CN113217311B - 一种基于昼夜温差的光热发电***及方法 - Google Patents

一种基于昼夜温差的光热发电***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于昼夜温差的光热发电***及方法，光热发电***包括集热***、热传输***、储热与热交换***、发电***和温差发电装置；所述集热***、热传输***、储热与热交换***、发电***依次连接，用于将所述集热***收集的热量经过热传输***输送给储热与热交换***，所述发电***利用收集的热量进行日间发电；所述温差发电装置与所述储热与热交换***连接，用于利用所述储热与热交换***储存的热量夜间发电。在储热与热交换***外集成了温差发电装置，能够利用昼夜温差发电，减少夜晚的不必要的热量散失，提高对太阳能高效利用的能力。

Description

一种基于昼夜温差的光热发电***及方法
技术领域
本发明属于太阳能与热电材料集成光热发电技术，具体涉及一种基于昼夜温差的光热发电***及方法。
背景技术
一次能源的大量消耗不仅造成了诸如雾霾等环境污染，同时产生大量温室气体。面对环境污染以及温室效应等全球性环境问题，各国在制定能源发展路线时，均将可再生能源作为发展重点。太阳能作为清洁、可持续的可再生资源，得到各国充分的重视。太阳能发电方式分为光伏发电和光热发电，其中从技术难度和造价角度出发，光热发电方式具有显著的发展优势。
但是目前的光热发电技术还不成熟，蓄热装置在白天蓄热后，夜晚会发生热量散失的问题，影响能源的利用效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于昼夜温差的光热发电***及方法，将光热电站集热技术与温差发电技术结合，白天利用设计的蓄热装置将部分收集到的热量储存起来，夜间利用昼夜温差通过以热电材料为主体的制成的温差发电装置，完成热电转换。能达到减少夜晚储热罐的热量散失，整个***可实现太阳能日间发电、夜间温差发电的平衡互补功能，最终实现全天候联合互补平衡发电。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于昼夜温差的光热发电***，包括集热***、热传输***、储热与热交换***、发电***和温差发电装置；
所述集热***、热传输***、储热与热交换***、发电***依次连接，用于将所述集热***收集的热量经过热传输***输送给储热与热交换***，所述发电***利用收集的热量进行日间发电；
所述温差发电装置与所述储热与热交换***连接，用于利用所述储热与热交换***储存的热量夜间发电。
进一步的，所述集热***包括定日镜和吸热器，所述定日镜用于将太阳光反射到所述吸热器上。
进一步的，所述热传输***包括集热塔和热量运输通道，所述热量运输通道送热侧连接所述吸热器的出口，所述热量运输通道回冷侧连接所述吸热器的进口。
进一步的，所述吸热器安装在所述集热塔的顶部。
进一步的，所述发电***包括蒸汽发生器、汽轮机和冷凝器；所述蒸汽发生器的蒸汽出口连接所述汽轮机的进气口，所述汽轮机的乏汽出口经过冷凝器后连接所述蒸汽发生器。
进一步的，所述储热与热交换***包括热盐罐和冷盐罐；所述热量运输通道在热盐罐处换热，将部分热量储存于热盐罐中；随后接入蒸汽发生器中换热，蒸汽发生器吸热产生蒸汽；所述热量运输通道经过蒸汽发生器中换热后接入冷盐罐换热，将低温热量存储于冷盐罐中，所述热量运输通道经过冷盐罐换热后连接至所述吸热器的进口。
进一步的，所述汽轮机的输电端连接电网。
进一步的，所述温差发电装置的主体由热电材料制成，集成在热盐罐的外侧。
进一步的，多个所述定日镜布置在吸热器的周围。
本发明提供的另一个技术方案是：
一种利用所述基于昼夜温差的光热发电***的方法，包括如下步骤：
日间，集热***收集热量，经过热传输***输送给储热与热交换***，所述发电***利用收集的热量进行日间发电；同时，储热与热交换***将部分收集到的热量储存起来；当日间发电***不发电或发电量低于设定值时，温差发电装置运行，利用储热与热交换***的热量发电；
夜晚，温差发电装置运行，利用储热与热交换***的热量以及夜晚温差进行发电。
本发明的有益效果如下：
1、本发明实施例提供的光热发电***，在储热与热交换***外集成了温差发电装置，能够利用昼夜温差发电，减少夜晚的不必要的热量散失，提高对太阳能高效利用的能力。
2、本发明实施例提供的光热发电***，其中温差发电装置主体为温差发电装置，由热电材料制成，夜间利用昼夜温差，完成热电转换，实现日间发电，夜晚温差发电的平衡互补。
3、本发明实施例提供的光热发电***，其中温差发电装置成本低、使用寿命长、占地面积小、不存在大型机械转动部件、不存在废弃物、低碳环保。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的光热发电***的结构框图；
图2为本发明实施例提供的温差发电装置与热盐罐的连接框图；
图3为本发明实施例提供的光热发电***连接详图；
其中：1定日镜；2吸热器；3集热塔；4热盐罐；5冷盐罐；6温差发电装置(6)；7蒸汽发生器；8汽轮机；9冷凝器；10电网；100集热***；200热传输***；300储热与热交换***；400发电***。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
