[实用新型]一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统。

背景技术

目前使用太阳能发电的技术可分为两类，一类是光伏发电技术，另一类则是光热发电技术。前者利用光电效应直接将太阳光中的部分光谱转换为电力。而后者则是通过汽轮机将太阳光聚焦后产生的高温热量转换为机械运动，再由发电机产生电能。从物理原理上，光伏技术更为直接，也就引导人们首先关注了这个路径。但在多年的实践尝试中，由于受自然界中材料的基本性质限制，一直无法实现高效率且低成本的转换，同时制造工程中存在高能耗和高污染使得光伏技术在大规模推广中困难重重。更为严峻的问题是，光伏电池所产生的电力受天气与昼夜的影响而非常不稳定，不利于电网吸纳输送。尽管从原理上可以通过蓄电或其他形式的蓄能平抑这些波动，但都因为高昂的成本无法大规模使用，人们因此逐渐认识到光伏技术难以成为未来太阳能发电的主力技术。

为了寻找适合于大规模的电力生产所要求的太阳能发电技术，人们又想到了火力发电技术所采用的蒸汽轮机。将太阳光聚焦产生高温，进而通过锅炉（蒸汽发生器）产生高温高压蒸汽，代替火力发电的燃烧锅炉或核反应堆，成为今天已经开始进入商业应用的聚焦太阳能发电（CSP，Concentrating Solar Power）的主要形式。太阳能热发电正在从萌芽期开始转为起步及快速发展期。经过美国及欧洲等一些发达国家的持续研究，目前已开发出多种形式的太阳能高温热发电系统，单机容量从千瓦级发展到兆瓦级。按集热器类型的不同，聚光式太阳能热发电系统可分为槽式系统、塔式系统和碟式系统。但是，目前在运行的太阳能热发电系统普遍采用传统热电厂的水蒸气朗肯循环（SRC）方式，水蒸气的热物理特性，要求热源温度一般要达到400℃以上时，汽轮机才能达到15%的发电效率。而且对于太阳能热发电系统，要获取这样的高温热源，集热装置必须采用大面积、高聚焦比、复杂跟踪太阳的聚焦集热方式，导致整个系统的控制繁琐、规模庞大、安装及运行管理、维护复杂，成本高且发电效率只有15%左右（因集热损失为50％）。因此造成太阳热高温发电系统的制造及运行成本远高于煤炭的火力发电，而至今未能实现大规模的产业化。目前塔式与槽式CSP系统所普遍采用的蒸汽轮机是传统火力发电技术的惯性延伸。由于这种蒸气轮机只有在大功率（数十甚至数百兆瓦）时才能获得较低的成本及较高的效率，所以一台蒸汽轮机所对应的槽式集热器面积往往是数平方公里至数十平方公里。要么需要精密的定日镜在数公里外将太阳光投射到塔顶的吸热头（塔式），要么需要数十公里长的吸热管和传热管道传送热能（槽式），这都在实际中存在热传输损失大、设备造价高等问题。同时，这些发电系统需要较为平坦的土地，并需要一定的水源，这都与期望在荒漠地带大规模利用太阳能的实际情况相矛盾。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是克服上述塔式与槽式CSP系统及斯特林发动机的上述缺点及技术的不足，提供一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统。

技术方案：本实用新型提供的一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统，由导热工质回路、冷却回路和有机工质回路组成；所述导热工质回路包括燃料互补锅炉以及依次连接成环的蓄热器、导热工质泵、集热器()和蒸发器，所述燃料互补锅炉的两端分别与集热器()的两端连接；所述冷却回路包括依次连接成环的冷却塔、水泵和冷凝器；所述有机朗肯循环的有机工质回路包括依次连接成环的工质罐、工质泵、蒸发器、热功转换装置、冷凝器。

作为优选，所述导热工质回路内采用导热油、乙二醇或水作为导热工质。

作为另一种优选，所述的蓄热器为盛装导热工质的容器或带有换热管道的固体相变储热容器，蓄热器外部用保温材料包裹保温。

作为另一种优选，所述集热器()为平板式太阳能集热器、真空管式太阳能集热器或热管式太阳能集热器。

作为另一种优选，所述真空管式太阳能集热器为U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器或直流式真空管集热器。

作为另一种优选，所述集热器由一组串联的集热管组成。串联集热管能够获得更高的集热温度及效率，并实现满足集热要求的大面积集热。

作为另一种优选，所述蒸发器的蒸发温度为30℃－100℃之间。

作为另一种优选，所述的燃料互补锅炉采用天然气、煤气、石油液化气、沼气或秸秆作为生物质燃料。

作为另一种优选，所述的冷却回路为水冷回路或风冷回路。