[发明专利]基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属发电领域，涉及抽水能储能技术，特别涉及基于聚光太阳热能的抽水储能发电系统。

背景技术

太阳能具有以下的优点：（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。(2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。(3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。(4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。但是太阳能作为清洁的可再生能源，在实际应用中也存在如下的缺点：（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备。(2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

对于太阳能不稳定及间歇性的缺点，解决的有效途径之一就是通过储能的方式。目前通过储热技术已经实现了太阳能光热电站24小时连续发电运行。

短期储热装置中相变储热是一种非常有效且具有潜力的方法。专利201220098353.6（申请日：2012.3.16）公开了一种用于太阳能热发电的高温储热换热装置。专利201010128656.3（申请日：2010.3.18）公开了一种应用于太阳能热利用中的套管式高温储热装置，该装置具有结构简单、安全可靠且换热效率高等特点。

但现有专利技术均是将太阳能以储热介质（常用的为熔融盐）热能的形式存储，常用的储热介质为硝酸盐的混合物，如Hitec盐（KNO₃(53%)-NaNO₃(7%)-NaNO₂(40%)）或NaNO₃(60%)-KNO₃(40%)。由于熔融盐的热容相对较小，因此要储存一定的热能需要相当数量的熔盐。如50MW太阳能热发电站，7.5h储热，所需Hitec盐21043吨。根据目前工业硝酸盐的价格，储热投资将在整个项目投资中占近20%的比重。此外还因熔盐熔点较高（＞140℃），对管道需要进行伴热处理，使得系统复杂，增加系统运行成本。

发明内容

本发明针对现有技术不足，发明了一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置及其方法。已解决太阳能的储热问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，其主要特点在于包括有：太阳能聚光集热场集热，将热量通过导热介质传递到蒸汽发生系统，蒸汽发生系统产生的蒸汽驱动蒸汽动力机，蒸汽动力机驱动水泵，水泵将低位的第二蓄水池的水抽取到高位的第一蓄水池；高位的第一蓄水池的水向设在下游的水轮发电机组冲击，水轮发电机组发电。

所述的一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，所述的太阳能聚光集热场中的聚光器为槽式聚光器或线性菲涅尔式太阳能聚光器或塔式聚光器中的一种或多种组合。

所述的一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，所述的蒸汽发生系统为油-水换热器或盐-水换热器。

所述的一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，所述的蒸汽动力机为蒸汽轮机或螺杆动力机中的一种。

所述的一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，所述的低位蓄水池为人工蓄水池或河流。

所述的一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电装置，所述的水轮发电机组包括水轮机和水轮发电机。

一种基于聚光太阳热能的抽水储能发电方法，其主要特点在于步骤为：

太阳能经过太阳能聚光集热场收集，通过蒸汽发生系统转换成满足蒸汽动力机所需参数，蒸汽压力：1.28MPa-10MPa；蒸汽温度260℃-535℃蒸汽，蒸汽驱动蒸汽动力机，蒸汽动力机拖动水泵，水泵将抽水池中的水提升到高度为30-80m，另一抽水池，被提升到抽水池中的水驱动水轮发电机组发电。