CN108988739A - 一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电*** - Google Patents

一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，包括核反应模块、风力发电模块、太阳能光伏发电模块三个发电模块，所述核反应模块包括核反应堆、蒸汽发生器和第一循环回路，所述第一循环回路上设有蒸汽推动汽轮机和发电机，所述蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，所述风力发电模块、太阳能光伏发电模块和发电机产生的电汇集于功率控制器，所述功率控制器将电通过变压器变压后传输给电网。本发明将核反应堆与风力发电、太阳能光伏发电相结合，形成核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电模式，解决了风力、太阳能光伏发电对电网的扰动问题，提高了电网的调峰能力。

Description

一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***
技术领域
本发明属于新能源与可再生能源应用技术领域，具体涉及一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***。
背景技术
我国电力装机规模中，煤电所占比例最大，燃煤发电会带来粉尘、硫化物、氮氧化物以及二氧化碳的排放，这些排放物会造成大气环境污染，引起雾霾和温室效应。我国已将风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源列入优先发展能源，但风力发电和太阳能光伏发电具有随机性、波动性和间歇性的特点，接入电网后会对电网造成扰动，增加电网调峰难度，降低电网的安全性和可靠性。
核能是一种高效清洁的能源，越来越受到公众的接受，提高核能在电力装机规模中的比重，是减少我国雾霾天气和降低大气环境污染有效方法之一。将核能与风力发电、太阳能光伏发电相结合，形成核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电模式，既可解决风力、太阳能光伏发电对电网的扰动问题，又可提高核能综合利用效益，节约能源，改善环境，实是一举多得之举。
发明内容
本发明的目的正是为了解决上述问题，而提出一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，该核反应堆与风力发电、太阳能光伏发电相结合，形成核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电模式，解决了风力、太阳能光伏发电对电网的扰动问题，提高了电网的调峰能力。
本发明提供了一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，包括核反应模块、风力发电模块、太阳能光伏发电模块三个发电模块，所述核反应模块包括核反应堆、蒸汽发生器和第一循环回路，所述第一循环回路上设有蒸汽推动汽轮机和发电机，所述核反应堆上循环管道将热量传递到蒸汽发生器产生蒸汽，所述蒸汽运送到第一循环回路上的蒸汽推动汽轮机，所述蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，所述风力发电模块、太阳能光伏发电模块和发电机产生的电汇集于功率控制器，所述功率控制器将电通过变压器变压后传输给电网。
作为优选手段，所述核反应堆上设有第三调节器，所述核反应堆的循环管上设有主泵。
作为进一步地优选手段，所述第一循环回路在靠近蒸汽推动汽轮机的进气端的管道上设有第二调节器，所述第一循环回路从蒸汽推动汽轮机的出气端的管道上依次设有凝汽器、给水泵，所述第一循环回路中间位置并联有储能罐，所述储能罐底端设有疏水阀。
作为进一步地优选手段，所述发电机上设有第一调节器。
作为进一步地优选手段，所述功率控制器与电网之间串联一个监测器。
作为进一步地优选手段，所述核反应堆的循环管内采用液态金属循环回路，所述液态金属包括单相金属或金属合金。
作为进一步地优选手段，所述风力发电模块为一个或几个通过风力进行发电的风电场。
作为进一步地优选手段，所述太阳能光伏发电模块是一个或几个利用太阳光和半导体材料的光伏效应进行发电的光伏电站。
