光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及一種光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國光伏發(fā)電為主的新能源近年來取得了巨大發(fā)展，截至2013年底，我國光電裝機已經(jīng)達(dá)到1479萬千瓦，居世界第一位。但由于在新能源建設(shè)過程中主要關(guān)注資源而忽視市場，造成規(guī)模過剩，導(dǎo)致發(fā)電難以送出，出現(xiàn)“棄光”現(xiàn)象。據(jù)媒體報道，2013年上半年科技部針對光伏發(fā)電行業(yè)開展的調(diào)研結(jié)果顯示，2012年，國內(nèi)光伏發(fā)電站被“棄光限電”的比例已達(dá)到40%，即使一些并網(wǎng)條件好的電站開工率也尚且不足80%，造成巨大的能源浪費和經(jīng)濟損失。
[0003]而且，由于光伏發(fā)電固有的間歇性和波動性，有時候容易造成光伏發(fā)電發(fā)出的電力不是很穩(wěn)定，直接并網(wǎng)后對電網(wǎng)的沖擊很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種既能有效利用“棄光”能源，也能降低并網(wǎng)后對電網(wǎng)沖擊的光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)。
[0005]—種光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)，包括設(shè)備:
[0006]儲存加熱前介質(zhì)的低溫介質(zhì)罐；
[0007]儲存加熱后介質(zhì)的高溫介質(zhì)罐；
[0008]用于發(fā)電的光伏發(fā)電設(shè)備；
[0009]利用光伏發(fā)電設(shè)備所發(fā)的電力將從低溫介質(zhì)罐輸出的加熱前介質(zhì)加熱成所述加熱后介質(zhì)的介質(zhì)電加熱器；
[0010]利用所述高溫介質(zhì)罐輸出的所述加熱后介質(zhì)將水加熱成水蒸汽的換熱器；
[0011]將所述水蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電的蒸汽發(fā)電機組；
[0012]所述加熱前介質(zhì)從所述低溫介質(zhì)罐輸出，經(jīng)所述介質(zhì)電加熱器后變?yōu)樗黾訜岷蠼橘|(zhì)并儲存在所述高溫介質(zhì)罐，所述加熱后介質(zhì)從高溫介質(zhì)罐輸出到所述換熱器，所述換熱器產(chǎn)生水蒸氣以使所述蒸汽發(fā)電機組發(fā)電；
[0013]還包括，對低溫介質(zhì)罐輸出的所述加熱前介質(zhì)進(jìn)行加熱的第二加熱器或者對所述換熱器中的水或水蒸氣進(jìn)行加熱的第三加熱器。
[0014]在其中一個實施例中，所述第二加熱器包括第一塔式太陽能集熱裝置或槽式太陽能集熱裝置。
[0015]在其中一個實施例中，所述第三加熱器包括第二塔式太陽能集熱裝置或第二槽式太陽能集熱裝置。
[0016]在其中一個實施例中，還包括供熱設(shè)備或制冷設(shè)備，所述供熱設(shè)備或制冷設(shè)備和所述換熱器連接。
[0017]在其中一個實施例中，所述換熱器包括產(chǎn)生過熱水蒸汽的過熱蒸汽發(fā)生器、產(chǎn)生飽和水蒸汽的蒸汽發(fā)生器和對水進(jìn)行加熱的預(yù)熱器，從所述高溫介質(zhì)罐輸出的所述加熱后介質(zhì)依次加熱所述過熱蒸汽發(fā)生器、蒸汽發(fā)生器和預(yù)熱器，所述過熱蒸汽發(fā)生器連接所述蒸汽發(fā)電機組，所述過熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過熱水蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電。
[0018]在其中一個實施例中，所述第三加熱器對所述過熱蒸汽發(fā)生器進(jìn)行加熱以產(chǎn)生過熱蒸汽推動汽輪機發(fā)電。
[0019]在其中一個實施例中，還包括與所述蒸汽發(fā)電機組、所述換熱器連接的水處理設(shè)備，所述水處理設(shè)備對經(jīng)過所述蒸汽發(fā)電機組后由所述水蒸氣液化而成的水進(jìn)行處理，所述處理包括除氧、除鹽水和冷卻處理中的至少一種，經(jīng)過處理的水再輸回所述換熱器。
[0020]在其中一個實施例中，還包括為加熱前介質(zhì)提供流動動力的第一介質(zhì)泵和為加熱后介質(zhì)提供流動動力的第二介質(zhì)泵。
[0021]在其中一個實施例中，各設(shè)備之間還按需安設(shè)有溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器中的至少一種。
[0022]上述光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)，可以將原本“棄光”的能源通過介質(zhì)儲能暫時將能量以熱量的形式儲存起來，能源利用率高，較好的節(jié)約了能源?？梢栽陔娋W(wǎng)高峰時再釋放熱量進(jìn)行發(fā)電，起到電網(wǎng)調(diào)峰的作用，很好的避免能源的浪費。利用介質(zhì)儲存能量，可以在光伏發(fā)電出現(xiàn)較大波動的時候?qū)⒉环€(wěn)定的光伏電能變?yōu)榉€(wěn)定的熱能再進(jìn)行輸出，能夠有效的保證能源的穩(wěn)定供給，并且降低對電網(wǎng)的沖擊。利用第二加熱器對低溫介質(zhì)罐輸出的加熱前介質(zhì)進(jìn)行加熱，或者利用第三加熱器對換熱器中的水進(jìn)行加熱，提高介質(zhì)的儲存能量或換熱器的加熱效率，從而提高發(fā)電量。
