CN110056489A - 光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电*** - Google Patents
光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种光伏发电和太阳热能‑燃气蒸汽联合发电的互补发电***，将不同种类的太阳能集热器按其集热品位的不同分别与动力子***各个热力过程相耦合，利用槽式太阳能场取代余热锅炉高压蒸发器，同时，将热管式真空管集热器取代余热锅炉低压蒸发器，组成分级式ISCC***，再和光伏发电***进行耦合，并且设计了运行调度策略，通过在ISCC***内设立储热装置来调度补足光伏***，保证两个***都能稳定高效的发电的同时，互补***的发电量长期保持稳定，实现了太阳光能、太阳热能与化石能源的互补和综合梯级利用，提高了***的容量因子，减少了对电网的冲击，提高了***发电的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于发电领域，特别涉及一种光伏发电和太阳热能-燃气 蒸汽联合发电的互补发电***。
背景技术
目前与本发明相关的技术主要包括光伏发电技术和太阳能与燃 气蒸汽联合循环集成***发电技术，其各自技术的发展状况及特征如 下：
1.光伏发电技术
近年来，全球能源需求持续增长，传统能源大量消耗，储量日渐 枯竭，由能源活动带来的环境问题也日益复杂。在全球应对气候变化 的大环境下，推进新能源的发展迫在眉睫。在可再生能源中，太阳能 以其巨大的储量、开发成本低、环保低碳等特点得到了广泛的利用， 成为最具规模与发展潜力的资源，并将在未来能源体系变革中发挥重 要作用。
光伏发电是太阳能利用的一个重要形式，光伏发电是根据半导体 界面的光生伏特效应原理，利用太阳能电池将光能直接转变为电能。 光伏发电***主要由太阳能电池、控制器和逆变器三部分组成，白天 在太阳光的照射下，太阳能电池产生一定的电动势，使太阳能电池方 阵电压达到***输入电压的要求，然后在控制器和逆变器等部件的配 合下，将所产生的直流电能转换成交流电能。
全球的光伏发电市场正在蓬勃发展。全球光伏产业装机容量由2010年的50GW上升至2016年的305GW。国内光伏产业的装机 容量更是突飞增长，根据国网能源研究院数据，截至2017年底，我 国太阳能光伏发电累计并网容量达到130GW，稳居世界首位。国内 光伏电站市场持续增长，集中地面式电站仍是开发的重点，2017年 仅领跑者基地项目规划容量约30GW；光伏电站布局呈现梯度转移， 由西北地区向中东部地区转移；光伏发电成本不断下降等。光伏电站 产业发展面临的问题依然不容乐观，补贴缺口继续扩大短期内尚无有 效解决机制，西北部限电依然严重，并有可能延伸至华北或中部地区。 随着国家持续扶持和相关制度的完善，以及光伏限电的不断改善，未 来我国光伏产业将会得到迅猛发展。
国内许多学者对太阳能发电***的模型进行了大量研究。李炜提 出了可得到含光伏发电***的电力***潮流和光伏发电***内部参 数光伏发电***的潮流计算模型；周美兰提出了基于受控源发的暂态 稳定计算模型；李晶则是通过联立光伏发电***中各组成部分的状态 方程与逆变器、MPPT控制环节的状态方程从而得到整个光伏发电系 统的模型的状态方程组；刘邦银等人对光伏电池的U-I特性进行简化， 得到了工程用的光伏电池用数学模型；郑诗程等提出了恒功率因数控 制方式、恒电压控制方式、有功和无功功率解耦控制方式三类逆变器 的模型；戴训江等提出了直接求解最大功率点的模型和逐步寻找最大 功率点的模型。
然而，光伏***的利用受到太阳辐射的不稳定性和间歇性的限 制。由于大规模电能储存技术仍不足以满足市场需求，光伏发电对连 接电网的影响很大。
2.太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***发电技术