本发明有益效果：1、本发明将核反应堆与风力发电、太阳能光伏发电相结合，形成核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电模式，解决了风力、太阳能光伏发电对电网的扰动问题，提高了电网的调峰能力。
2、开拓了核能应用的新领域，提高核能综合利用效益，且环保，不会对大气环境造成污染。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***的结构示意图。
图2为本发明实施例2的一种核反应堆联合太阳能光伏并网发电***的结构示意图。
图3为本发明实施例3的一种核反应堆联合风力并网发电***的结构示意图。
图中：1、核反应堆；2、风力发电模块；3、太阳能光伏发电模块；4、功率控制器； 5、变压器；6、电网；7、监测器；8、第三调节器；9、主泵；10、蒸汽发生器；11、储能罐；12、蒸汽推动汽轮机；13、发电机；14、第一调节器；15、第二调节器；16、凝汽器，17、给水泵；18、疏水阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本发明的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，包括核反应模块、风力发电模块2、太阳能光伏发电模块3三个发电模块，所述核反应模块包括核反应堆1、蒸汽发生器10和第一循环回路，所述第一循环回路上设有蒸汽推动汽轮机12和发电机 13，所述核反应堆1上循环管道将热量传递到蒸汽发生器10产生蒸汽，所述蒸汽运送到第一循环回路上的蒸汽推动汽轮机12，所述蒸汽推动汽轮机12带动发电机13发电，所述风力发电模块2、太阳能光伏发电模块3和发电机13产生的电汇集于功率控制器4，所述功率控制器4将电通过变压器5变压后传输给电网6。核反应堆1内设有堆核。
如图1所示，核反应堆1是热源，通过蒸汽推动汽轮机12带动发电机13以电能的形式输出能量；风力发电模块2是一个或几个通过风力进行发电的风电场；太阳能光伏发电模块3是一个或几个利用太阳光和半导体材料的光伏效应进行发电的光伏电站，风力发电和太阳能光伏发电均属可再生能源利用领域。发电机13、风力发电模块2、太阳能光伏发电模块3采用并联方式接入功率控制器4，功率控制器4可以分别对发电机13、风力发电模块2、太阳能光伏发电模块3的发电功率进行控制，以使功率控制器4的总输出电功率符合目标值，例如，某时总输出电功率目标值为100％，风力发电模块2能够提供的最大电功率为35％，太阳能光伏发电模块3能够提供的最大电功率为40％，此时功率控制可以控制发电机13的电功率为25％，使风能和太阳能得到最大限度利用，也可以控制发电机13、风力发电模块2、太阳能发电模块3的电功率分别为30％、30％、 40％等其他比例构成。这样一来就使风力发电和太阳能光伏发电的不可控变为可控，提高了电网对电源的控制力，解决了风力发电和太阳能光伏发电对电网的扰动问题。
所述核反应堆1上设有第三调节器8，所述核反应堆1的循环管上设有主泵9。所述第一循环回路在靠近蒸汽推动汽轮机12的进气端的管道上设有第二调节器15，所述第一循环回路从蒸汽推动汽轮机12的出气端的管道上依次设有凝汽器16、给水泵17，所述第一循环回路中间位置并联有储能罐11，所述储能罐11底端设有疏水阀18。所述发电机13上设有第一调节器14。
核反应堆1发电包含第一调节器14、第二调节器15、第三调节器8。其中，第一调节器用于调节发电机13的励磁***，当功率控制器4对发电机13发出控制指令时，第一调节器14首先响应，快速调节发电机13的输出电功率至目标值；第二调节器15 用于控制蒸汽推动汽轮机12的进汽量，调节蒸汽推动汽轮机12的输出机械功率，当第一调节器14动作后，由于惯性作用，蒸汽推动汽轮机12和发电机13的转速变化有一定延后，这样就给第二调节器15调节进汽量提供了时间，第二调节器响应速度较第一调节器缓慢；第三调节器8用于控制核反应堆1的裂变反应速度，调节核反应堆1的输出热功率，使蒸汽发生器10产生足够的蒸汽推动蒸汽推动汽轮机12做功，当第二调节器15动作一段时间后，蒸汽发生器10内的蒸汽量下降到低限值时，第三调节器8开始动作，由于储能罐11的设置，增长了第三调节器8的动作周期。多级控制器的设置使核反应堆1发电功率调节速度快，调节范围大，能够平衡风力发电模块2和太阳能光伏发电模块3的波动，实现电网6保持稳定的有益效果。第一调节器在调节发电机13输出电功率的同时，还进一步用于控制发电机13的功率因数，实现对总输出功率中有功功率和无功功率比例的控制，达到调节电网电能质量的有益效果。第一调节器14、第二调节器15、第三调节器8市场购买，达到上述功能效果的调节器均可。
