[发明专利]可全天连续运行的太阳能与生物质互补联合循环发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及多种能源互补利用的技术领域，尤其是一种可全天连续运行的太阳能与生物质互补联合循环发电系统。

背景技术

为应对经济和现代文明的高速发展，能源需求量将逐年扩大，有限的化石能源储量将制约人类文明的发展进程，同时由于大量燃用化石能源所导致的环境污染等问题也亟待解决。为此在实现现有化石能源高效和清洁利用的同时，大力开发太阳能和生物质等清洁能源，以逐步替代化石能源成也为解决当前能源与环境协调相容和实现人类可持续发展的重要途径。

太阳能作为一种清洁的可再生能源，以辐射的形式投射至地球表面，是人类可以利用的最丰富的能源，具有一些普通能源无法比拟的优点，如清洁、资源量巨大等。地球每年接收的太阳能总量达到1×10¹⁸kWh，相当于1.3×10¹⁴吨标准煤，在美国西南部、非洲、澳大利亚和中国西部等地区的太阳能资源均非常丰富。其中，基于太阳能光热利用方式的太阳能光热发电技术已进入商业化运营阶段。根据太阳能聚光方式的不同可分为线聚光和点聚光两大类，抛物槽式和线性菲涅尔集热装置采用的是太阳能线聚光技术，其聚光比相对较低，所能达到的集热温度也相应较低；而碟式和塔式集热装置采用的是太阳能点聚光技术，双轴跟踪，聚光比高，最高集热温度能超过1000℃。

常规槽式太阳能热发电系统通常以导热油作为中间导热介质，受导热油高温分解特性的限制，系统的集热温度在400℃以下，并直接影响到所配套的汽轮发电机组的循环热效率，而采用点聚光形式的塔式太阳能热发电系统则以高温融盐作为导热介质，目前工作温度能提升至560℃左右，但总体而言系统的发电效率仍偏低。另外，由于太阳能具有间歇性供应等特性，因此太阳能热发电系统中通常需配套储能蓄热装置，以延长机组的运行时间，以塔式太阳能热发电站为例，其连续运行时间约为14～15小时，受储能成本及蓄热装置保温特性等因素的影响，难以保证太阳能热发电系统的全天连续运行。

为了提高太阳能的净发电效率和实现机组的连续稳定运行，现已开发出多种太阳能与联合循环发电系统相集成的互补型发电系统，主要的互补方式包括以下两种：1、利用线性聚光装置与底部朗肯循环相结合，用于完成蒸汽部分的预热或蒸发，以提高机组的发电容量；2、利用塔式点聚光集热技术与顶部布雷顿循环相结合，将经压气机加压后的空气加热至800～1000℃，而后再送入燃烧室，以此减少化石能源的消耗。另外，利用塔式聚焦产生的高温太阳能驱动生物质等固体碳氢燃料气化，而且再借助联合循环发电系统高效利用的技术方案也已被提出，通过将太阳能转换为高品质化学能后，再实现化学能的高效转化。

经过相关的计算和模拟分析得出上述利用方案在提升太阳能热利用效率方面具有很大的潜力，但同时，我们也需明确上述技术方案的不足之处，对于利用高温太阳能与布雷顿顶循环相结合以加热压缩空气的互补形式，不仅仍需消耗大量的天然气等化石能源，同时因集热温度过高，难以通过蓄热的方式在夜间实现发电系统的互补运行。对于利用高温太阳能驱动生物质气化，进而发电的互补方式，虽然系统均使用清洁的可再生能源，但仍然无法克服高温储能这一难题。

因此，在实现太阳能的高效利用和系统连续运行等方面，还需要开展大量的相关研究工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可全天连续运行的太阳能与生物质互补联合循环发电系统，以满足利用太阳能全天连续地将生物质等固体碳氢燃料A转化为可供燃气-蒸汽联合循环系统使用的优质燃料，同时通过该系统也能够适用于煤炭等其他碳氢固体碳氢燃料A。

(二)技术方案