太阳能热发电可以通过聚光、蓄热技术与常规的发电技术结合， 通过对热量的收集、储存，调节电力输出来满足电网的需求。从20 世纪80年代初世界各国就开始积极发展太阳能热发电技术。美国加 州的SEGS电厂是全球首座商业化运行的槽式太阳热发电厂，并运行 至今。和燃煤发电***比较，蒸汽-燃气轮机联合循环***具有建设 周期短、运行可靠性高、水资源消耗少、环境污染少、能源转换效率 高等优点。为了进一步降低化石能源使用，减少污染物排放，并寻求 有效提高太阳热能利用率的途径，太阳能燃气联合循环***的提出有 着重要的实际意义。太阳能-蒸汽燃气联合循环集成发电*** (IntegratedSolar Combined Cycle,太阳能与燃气蒸汽联合循环集成)， 主要将传统联合循环***和不同类型的太阳能集热场进行耦合，将传 统能源和可再生能源的互补利用，有效的提高了太阳能利用效率，减 少了化石能源消耗及污染物排放。
太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***是太阳能热发电的又一发 展方向，作为太阳能热发电***的一种新兴形式，已越来越多的受到 国际社会关注。目前已投入运行的槽式太阳能-燃气联合循环电站包 括埃及的Kuraymat项目、美国的Martin Next GenerationSolar Energy Center项目和摩洛哥的AinBeniMather项目等，并取得了极大的成功。 伊朗Yazd投运的467MW太阳能热互补的联合循环电站也是世界上 最早运行的太阳能与燃气蒸汽联合循环集成电站之一。我国在太阳能 光热发电领域的研究与国外相比起步较晚，但国家越来越重视这一领 域的研究。国内首座70kW塔式太阳能热发电***于2005年在南京 江宁建成。2012年，华能集团在三亚国际旅游岛建成一个太阳能互 补的联合循环电站，它是在原有燃气轮机联合循环基础上，增加 1.5MW发电能力的菲涅尔式聚光装置改造而成。中科院工程热物理 所在廊坊永清建成300kW槽式聚光集热试验台，研究其集热器集热 性能随试验台偏转的变化，同时与华北电力大学以及中航空港通用公 司合作，实现槽式太阳能聚光跟踪***的全部国产化。
国内外学者对太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***进行了大量 的研究。Horn M等为在埃及建造的太阳能与燃气蒸汽联合循环集成 电站进行了技术评估和经济可行性研究，文中提出了两种互补***， 一种采用了抛物槽式太阳能集热器，另一种采用了塔式空气接收器， 分析得出两种***的成本均低于单纯太阳能发电；A.Baghernejad等 将传统HTF技术与联合循环***朗肯循环集成稱合，通过经济性分 析，研究集成太阳能后新***发电成本及热力过程中损失情况； Dersch J等对比分析了太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***、CCGT ***和槽式太阳能热发电***，其结果表明在额定工况下，67.9％是 太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***可达到的最大发电效率，CCGT ***为57.1％，而单一太阳能热发电***的效率仅为33.9％。并且常 规CCGT***的CO2排放量要比太阳能与燃气蒸汽联合循环集成系 统高，在发电成本(Levelized energy cost，LEC)方面的分析结果亦可以看出，太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***的经济型更高；Hosseini R等对在伊朗建造的太阳能与燃气蒸汽联合循环集成电站可行性进 行了分析，同样都是4900万美元的资助情况下，太阳能与燃气蒸汽 联合循环集成电站的建造成本与常规CCGT电站的建造成本相差无 几。