所述功率控制器4与电网6之间串联一个监测器7。监测器7同时与电网6和功率控制器4连接，监测器7时时监测电网6的质量，包括电压和频率等参数，当电网6 的质量偏离目标值时，监测器7会及时反馈给功率控制器4，功率控制器4将调整自身总输出参数使电网6恢复目标值，例如，当电网电压下降时，功率控制器4可控制变压器5提高入网电压，使电网6电压恢复目标值；当电网频率下降时，功率控制器可控制发电机13提高转速，增加入网频率，使电网6频率恢复目标值。所以本发明还有调压、调频，提高电网电能质量的有益效果。
所述核反应堆1的循环管内采用液态金属循环回路，所述液态金属包括单相金属或金属合金。核反应堆1通过管道依次与蒸汽发生器10和主泵9连接，构成液态金属循环回路，从核反应堆1出来的高温液态金属在蒸汽发生器10中被冷却后，在主泵9驱动下回到核反应堆1，蒸汽发生器10中的水被加热为水蒸气，水蒸气通过第二调节器 15推动汽轮机12做功，进而带动发电机13发电。
核反应堆1指核裂变反应堆，包括快中子反应堆和热中子反应堆等各种堆型，反应堆1所用的冷却剂为液态金属，包括单相金属或多种金属合金，例如钠、铅、铅合金等。液态金属的导热系数高，增加了核反应堆1的调节速度和灵活性。
本申请还有其他两种可行方案：
实施例2
如图2所示，将实施例1中风力发电模块2去除，其余结构与实施例1相同，是一种核反应堆联合太阳能光伏并网发电***。
实施例3
如图3所示，将实施例1中太阳能光伏发电模块3去除，其余与实施例1相同，是一种核反应堆联合风力并网发电***。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：包括核反应模块、风力发电模块(2)、太阳能光伏发电模块(3)三个发电模块，所述核反应模块包括核反应堆(1)、蒸汽发生器(10)和第一循环回路，所述第一循环回路上设有蒸汽推动汽轮机(12)和发电机(13)，所述核反应堆(1)上循环管道将热量传递到蒸汽发生器(10)产生蒸汽，所述蒸汽运送到第一循环回路上的蒸汽推动汽轮机(12)，所述蒸汽推动汽轮机(12)带动发电机(13)发电，所述风力发电模块(2)、太阳能光伏发电模块(3)和发电机(13)均采用同一个功率控制器(4)控制发电功率，所述风力发电模块(2)、太阳能光伏发电模块(3)和发电机(13)将产生的电通过变压器(5)变压后传输给电网(6)。
2.根据权利要求1所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述核反应堆(1)上设有第三调节器(8)，所述核反应堆(1)的循环管上设有主泵(9)。
3.根据权利要求1所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述第一循环回路在靠近蒸汽推动汽轮机(12)的进气端的管道上设有第二调节器(15)，所述第一循环回路从蒸汽推动汽轮机(12)的出气端的管道上依次设有凝汽器(16)、给水泵(17)，所述第一循环回路中间位置并联有储能罐(11)，所述储能罐(11)底端设有疏水阀(18)。
4.根据权利要求1所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述发电机(13)上设有第一调节器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述功率控制器(4)与电网(6)之间串联一个监测器(7)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述核反应堆(1)的循环管内采用液态金属循环回路，所述液态金属包括单相金属或金属合金。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述风力发电模块(2)为一个或几个通过风力进行发电的风电场。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种核反应堆联合风力和太阳能光伏并网发电***，其特征在于：所述太阳能光伏发电模块(3)是一个或几个利用太阳光和半导体材料的光伏效应进行发电的光伏电站。
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