如图1所示，一种基于昼夜温差的光热发电***，包括集热***100、热传输***200、储热与热交换***300、发电***400和温差发电装置6；集热***100、热传输***200、储热与热交换***300、发电***400依次连接，用于将集热***100收集的热量经过热传输***200输送给储热与热交换***300，发电***400利用收集的热量进行日间发电；温差发电装置6与储热与热交换***300连接，用于利用储热与热交换***300储存的热量夜间发电。
如图2和3所示，集热***100包括定日镜1和吸热器2，吸热器2安装在集热塔3的顶部，多个定日镜1布置在吸热器2的周围，定日镜1用于将太阳光反射到吸热器2上。
热传输***200包括集热塔3和热量运输通道，热量运输通道送热侧的第一端连接吸热器2的出口，热量运输通道回冷侧的第一端连接吸热器2的进口。
储热与热交换***300包括热盐罐4和冷盐罐5；热量运输通道在热盐罐4处换热，将部分热量储存于热盐罐4中；随后接入蒸汽发生器7中换热，蒸汽发生器7吸热产生蒸汽；热量运输通道经过蒸汽发生器7中换热后接入冷盐罐5换热，将低温热量存储于冷盐罐5中，热量运输通道经过冷盐罐5换热后连接至吸热器2的进口。
发电***400包括蒸汽发生器7、汽轮机8和冷凝器9；蒸汽发生器7的蒸汽出口连接汽轮机8的进气口，汽轮机8的乏汽出口经过冷凝器9后连接蒸汽发生器7，汽轮机8的输电端连接电网10。
本实施例中，温差发电装置6的主体由热电材料制成，集成在热盐罐4的外侧。
本发明提供的另一个技术方案是，一种利用基于昼夜温差的光热发电***的方法，包括步骤：日间，集热***100收集热量，经过热传输***200输送给储热与热交换***300，发电***400利用收集的热量进行日间发电；同时，储热与热交换***300将部分收集到的热量储存起来，用于夜间利用昼夜温差与温差发电装置6配合发电；当日间发电***400不发电或发电量低于设定值时，温差发电装置6运行，利用储热与热交换***300的热量发电；夜晚，温差发电装置6运行，利用储热与热交换***300的热量以及夜晚温差进行发电，整个***可实现太阳能日间发电，夜晚温差发电的平衡互补功能，最终实现全天候联合互补平衡发电。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种基于昼夜温差的光热发电***，其特征在于，包括集热***（100）、热传输***（200）、储热与热交换***（300）、发电***（400）和温差发电装置（6）；
所述集热***（100）、热传输***（200）、储热与热交换***（300）、发电***（400）依次连接，用于将所述集热***（100）收集的热量经过热传输***（200）输送给储热与热交换***（300），所述发电***（400）利用收集的热量进行日间发电；
所述温差发电装置（6）与所述储热与热交换***（300）连接，用于利用所述储热与热交换***（300）储存的热量夜间发电；
所述集热***（100）包括定日镜（1）和吸热器（2），所述定日镜（1）用于将太阳光反射到所述吸热器（2）上；
所述热传输***（200）包括集热塔（3）和热量运输通道，所述热量运输通道送热侧连接所述吸热器（2）的出口，所述热量运输通道回冷侧连接所述吸热器（2）的进口；
所述发电***（400）包括蒸汽发生器（7）、汽轮机（8）和冷凝器（9）；所述蒸汽发生器（7）的蒸汽出口连接所述汽轮机（8）的进气口，所述汽轮机（8）的乏汽出口经过冷凝器（9）后连接所述蒸汽发生器（7）；
所述储热与热交换***（300）包括热盐罐（4）和冷盐罐（5）；所述热量运输通道在热盐罐（4）处换热，将部分热量储存于热盐罐（4）中；随后接入蒸汽发生器（7）中换热，蒸汽发生器（7）吸热产生蒸汽；所述热量运输通道经过蒸汽发生器（7）中换热后接入冷盐罐（5）换热，将低温热量存储于冷盐罐（5）中，所述热量运输通道经过冷盐罐（5）换热后连接至所述吸热器（2）的进口；
所述温差发电装置（6）的主体由热电材料制成，集成在热盐罐（4）的外侧。
2.根据权利要求1所述的基于昼夜温差的光热发电***，其特征在于，所述吸热器（2）安装在所述集热塔（3）的顶部。
3.根据权利要求1所述的基于昼夜温差的光热发电***，其特征在于，所述汽轮机（8）的输电端连接电网（10）。
4.根据权利要求1所述的基于昼夜温差的光热发电***，其特征在于，多个所述定日镜（1）布置在吸热器（2）的周围。
5.一种利用权利要求1所述基于昼夜温差的光热发电***的方法，其特征在于，包括如下步骤：
日间，集热***（100）收集热量，经过热传输***（200）输送给储热与热交换***（300），所述发电***（400）利用收集的热量进行日间发电；同时，储热与热交换***（300）将部分收集到的热量储存起来；当日间发电***（400）不发电或发电量低于设定值时，温差发电装置（6）运行，利用储热与热交换***（300）的热量发电；
夜晚，温差发电装置（6）运行，利用储热与热交换***（300）的热量以及夜晚温差进行发电。
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