考虑到环境相关因素，相比于燃气轮机联合循环和燃气轮机的发 电成本，太阳能与燃气蒸汽联合循环集成的发电成本分别降低10％和 33％；Baghernejad A等从的角度对太阳能与燃气蒸汽联合循环集成 ***进行了分析，燃烧室的损占总输入的29.62％，集热器占9％， 汽轮机和热交换器分别占8％及7.78％，所以选材的合理性有利于提 高***的效率；林汝谋等人从太阳能梯级利用的角度，从***层面 研究光热与GTCC***热互补概念；李元媛等人利用槽式太阳能直接 蒸汽蒸发技术(DSG)与燃气－蒸汽联合循环进行热互补集成，研究了 单压余热锅炉下，太阳能蒸发给水份额对***性能的影响，并指出给 定模拟条件下蒸发给水份额为75％时，***性能最优；双压再热余热 锅炉下，集成双级DSG技术，并对低压压力温度和再热压力进行优 化，得到优化后的太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***运行参数；朱 广东等人针对燃机与三压余热锅炉组成的联合循环***，采用直接蒸 汽发生技术将太阳能集成进高压蒸发段，研究不同环境温度下，输入 太阳热能对高压蒸汽压力与温度的影响，并指出太阳能做功效率高于 朗肯循环做功效率。
ISCC***有化石能源输入，会造成相应的CO2排放，因此ISCC ***主要的发展方向是实现更多的太阳能利用，提高光电转换效率， 减少化石能源消耗及相应的CO2排放。
现有的光伏光热互补技术大多都是非紧凑型，由没有化石能源输 入的聚光光热(CSP)电站与光伏电站互补，需要搭载容量很大的储 热罐，提高了成本，此外在长期没有太阳光的情况下，储热热量被用 光之后，该技术无法发电，发电稳定性较差，长期运行能力不足。
本发明的主要目的是提供一种光伏发电和太阳热能-燃气联合发 电的互补发电***以及相应的运行调度策略。用以保证两个***都能 稳定高效的发电的同时，互补***的发电量长期保持稳定，减小了对 电网的冲击，有利于长期运行，实现了太阳光能、太阳热能与化石能 源的互补和综合梯级利用，为太阳能的高效利用提供了新的选择。对 比光伏发电***，互补***减少了太阳辐射的影响和发电的波动性； 对比ISCC***，互补***实现更多的太阳能利用，增加了发电量， 提高了发电的稳定性。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种光伏发电和太阳热能-燃气 蒸汽联合发电的互补发电***，将ISCC***与光伏电站互补，ISCC ***内有化石能源输入，即使没有太阳辐射的夜晚和阴雨天气，互补 ***依然能够稳定发电，减少了储热装置的容量，提高了***发电稳 定性与长期运行能力。具体涉及将不同种类的太阳能集热器按其集热 品位的不同分别与动力子***各个热力过程相耦合，利用槽式太阳能 场取代余热锅炉高压蒸发器，同时，将热管式真空管集热器取代余热 锅炉低压蒸发器，组成分级式太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***， 再和光伏发电***进行耦合，并且设计了运行调度策略，通过在太阳 能与燃气蒸汽联合循环集成***内设立储热装置来调度补足光伏系 统，保证两个***都能稳定高效的发电的同时，互补***的发电量长 期保持稳定。
一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***， 其特征在于：燃气通过燃气透平带动第一发电机发电，燃气透平排烟 为余热锅炉提供热量；热管式真空管集热器进出口与低压汽包相连， 部分取代余热锅炉低压蒸发器，生成低压饱和蒸汽，与余热锅炉低压 蒸发器产生的饱和蒸汽混合后送到余热锅炉低压过热器中生成低压 过热蒸汽，低压过热蒸汽输入与余热锅炉低压过热器相连的低压汽轮 机做功，带动第二发电机发电；槽式太阳能场的油水换热器进出口与 高压汽包相连，部分取代余热锅炉高压蒸发器，生成高压饱和蒸汽， 与余热锅炉的高压蒸发器产生的饱和蒸汽混合后，送到余热锅炉高压过热器中生成高压过热蒸汽，高压过热蒸汽输入与余热锅炉高压过热 器相连的高压汽轮机做功，带动第二发电机发电；太阳热能-燃气蒸 汽联合发电产生的电量和光伏发电产生的电量合并之后再并入电网。
进一步，槽式太阳能场包括冷储热罐、热储热罐和油盐换热器， 低温导热油进入槽式太阳能场升温变成高温导热油；在储热阶段，通 过油盐换热器，高温导热油把热能传递给冷储热罐释放出的低温熔 盐，升温后作为高温熔盐储存在热储热罐中；在放热阶段，低温导热 油经过油盐换热器吸收热储热罐中释放出的高温熔盐的热能，变成高 温导热油，再流入油水换热器中蒸发高压给水。
