[发明专利]一种应对云层遮挡的塔式太阳能热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电领域，特别是一种应对云层遮挡的塔式太阳能热发电系统。

背景技术

太阳能的开发和利用已成为全球重点研究的项目。塔式太阳能热发电作为太阳能热发电的一种模式，其基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜组成定日镜群，将太阳光反射至固定于接收塔顶的集热器，加热工质产生过热蒸汽或高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。塔式太阳能热发电采用的工质有水（水蒸汽）、熔盐、空气、导热油、液态金属、其他有机物等。其中以水（水蒸汽）为吸热工质的塔式太阳能热发电系统，具有工质常见、成本低廉、热电转换效率高、控制简单等诸多优点，但该系统的稳定性及可靠性成为亟待解决的问题。

太阳辐射的大小受天气状况和云层等不可预知因素的影响，云层阴影遮挡将在短时间内改变吸热器接受太阳辐射能量的大小，进而导致系统温度的急剧变化，使系统不稳定，甚至出现损坏。正常情况下，吸热器吸收定日镜反射过来的太阳光，其表面平均温度往往能达到数百度。当云层遮挡太阳后，镜场不能够提供满足要求的能量用来产生过热蒸汽，从而可能导致汽轮机被迫停机。此外，过热蒸汽的储能效果及稳定性较差差。所以，如何保证以水（水蒸气）做为传热工质的塔式太阳能热发电系统像熔盐系统一样具备一定的储热能力及应对云的能力是急需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种应对云层遮挡的塔式太阳能热发电系统，其特征在于，包括太阳能蒸发单元、蓄热单元、燃料过热单元、太阳能过热单元、发电单元、冷凝单元、云层监测单元、第一连接阀以及第二连接阀；

  其中，所述太阳能蒸发单元用于将流入其中的液态水通过太阳能加热产生饱和蒸汽并输送至所述蓄热单元；

  所述蓄热单元分别与所述燃气过热单元、太阳能过热单元连接，所述蓄热单元将所述饱和蒸汽通入所述燃气过热单元或太阳能过热单元进行过热；

  所述燃料过热单元通过燃料对通入的饱和蒸汽加热产生过热蒸汽，所述太阳能过热单元通过太阳能对通入的饱和蒸汽加热产生过热蒸汽；所述燃料过热单元、太阳能过热单元分别与所述发电单元连接，所述发电单元接收所述燃料过热单元或太阳能过热单元通入的过热蒸汽完成发电；

  所述冷凝单元与所述发电单元连接将流经所述发电单元的过热蒸汽冷凝并除氧得到液态水，所述冷凝单元与所述太阳能蒸发单元连接为其提供产生饱和蒸汽的液态水；

  其中所述蓄热单元与太阳能过热单元通过第一连接阀连接，所述蓄热单元与燃气过热单元通过所述第二连接阀连接；所述云层监测单元用于接收定日镜镜场上方云层信息，并根据所述云层信息控制所述第一连接阀所述第二连接阀的开闭。

较佳地，所述云层信息为所述定日镜镜场上方无云层时，所述云层检测单元控制打开第一连接阀，同时关闭第二连接阀，使得蓄热单元的全部饱和蒸汽进入太阳能过热单元。

较佳地，当所述云层信息为定日镜镜场上方有云层遮挡时，所述云层检测单元在云层遮蔽所述定日镜镜场前控制启动燃料过热单元，根据云层遮蔽定日镜镜场的时间的长度控制第一连接阀与第二连接阀，调节进入燃气过热单元与太阳能过热单元的饱和蒸汽量。

较佳地，当云层监测单元监测到的云层信息为定日镜镜场上方出现短时云层遮挡时，通过控制第一连接阀，逐渐减少进入太阳能过热单元的饱和蒸汽流量，同时控制第二连接阀，逐渐增加进入燃气过热单元的饱和蒸汽流量，将蓄热单元里的饱和蒸汽逐渐引入到燃气过热单元完成蒸汽的过热过程。

较佳地，当云层监测单元监测到的云层信息为定日镜镜场上方被云层完全遮挡时，关闭第一连接阀，使得进入太阳能过热单元的饱和蒸汽流量减到零，同时打开第二连接阀，进入燃气过热单元的饱和蒸汽流量则可根据需要自动调节。

较佳地，所述太阳能蒸发单元包括太阳能蒸发器与汽包，所述太阳能蒸发器与汽包连接。

 较佳地，所述燃料过热单元包括一燃气加热炉。

较佳地，所述太阳能过热单元包括一太阳能过热器。

较佳地，所述发电单元包括汽轮机以及与所述汽轮机连接的发电机。

较佳地，所述冷凝单元包括顺序连接的凝汽器、凝结水泵以及除氧器，所述除氧器通过一给水泵与所述太阳能蒸发单元连接。   

本发明的有益效果是：