[发明专利]一种耦合温差发电的布雷顿循环发电系统及运行方法

说明书

本发明公开了一种耦合温差发电的布雷顿循环发电系统及运行方法，主要应用于核电、太阳能等新型动力循环发电领域中。该系统包含高温热源、分离阀、温差发电系统、蓄电池、汇集三通阀、透平、回热器、冷却器和压缩机。本发明系统包含三种运行方式，通过调整分流阀开度，匹配两种发电模块的输出功率，使系统在不同负荷要求下按照温差发电、布雷顿循环发电、混合发电三种方式运行，提高了系统的变负荷灵活性，实现了全工况自适应运行。

技术领域

本发明涉及一种布雷顿循环系统，特别涉及一种耦合温差发电的布雷顿循环发电系统及运行方法。

背景技术

布雷顿循环系统相对于传统的蒸汽朗肯循环，具有循环效率高、系统结构紧凑等优势，广泛适用于燃煤发电、核电和太阳能光热发电等领域。工质经过压缩机升压、高温热源加热、透平膨胀做功、回热器和冷却器定压放热，完成一次布雷顿循环，将高温工质蕴含的热能转化为机械能。然而在循环系统低负荷运行过程中，由于实际流量远小于系统的设计流量，导致压缩机和透平偏离设计点工作，效率下降，进而导致布雷顿循环系统热效率下降，不利于能量的高效利用。在复杂运行的情况下，外界对系统负荷需求的频繁变化，对循环系统灵活性提出了更高的要求。

发明内容

本发明是为了解决布雷顿循环系统在低负荷运行时效率较低，系统负荷频繁变化带来的灵活性问题，现提供一种耦合温差发电的布雷顿循环发电系统及运行方法，能够实现多种负荷下全工况自适应灵活运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耦合温差发电的布雷顿循环发电系统，包括：温差发电系统1、蓄电池2、压缩机3、回热加热器4、高温热源5、分离阀6、透平7、发电机8、汇集三通阀9和冷却器10；

高温热源5的出口端连接分离阀6的入口端，分离阀6将进入温差发电系统1的高温工质分离出来，并从分离阀6的第一出口6.1输送至温差发电系统1的入口端，温差发电系统1的出口端连接汇集三通阀9的第二入口9.2，温差发电系统1的低温侧通入冷却水冷却，冷却水流向与高温工质流向相反，在温差发电系统1内部形成温差并产生电流，产生的电能储存在蓄电池2中。

分离阀6的第二出口6.2连接透平7的进口端，透平7的出口端连接汇集三通阀9的第一入口9.1，透平7用于带动发电机8产生电能，汇集三通阀9连接回热加热器4高温侧入口端，回热加热器4用于回收透平7与温差发电系统1排出工质的余热，加热压缩机3出口工质，回热加热器4高温侧出口端连接冷却器10入口端，冷却器用于冷却工质，减小压缩机耗功，冷却器10出口端连接压缩机3入口端，压缩机3用于提高工质压力，压缩机3出口端连接回热加热器4低温侧入口端，回热加热器4低温侧出口端连接高温热源5入口端。

本发明所述的耦合温差发电的布雷顿循环发电系统，通过分流阀6改变工质在不同发电系统间的流量分配，系统可以在不同负荷需求下启用不同的运行模式。本出系统共有三种运行方式：(一)、在较低负荷需求条件下，利用高温热源5加热少量循环工质，停用布雷顿循环透平7和回热加热器4，利用温差发电系统1输出少量电能；(二)、中高负荷需求条件下，单独启用布雷顿循环，利用工质推动透平7带动发电机8发电；(三)、在有变负荷需求时，同时启用温差发电系统1和布雷顿循环系统发电，当负荷需求波动变化时，通过改变分流阀6开度，改变流入温差发电系统1的工质流量，利用温差发电的快速响应特性，实现循环功率的快速变化。