进一步，所述低温导热油进入槽式太阳能场升温变成高温导热油 后，根据运行策略来分配流入油水换热器和油盐换热器的高温导热油 的流量。
进一步，所述低压汽轮机出口与冷凝器相连。
进一步，所述冷凝器将所述低压汽轮机的乏汽冷凝至饱和水状 态，以便循环利用。
进一步，低压汽轮机抽汽用于除氧器对给水除氧。
进一步，光伏发电由太阳能电池方阵将太阳光能转化为直流电输 出，并通过逆变器将所述直流电转化为交流电输出。
进一步，所述光伏发电***包括太阳能电池方阵，用于将太阳光 能转化为直流电输出，并通过逆变器将直流电转化为交流电输出。
进一步，从高压汽轮机出来的排气送到低压汽轮机中继续膨胀做 功。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互 补发电***，将不同种类的太阳能集热器按其集热品位的不同分别与 动力子***各个热力过程相耦合，利用槽式太阳能场取代余热锅炉高 压蒸发器，同时，将热管式真空管集热器取代余热锅炉低压蒸发器， 组成分级式太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***，再和光伏发电*** 进行耦合，并且设计了运行调度策略，通过在太阳能与燃气蒸汽联合 循环集成***内设立储热装置来调度补足光伏***，保证两个***都 能稳定高效的发电的同时，互补***的发电量长期保持稳定，实现了 太阳光能、太阳热能与化石能源的互补和综合梯级利用，提高了*** 的容量因子，减少了对电网的冲击，提高了***发电的稳定性。
(2)本发明提供的光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互 补发电***，实现光伏发电和光热发电的互补，实现更多的太阳能利 用，太阳能的热集成改善了余热锅炉的换热匹配，增加了底循环工 质的流量，增加了***的出力，余热锅炉排烟损失可进一步降低，实 现了太阳能热转功效率的提高，降低了成本，减少了化石能源消耗及 相应的CO2排放。此外由于增加了光伏发电***，实现了更多的太阳 能利用，在光伏发电***中不设置蓄电装置，降低了成本，通过在分 级式太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***中加入蓄热装置，设置相应 了运行调度策略，克服了光伏发电的波动性，使得互补***能长时间 保持发电稳定。模拟分析得出：互补***的日发电量为10054.3MW·h， 容量因子达到91.82％，与相同燃料输入下的原分级式太阳能与燃气 蒸汽联合循环集成***相比，发电量多出224.43MW·h，容量因子高 出2.45％；与光伏发电***相比，容量因子高出62.82％；可见，本方 法实现了太阳能高效热功转换和***热力性能的改善，互补***比两 个分***发电更加稳定，波动更小，对电网冲击更小，更加利于长期 运行。
(3)本发明提供的光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互 补发电***，不但实现了太阳能热转功效率的提高，减少了发电的波 动性和对电网的冲击性，还实现了太阳光能、太阳热能能与化石能源 的互补和综合梯级利用，具有广阔的工程应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的 互补发电***的示意图；
图2为本发明的实施例中光伏组件日发电功率曲线；
图3为本发明的实施例中的互补发电***的日运行性能曲线；
图4为本发明的实施例中的互补发电***的容量因子比较。
其中，图中符号说明如下：
1-空气压气机；2-燃烧室；3-燃气透平；4-除氧器；5-第一 升压泵；6-低压省煤器；7-低压汽包；8-热管式真空管集热器； 9-低压蒸发器；10-低压过热器；11-第二升压泵；12-高压省煤器； 13-高压汽包；14-槽式太阳能场；15-高压蒸发器；16-高压过热 器；17-高压汽轮机；18-低压汽轮机；19-油盐换热器；20-冷凝 器；21-第三升压泵；22-余热锅炉；23-第一发电机，24-第二发 电机；25-冷储热罐；26-热储热罐；27-太阳能电池场；28-逆变 器；29-油水换热器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联 合发电的互补发电***的示意图，包括：
