱型體；或長方圓柱型；或儲熱換熱罐設(shè)相通的分支罐體，分支罐體成一字型、三角型或十字型排列。2)列管或盤管換熱器、蒸發(fā)器安裝在儲熱換熱罐體內(nèi)，采用縱向成列或平行成行的混合交叉組合排列模式，利用熔鹽作媒介實現(xiàn)熱交換。3)儲熱換熱罐內(nèi)設(shè)置過熱蒸發(fā)器，過熱蒸發(fā)器的兩端四個接口分別連接槽式太陽能聚光裝置、列管或盤管蒸發(fā)器和換熱器的相應(yīng)接口，過熱蒸發(fā)器對列管或盤管蒸發(fā)器產(chǎn)生的飽和蒸汽進一步加熱。
4)電力加熱器設(shè)置在儲熱換熱罐體內(nèi)或?qū)嵊蛢τ凸迌?nèi)。如圖1所示。5)溫度平衡攪拌器設(shè)置在儲熱換熱罐體內(nèi)；溫度平衡攪拌葉輪平行或垂直設(shè)置在中、底部，平衡罐內(nèi)熔鹽溫度。6)儲熱換熱罐內(nèi)的列管或盤管換熱器進出口分別連接過熱蒸發(fā)器出口和槽式太陽能聚光陣列進口，完成太陽能熱循環(huán)。7)儲熱換熱罐體內(nèi)的過熱蒸發(fā)器出口和列管或盤管蒸發(fā)器進口分別連接蒸汽郎肯循環(huán)動力機，或有機郎肯循環(huán)(ORC)動力機組進出口，或中低溫斯特林熱發(fā)電動力裝置。8)過熱蒸發(fā)器、列管或盤管換熱器以及蒸發(fā)器的金屬內(nèi)管為波節(jié)管又稱波紋管、 或內(nèi)螺旋金屬管、或外螺旋金屬管，利用湍流換熱原理提高換熱效率。9)儲熱介質(zhì)為熔鹽儲熱介質(zhì)，熔鹽在液態(tài)期間通過攪拌器可以加快實現(xiàn)罐內(nèi)熱平10)槽式太陽能聚光裝置為霧化閃蒸DSG熱發(fā)電裝置，或以導(dǎo)熱油、熔鹽為傳熱工質(zhì)的槽式太陽能熱發(fā)電裝置。本發(fā)明同樣適用于帶熔鹽儲熱裝置的塔式、反射菲涅爾及碟式太陽能熱發(fā)電裝置。
權(quán)利要求
1.太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置由太陽能聚光裝置、儲熱換熱罐、熔鹽儲熱介質(zhì)、 列管或盤管換熱器和蒸發(fā)器、溫度平衡攪拌器、風(fēng)電機組、電力加熱器、動力發(fā)電機組組成， 其特征在于1)儲熱換熱罐為圓形體；或 鈴圓柱型體；或長方圓柱型；或儲熱換熱罐設(shè)相通的分支罐體，分支罐體成一字型、三角型或十字型排列；2)列管或盤管換熱器、蒸發(fā)器安裝在儲熱換熱罐體內(nèi)，采用縱向成列或平行成行的混合交叉組合排列模式；3)儲熱換熱罐內(nèi)設(shè)置過熱蒸發(fā)器，過熱蒸發(fā)器的四個接口分別連接太陽能聚光裝置、 列管或盤管蒸發(fā)器和換熱器以及動力發(fā)電機組相應(yīng)接口 ；或?qū)⑦^熱蒸發(fā)器設(shè)置在儲熱換熱罐外；4)溫度平衡攪拌器平行或垂直設(shè)置在儲熱換熱罐內(nèi)；5)風(fēng)電機組通過動力電纜連接設(shè)置在儲熱換熱罐內(nèi)的電力加熱器直接對熔鹽加熱； 或通過動力電纜連接設(shè)置在導(dǎo)熱油儲油罐內(nèi)的電力加熱器直接對導(dǎo)熱油加熱；6)列管或盤管換熱器進出口分別連接過熱蒸發(fā)器出口和槽式太陽能聚光裝置進口；7)過熱蒸發(fā)器出口和列管或盤管蒸發(fā)器進口分別連接動力發(fā)電機組進出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置，其特征在于所述動力發(fā)電機組為蒸汽郎肯循環(huán)或有機郎肯循環(huán)(ORC)動力機；或中低溫斯特林熱發(fā)電動力機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置，其特征在于過熱蒸發(fā)器、列管或盤管換熱器以及蒸發(fā)器的金屬內(nèi)管為波節(jié)管又稱波紋管、或內(nèi)螺旋金屬管、或外螺旋金屬管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置，其特征在于太陽能聚光裝置為槽式、塔式、反射菲涅爾、碟式太陽能聚光裝置，采用霧化水汽、或?qū)嵊?、或熔鹽為傳熱工質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明太陽能和風(fēng)能互補儲能熱發(fā)電裝置由太陽能聚光裝置、儲熱換熱罐、熔鹽儲熱介質(zhì)、列管或盤管換熱器和蒸發(fā)器、溫度平衡攪拌器、風(fēng)電機組、電力加熱器、動力發(fā)電機組組成，為克服太陽能熱發(fā)電和風(fēng)電不可控、不連續(xù)的技術(shù)缺陷，通過利用風(fēng)電加熱并儲熱的優(yōu)勢，把低品質(zhì)電力轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)電力，實現(xiàn)太陽能互補熱發(fā)電。
文檔編號F28D20/02GK102400872SQ20111034327
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張建城 申請人:張建城