[发明专利]一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法

说明书

一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法，属于机械工程和节能领域。解决了现有技术中动力岛循环在夏季工况下背压较高的问题，以及热电联供系统无法全工况高效运行的问题。要点：包括塔式太阳能集热系统、动力岛系统和热泵制冷循环余热回收系统；动力岛系统循环的冷端低品位余热和热泵制冷循环余热回收系统利用同一个或一组换热器，实现了两个子系统的结合，利用热泵循环蒸发的制冷量冷却循环水，同时将动力岛系统的冷端废热转化为有效供热输出，既可用于用户供热，也可实现给水预热。本发明在投入较小成本的前提下，实现能源的综合梯级利用，汽机岛全年的高效运行，同时冬季完成可观的供热需求，提高能源的利用效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能热电联供系统及其运行方法，具体涉及一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法，属于机械工程和节能技术领域。

背景技术

能源短缺和环境问题已经成为制约全球经济和社会发展的重大瓶颈，未来将影响到人类的生存状态。太阳能在我国以及全世界都是最丰富和可广泛获取的可再生能源形式，并由于其清洁无污染的特点，对解决能源危机和环境问题有着特别重要的作用。太阳能发电系统有多种形式，主要分为光伏和光热两大类。光伏由于照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积，不利于建设大容量电站，同时光伏板制造过程中也存在不环保的因素，因此对于大容量机组，光热是主要的发展方向。

目前，按照太阳采集系统的差异，光热发电主要分为四种形式：槽式、线式(菲涅尔式)、碟式和塔式。槽式太阳能热发电系统利用槽式抛物面进行聚光发电，通常采用导热油作传热蓄热介质，聚光比、集热温度与发电效率不高，但技术比较成熟，早在上世纪八十年代就开始商业化运行；塔式太阳能热发电系统利用定日镜汇聚太阳辐射能进行发电，聚光比、集热温度与发电效率较高，通常采用熔融盐与过热蒸汽作传热蓄热介质，世界范围内已建立和运行许多示范或商业化电站；碟式太阳能热发电系统利用抛物面反射镜进行聚光发电，规模较小，可用于分布式能源系统；线式太阳能热发电系统主要利用菲涅尔镜聚光发电，目前处于研发阶段。

从发电方面看，目前光热机组主要采用的是以水蒸气为工质的朗肯循环发电系统，但该系统有一些难以克服的缺点。光热电站一般都建设在光照资源比较丰富的区域，这些区域都存在季节差异、昼夜差异较大的特点。

从供热方面看，我国对生活用热的需求量的增长速度更加迅猛。因为效率低、污染大，根据国家相关政策，小锅炉供热已经基本被大锅炉集中供热所取代。然而，从热力学第二定律的角度看，用高品位的化学能直接生产低品位的热能，仍然存在着能源的巨大浪费。近年来，热泵循环作为一种高效节能的供暖方式，日益引起人们的关注。热泵循环通过利用低品位热能，提高综合能量利用效率，具有巨大的节能潜力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中动力岛循环在夏季工况下背压较高的问题，以及热电联供系统无法全工况高效运行的问题，进而提供一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法，综合考量朗肯动力循环和热泵(制冷)循环，本发明为塔式太阳能光热发电和热泵(制冷)循环相结合的联产系统，其中朗肯动力循环的冷端和热泵(制冷)循环相结合，采用塔式太阳能储热系统作为驱动热源以实现发电、供热乃至制冷的目的。本发明通过多个系统的有机结合，充分发挥组合的优势，将能量利用效率提高到80％以上，具有显著的经济效益、社会效益和工程应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

方案一：一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统，包括塔式太阳能集热系统、动力岛系统和热泵制冷循环余热回收系统；