空气压气机1，用于将空气S1升压至Brayton循环的最高压力， 形成压缩空气S2输出给燃烧室2；
燃烧室2，用于合成燃料气S3和压缩空气S2发生燃烧反应，得 到高温气体S4；
燃气透平3，用于实现高温燃气S4膨胀做功；
除氧器4，用于给水S27、S30除氧；
第一升压泵5，用于输送给水S6至余热锅炉低压省煤器6；
余热锅炉低压省煤器6，用于将给水S7加热至饱和水S8；
低压汽包7，用于汽水S8、S9、S10、S11、S12、S13汇集、分 离；
热管式真空管集热器8，用于聚集中低温太阳热能并加热饱和水 S11至饱和蒸汽S12；
余热锅炉低压蒸发器9，用于加热饱和水S9至饱和蒸汽S10；
余热锅炉低压过热器10，用于加热饱和蒸汽S13至过热蒸汽S14；
第二升压泵11，用于输送给水S15至余热锅炉高压省煤器12；
余热锅炉高压省煤器12，用于将给水S16加热至饱和水S17；
高压汽包13，用于汽水S17、S18、S19、S20、S21、S22汇集、 分离；
太阳能直接蒸汽发生***(DSG)14，用于聚集中温太阳热能并 加热低温导热油S35至高温导热油S30；
余热锅炉高压蒸发器15，用于加热饱和水S18至饱和蒸汽S19；
余热锅炉高压过热器16，用于加热饱和蒸汽S22至过热蒸汽S23；
高压和低压汽轮机17、18，用于余热锅炉产生的过热蒸汽S14、S23膨胀做功；
油盐换热器19，用于在热量充足时用高温导热油S31加热低温 熔盐S24至高温熔盐S25，在热能不足时用高温熔盐S25加热低温导 热油S32至高温导热油S31；
冷凝器20，用于将低压缸排气S28冷凝至饱和水S29状态，以 便循环利用；
第三升压泵21，用于接收来自冷凝器的凝结水S29，并将凝结水 S30送至除氧器4；
余热锅炉22，用于接收燃气发电机组的高温烟气S5和释放热量 后的低温烟气S31，利用所述高温烟气S5加热蒸汽发电机组的给水 以产生过热蒸汽S14、S23；
第一和第二发电机23、24，分别与燃气及蒸汽透平连接，将透 平产生的机械功转化为电能输出；
冷储热罐25，用于接收、储存并释放低温熔盐S24；
热储热罐26，用于接收、储存并释放高温熔盐S25；
太阳能电池方阵27，用于将太阳光能转化为直流电输出；
逆变器28，用于将直流电转化为交流电输出；
油水换热器29，用于加热饱和水S20至饱和蒸汽S21。
上述***中的连接为公知技术，本发明在此不作具体描述。
***流程具体的可描述为：第三升压泵21将冷凝水S29抽出至 除氧器4，经除氧器4除氧后的给水S6被分别送到余热锅炉低压省 煤器6和高压省煤器12中预热，生成低压饱和水S8和高压饱和水S17；低压饱和水S8在低压汽包7中，一部分饱和水S9进入余热锅 炉低压蒸发器)内蒸发生成低压饱和蒸汽S10，一部分饱和水S11进 入热管式真空管集热器8中生成低压饱和蒸汽S12并回到低压汽包7 中；两股饱和蒸汽S10、S12混合后送入余热锅炉低压过热器10加热 成低压过热蒸汽S14，然后送至低压汽轮机18中做功；高压饱和水 S17在高压汽包13中，一部分饱和水S18进入余热锅炉高压蒸发器 15内蒸发生成高压饱和蒸汽S19，一部分饱和水S20进入油水换热器 29中生成高压饱和蒸汽S21并回到高压汽包13中；在储热阶段，低 温导热油S35进入槽式太阳能场14升温变成高温导热油S30，再根 据运行策略来分配流入油水换热器29和油盐换热器19的高温导热油 S30流量，通过油盐换热器19，高温导热油S31把热能传递给高温熔 盐S25储存起来；在放热阶段，低温导热油S32经过油盐换热器19 吸收高温熔盐S25的热能，变成高温导热油S31，再流入油水换热器 29中蒸发高压给水S20；两股饱和蒸汽S19、S21混合后送入余热锅 炉高压过热器16加热成高压过热蒸汽S23，然后送至高压汽轮机17 中做功，从高压缸出来的排气S26送到低压汽轮机18中继续膨胀做 功；冷凝器20将低压缸乏汽S28冷凝至饱和水S29状态，以便循环 利用；第一和第二发电机23、24分别与燃气及蒸汽透平连接，将透 平产生的机械功转化为电能输出；太阳能电池方阵27，用于将太阳 光能转化为直流电输出，逆变器28，用于将直流电转化为交流电输 出。第二发电机24产生的电量和经过逆变器28转换过的交流电合并。
实施例：