[0023]上述光伏、光熱和介質(zhì)儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)，光伏發(fā)電設(shè)備既可以將光伏發(fā)的電力全部用來加熱介質(zhì)儲能后再發(fā)電，也可以一邊發(fā)電一邊將剩余能量加熱介質(zhì)(低溫介質(zhì))。在剩余能量不多而需求又很大的時候(例如夏季白天，用電較多而導(dǎo)致剩余能量不多甚至不足)，導(dǎo)致介質(zhì)發(fā)電的電量不足，還可以利用第二加熱器對低溫介質(zhì)罐輸出的加熱前介質(zhì)進(jìn)行加熱，或者利用第三加熱器對換熱器中的水進(jìn)行加熱，提高介質(zhì)的儲存能量或換熱器的加熱效率，從而提高發(fā)電量。使蒸汽發(fā)電機組可以即時發(fā)電供應(yīng)或者在電網(wǎng)高峰時再釋放熱量進(jìn)行發(fā)電，使電網(wǎng)調(diào)峰作用進(jìn)一步完善。當(dāng)然，第二加熱器或第三加熱器在有太陽光的白天就可以工作，不必等到剩余能量不多而需求又很大的時候才工作，這樣就可以為能量緊缺的地區(qū)儲存能量以便實現(xiàn)實時供電。
【附圖說明】
[0024]圖1為光伏發(fā)電的時間-電流圖；
[0025]圖2為煤電發(fā)電的時間-電流圖；
[0026]圖3為光熱發(fā)電的時間-電壓圖；
[0027]圖4為變壓器的磁化曲線圖；
[0028]圖5為晴天的狀況下的光伏發(fā)電功率圖；
[0029]圖6為多云天氣下的光伏發(fā)電功率圖；
[0030]圖7為陰雨天氣下光伏發(fā)電功率圖；
[0031]圖8為冬夏兩季發(fā)電量比較圖；
[0032]圖9為一天當(dāng)中電力需求的波動曲線圖；
[0033]圖10為配備儲能和不帶儲能的光熱發(fā)電系統(tǒng)對比圖；
[0034]圖11為一個實施例的光伏、光熱和熔鹽儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)示意圖；
[0035]圖12為另一個實施例的光伏、光熱和熔鹽儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)示意圖；
[0036]圖13為再一個實施例的光伏、光熱和熔鹽儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)示意圖；
[0037]圖14為圖13實施例的光伏、光熱和熔鹽儲熱聯(lián)合供能系統(tǒng)的變形。
【具體實施方式】
[0038]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0039]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0040]光伏是直流電，不能直接并網(wǎng)，如圖1所示。
[0041]在發(fā)展中國家，采用煤電發(fā)電還是其主要的發(fā)電方式，煤電發(fā)電主要所發(fā)電量為交流電，如圖2所示。
[0042]光熱發(fā)電與煤電相比，只是替換掉了煤燒鍋爐的污染環(huán)節(jié)，所發(fā)電能與火電一樣，頻率，赫茲等與火電匹配，可直接并網(wǎng)，如圖3所示。
[0043]光伏需要并網(wǎng)發(fā)電，則并網(wǎng)需要通過逆變器等轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，逆變器能造成包括諧波在內(nèi)的電網(wǎng)干擾。電網(wǎng)干擾是能夠在幅度、頻率上改變電壓與電路的理想正弦曲線的所有現(xiàn)象。電網(wǎng)諧波造成電網(wǎng)污染，正弦電壓波形畸變，使電力系統(tǒng)的設(shè)備出現(xiàn)異常和故障。
[0044]以下現(xiàn)象均能稱作電網(wǎng)干擾:
[0045](I)諧波；⑵間諧波震蕩；(3)電壓變化；⑷三相電網(wǎng)的電壓不平衡；(5)脈動頻率波動。電網(wǎng)干擾能以多種形式影響負(fù)載及輸電網(wǎng)，如:(I)對電子器件及控制器的影響；
(2)負(fù)載增加導(dǎo)致電子器件(如電纜，變壓器)溫度上升；(3)影響功率因數(shù)；(4)增加電量的傳輸損失。
[0046]圖4為變壓器的磁化曲線圖，揭示了變壓器諧波產(chǎn)生的原理。
[0047]諧波的危害在電力系統(tǒng)中是多方面的，主要有:
[0048](I)對供配電線路的危害。在諧波的影響下，容易導(dǎo)致機電保護誤動作，不能全面有效地起保護作用。
[0049](2)影響電網(wǎng)的質(zhì)量。諧波會引起串聯(lián)諧振及并聯(lián)諧振，放大諧波，造成危險的過電壓或過電流。
[0050](3)增加了輸電線路的損耗，縮短了輸電線壽命。諧波電流一方面在輸電線路上產(chǎn)生諧波壓降，另一方面增加了輸電線路上的電流有效值，從而引起附加輸電損耗。
[0051](4)對電容器的影響。由于諧波使通過電的電流增加，使電容器損耗增加，從而引起電容器發(fā)熱和溫升，加速老化。
[0052](5)對電動機影響。諧波增加了其附加損耗，嚴(yán)重時使電動機過熱，尤其是負(fù)序諧波在電動機運行中產(chǎn)生相反的轉(zhuǎn)矩，從而減少電動機的出力。
[0053]而太陽能光伏發(fā)電能量又具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的特點。
[0054]在日天氣類型不同的情況下，光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率變化很大，以某一光伏電站的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例:
[0055]圖5為晴天的狀況下的光伏發(fā)電功率圖，光伏發(fā)電功率隨時間的變化連續(xù)而均勻，呈現(xiàn)出近似正態(tài)分布的趨勢。有效發(fā)電時段