[发明专利]一种太阳塔光热和光伏发电装置及其发电方法

说明书

本发明公开了一种太阳塔光热和光伏发电装置及其发电方法，包括塔基；塔柱；转轮；第一液压驱动组件；塔身；塔屋；平衡块；旋臂；第二液压驱动组件；集热器；第一回路的进水管；储水罐；发电机；水动力发电机；反射镜；反射镜支架；第三液压驱动组件；储水罐；高压水罐；凝汽管；压力转换器；稳压器；蒸汽管；第一水泵；第二水泵；光伏电池板；平面滚珠轴承(27)；齿轮(28)；支撑轴(29)；集热器的支撑轴(30)；蒸汽管(31)。同现有太阳能槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式等几种引进的技术相比，太阳塔电站占地少，成本低，建造周期短，用水量少，结构可靠，全自动化，操作方便的特点。

技术领域

本发明涉及-太阳能光热发电和太阳能电能储存储存技术领域，尤其涉及一种太阳塔光热和光伏发电装置。

背景技术

全世界正式进入化石能源减少，可再生能源增加的能源转化时代已经铁板钉钉，从政府、企业、社会组织到普通老百姓均要适应这样的发展趋势，2016年将是全球新能源时代的元年。

我国地域辽阔，太阳能光照时间划分为5类地区，年日照时数最长的为3300小时，最短的为1000小时，其中2000小时的地区面积约占全国总面积的三分之二以上，我国属于太阳能资源储量丰富的国家之一，我国陆地表面每年接受的太阳能约为14700万亿千瓦时，相当于4.9万亿吨标准煤。太阳能的应用主要是太阳能热水器，光伏电池板发电和光热反射镜聚光发电等。

太阳能光热发电的原理是通过反射镜和跟踪系统将太阳光聚焦到太阳能收集器上，利用太阳的热量加热液体或气体，液体有水或油。气体有氢、氮、氦和空气等。水被加热成为蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。太阳能光热发电目前有槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式等几种。

现有的槽式发电技术在国外已商业化应用，但发电过程需要大量用水，造成水资源的浪费，塔式技术与槽式技术相当，同样也需要大量水资源。槽式和塔式与火电站相同，使用的是蒸汽轮机。碟式太阳能发电一般采用斯特林发动机带动发电机发电。斯特林发动机是利用气体作为工作介质，由活塞推动曲轴旋转带动发电机发电，碟式制造成本非常高，是槽式热发电成本的2倍以上。碟式发电功率小，一般在3～25kw左右。目前没有小功率蒸汽轮机，如3～25kw的规格。线性菲涅尔式发电装置，聚光比低于30，槽式为70，塔式为1000，碟式为6000，聚光比越高，加热温度越高，发电效率更好。发动机是光热发电的瓶颈，需要有适应间断发电的发动机，在技术上要有新的突破。

槽式和塔式发电占地面积巨大，我国沿海地区人烟稠密，土地资源匮乏，为确保耕地红线不动摇，没有地方能提供土地发展槽式和塔式，只能到西部那些地广人稀的地方选址，目前我国西部很多城市都在酝酿上马光热槽式和塔式发电项目。但西部缺水，光热发电处于尴尬境地，光照条件好的地区往往缺少水资源，而水资源丰富的沿海地区却又缺少土地和好的发电模式。50兆瓦的光热发电年用水量在15万立方左右，与火电站基本一致。太阳能光热发电需要技术创新来适应我国沿海地区的用电需求。

在国外一般情况没有储热的话，成本为3～4万元/千瓦，有储热要高一些，如西班牙的7.5小时储热槽式电站，其安装成本为5万元/千瓦，但是有储热的电站发电小时数大幅增加，没有储热的一般为1500～2000小时，储热7.5小时的将达3800～4300小时左右，由此发电效率也更高。在西班牙、美国等国，槽式发电度电成本为2万元/kwh。如果我国实现产业化，成本应该比他们低。产业形成后，通过大规模国产化，成本应该比他们低。产业形成后，通过大规模国产化、批量生产和技术改进，能做到初投资2万元/千瓦以下，折合度电成本为1.1元～1.2元/度，到2020年，可能降到1万元/千瓦以下，发电成本将降低到0.4-0.7/度，届时将形成大规模推广应用的条件。届时，我国太阳能发电将具备建立100兆瓦级太阳光热发电站的设计能力。无储热电站装机成本为1.68元/千瓦，带8小时储热电站成本为2.2万元/千瓦，上网电价低于0.9元/千瓦时)。