选取中国拉萨(29.97°N，东经91.13°E)秋分日为研究地点和时 间，气象数据来自SAM，取全天辐射最高时来设定光伏和光热组件 发电功率，光伏和光热组件协同运行，共同维持***的输出，用带储 热装置的光热组件来调度补足光伏***的输出。***各组件的功率配 置如表1所示。
表1***各部分功率设定
光伏发电***使用SAM软件模拟日发电量，采用46MW功率多 晶硅模块建模，总逆变器功率为37.4MW。模块面向正南方向(方位 角180°)，倾斜角为30°，由此产生的模块面积为241,890平方米。模 拟得出的发电功率如图2所示，光伏组件日发电量为262.4MW·h，容量因子为29％，由于没有储能装置，光伏组件发电量受到太阳辐射的 直接影响，没有太阳时无法发电，因此容量因子较小，对电网冲击较 大。
***中的燃气轮机选用GE公司的PG9351型，搭配双压无再热 的蒸汽轮机和余热锅炉，设计工况下的高压蒸汽压力为80bar，低压 蒸汽压力为7.2bar。为了简化计算，设定燃气轮机一直处于设计工况 运行，而汽轮机和余热锅炉的运行会受到太阳辐射变化的影响，所以 会长时间处于变工况下运行，***的基本计算参数如表2所示，槽式 太阳能场的集热器参数如表3所示，真空管太阳能场的集热器参数如 表4所示。
表2***基本计算参数
表3-3槽式太阳能集热器参数
表4真空管太阳能场设计参数
槽式太阳能场选用Therminol-vp-1导热油传递热能，导热油参数 见表5所示。
表5 Therminol-vp-1导热油参数
双罐间接蓄热***的蓄热介质为融盐，由质量分数分别为60％的 NaNO3和40％的KNO3混合构成，熔盐参数如表6所示。
表6熔盐物性参数
为了体现该互补***白天长时间稳定在固定功率发电、晚上能维 持发电不停机的优点，研究该***的日运行性能至关重要。时间步长 取1小时，通过搭建互补***模型计算得到***的日发电功率变化曲 线如图3所示。
由图可以看出，该***在白天和晚上都能长时间的稳定在同一功 率发电，克服了光伏发电***发电不稳定且晚上不能发电的缺点。计 算得出，互补***的日发电量为10054.3MW·h，比原太阳能与燃气蒸 汽联合循环集成***的发电量多224.43MW·h，但比光伏***和原太 阳能与燃气蒸汽联合循环集成***的日发电量之和要低，这是因为互 补***为了调度两个发电***，运用了蓄热装置，增多了换热部件， 增加了热损失。互补***与原太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***和 光伏发电***的容量因子比较如图4所示。
***热力性能主要由日发电量和容量因子描述。容量因子CF由下 式计算：
其中，Psct表示***日实际发电量，Pnom表示***额定发电功率
研究得出具体结论如下：
(1)互补***的日发电量为10054.3MW·h，比原太阳能与燃气蒸 汽联合循环集成***的发电量多224.43MW·h，因为加入了光伏发电 ***，互补***有更多的太阳能输入，因此日发电量比原太阳能与燃 气蒸汽联合循环集成***高，但比光伏***和原太阳能与燃气蒸汽联 合循环集成***的日发电量之和要低，这是因为互补***为了调度两 个发电***，运用了蓄热装置，增多了换热部件，增加了热损失。
(2)互补***的容量因子为91.82％，比原太阳能与燃气蒸汽联合 循环集成***高出2.45％，比光伏发电***高出62.82％，这说明互补 ***比两个分***发电更加稳定，波动更小，对电网冲击更小，更加 利于长期运行。
