[实用新型]一种太阳能及生物质能联合发电的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于新能源发电领域，与能源利用、环境保护及分布式能源相关，具体涉及一种太阳能及生物质能联合发电的系统和方法。

背景技术

电力是国民经济可持续发展的重要因素。长期以来，人们通过锅炉等设备利用化石能源燃烧释放的能量获取高温高压的蒸汽，并通过能量转化获得电力资源。进入21世纪以来，随着常规化石能源(煤炭、石油、天然气)储量的日益减少，以及常规化石能源引发的环境污染问题日益增多，可再生能源的开发及发电技术成为人类密切关注的焦点。其中，太阳能热发电与生物质能发电是两种重要的可再生能源利用方式。

太阳能具有分布广泛，储量无限，收集利用清洁，CO₂零排放的优点引起人们广泛关注。太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，可在不对环境带来任何污染和公害情况下，将太阳能转化为电能，太阳能发电被誉为未来最理想的发电方式。但受设备材料和聚光技术等因素限制，目前商业化最为成功的槽式太阳能热发电系统产生的水蒸汽温度一般不超过400℃，只能采用饱和蒸汽发电。与过热蒸汽发电相比，饱和蒸汽汽轮机发电效率较低，机组系专用设备且价格昂贵，故障率高；其次，由于太阳能资源的季节性差异较大、连续阴雨天无法发电等因素，导致系统设备利用率较低。

生物质资源主要指农业及林产业废弃物、畜牧养殖业粪便及城市含有可燃成分的固体废物。我国有丰富的生物质资源，我国农村仅稻草丢弃量便高达7亿吨(热值约10.2×10¹⁵kJ)，林产业废弃物近2亿吨(热值约3.1×10¹⁵kJ)，尚有大量的稻壳、秸秆等农业废弃物。生物质发电是通过燃烧生物质资源加热蒸汽进行热发电。以生物质秸秆为例，据统计每吨生物质秸秆的热值约相当于标准煤的50％，而且在生物质秸秆的再生利用过程中，排放的CO₂与生物质秸秆再生时吸收的CO₂达到碳平衡，具有CO₂零排放的作用。与燃煤电厂不同，生物质发电厂的生物质燃料受季节、收集、运输、仓储等因素影响，在满足发电设备连续运转方面还存在一些问题。

合理有效地利用太阳能与生物质能进行联合发电，能实现两种能源之间的优势互补，提高热发电系统的稳定性，对构建分布式能源供应系统意义重大。

专利CN200610039744.X公开了一种生物质气化蓄能的太阳能蓄热方法及装置，它包括有太阳能采集器、换热器、燃烧器、余热回收换热器、热管式气化炉，热管式气化炉内设有热管，所述的热管式气化炉外壁上设有烟气夹套，热管的吸热段设在烟气夹套内，热管的放热段设在热管式气化炉内，它将太阳能采集器采集的热水通过换热器形成水蒸气，与生物质送入气化炉中进行还原反应，生成可燃气体进入储气柜中，在太阳能供给不足的情况下进入燃烧室燃烧后释放高温烟气去太阳能发电系统，燃烧室燃烧后释放的烟气还通过换热器进入气化炉的烟气夹套经过冷水换热降温后，通过风机排除，加热的冷水用于民用。该发明方法的缺点是，蒸汽参与生物质反应，系统运行成本高，存在操作安全隐患；热管低温段在气化炉内布置，容易损坏，造成换热不匀及设备损坏；生物质处理规模受太阳能装机容量限制，负荷调整范围窄；太阳能采集器故障时，生物质热解产生的热水能量品位较低，用途季节性强。

专利CN201010183690.0公开了一种将太阳能热发电与生物质发电结合的方法及系统，该发明方法白天（晴天）发电时，在集热场被加热的导热油，一路经热交换器使反向流动的水升温成为360～380℃的过热蒸汽；另一路通过换热器对熔盐加热，进行能量存储。在生物质锅炉的水冷壁内被加热的水，变成蒸汽进入汽包和汽水分离器后，与上述360～380℃的蒸汽一起送入锅炉的过热器加热到535～545℃，再提供给汽轮机，带动发电机完成发电过程。该发明方法的优点是结合了太阳能和生物质，并通过熔盐储热系统的蓄热、放热功能实现了对联合发电系统的热量调整，建设了一套稳定的发电系统。其缺点是，该发明方法将生物质能直接进行燃烧利用，其烟气产物所需的配套烟气净化设备结构复杂，系统运行成本较高，同时受生物质中可能夹带的塑料等物品的影响，会造成二恶英等有害物质的排放。