由此可以看出，和原太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***相比， 互补***由于加入了光伏发电***，比原太阳能与燃气蒸汽联合循环 集成***发电量要高，而且由于储热装置和调度策略，互补***的容 量因子比原太阳能与燃气蒸汽联合循环集成***和光伏发电***都 高，发电更稳定，波动更小，对电网冲击更小，更加利于长期运行， 为太阳能的高效利用提供了新的低成本的选择。
本发明作为一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补 发电***，不但实现了太阳能热转功效率的提高，提高了太阳能的利 用率，实现了节能减排，还减少了发电的波动性和对电网的冲击性， 实现了太阳光能、太阳热能能与化石能源的互补和综合梯级利用，具 有广阔的工程应用前景。
Claims (9)
1.一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：燃气通过燃气透平带动第一发电机发电，所述燃气透平排烟为余热锅炉提供热量；热管式真空管集热器进出口与低压汽包相连，部分取代所述余热锅炉低压蒸发器，生成低压饱和蒸汽，与所述余热锅炉低压蒸发器产生的饱和蒸汽混合后送到所述余热锅炉低压过热器中生成低压过热蒸汽，所述低压过热蒸汽输入与所述余热锅炉低压过热器相连的低压汽轮机做功，带动第二发电机发电；槽式太阳能场的油水换热器进出口与高压汽包相连，部分取代余热锅炉高压蒸发器，生成高压饱和蒸汽，与所述余热锅炉高压蒸发器产生的饱和蒸汽混合后，送到所述余热锅炉高压过热器中生成高压过热蒸汽，所述高压过热蒸汽输入与所述余热锅炉高压过热器相连的高压汽轮机做功，带动第二发电机发电；太阳热能-燃气蒸汽联合发电产生的电量和光伏发电产生的电量合并之后再并入电网。
2.根据权利要求1所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述槽式太阳能场包括冷储热罐、热储热罐和油盐换热器，低温导热油进入所述槽式太阳能场升温变成高温导热油；在储热阶段，通过油盐换热器，所述高温导热油把热能传递给所述冷储热罐释放出的低温熔盐，升温后作为高温熔盐储存在所述热储热罐中；在放热阶段，所述低温导热油经过所述油盐换热器吸收所述热储热罐中释放出的所述高温熔盐的热能，变成高温导热油，再流入所述油水换热器中蒸发高压给水。
3.根据权利要求2所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述低温导热油进入所述槽式太阳能场升温变成所述高温导热油后，根据运行策略来分配流入所述油水换热器和所述油盐换热器的所述高温导热油的流量。
4.根据权利要求1所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述低压汽轮机出口与冷凝器相连。
5.根据权利要求4所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述冷凝器将所述低压汽轮机的乏汽冷凝至饱和水状态，以便循环利用。
6.根据权利要求1所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述低压汽轮机抽汽用于除氧器对给水除氧。
7.根据权利要求6所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述给水经除氧后分别被送到所述余热锅炉的低压省煤器和高压省煤器中加热，经过预热的给水分别进入所述热管式真空管集热器和所述油水换热器中。
8.根据权利要求1所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：所述光伏发电由太阳能电池方阵将太阳光能转化为直流电输出，并通过逆变器将所述直流电转化为交流电输出。
9.根据权利要求1所述的一种光伏发电和太阳热能-燃气蒸汽联合发电的互补发电***，其特征在于：从所述高压汽轮机出来的排气送到所述低压汽轮机中继续膨胀做功。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190726 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |