[发明专利]小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统及方法，涉及新能源与可再生能源应用领域，小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统包括核反应堆发电系统、塔式太阳能发电系统和热量补偿系统；核反应堆发电系统和塔式太阳能发电系统均采用超临界二氧化碳布雷顿循环系统高效发电；核反应堆发电系统中的熔盐池储存来自模块化反应堆的高温热量，多级温度热量用于发电和补偿塔式太阳能发电系统所需热量；本发明既能实现能量的高效利用，也能提高塔式太阳能发电系统的稳定性，并且适合应用于缺水地区，有利于可再生能源的发展，助力碳达峰和碳中和。

技术领域

本发明涉及新能源与可再生能源应用领域，具体涉及一种小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统及方法。

背景技术

要推动能源体系绿色低碳转型，提升可再生能源的利用比例，需要因地制宜发展水能、地热能、风能和太阳能等。其中，太阳能光热发电已成为可再生能源利用的一个重要方向，光热发电的最大优势在于电力输出较为平稳，因其可靠的储能配置使其可在夜间持续发电，其主要形式包括槽式、塔式和碟式三种系统。塔式太阳能发电系统的熔盐工质温度一般高于500℃，可以匹配水蒸汽朗肯循环系统，但该系统对水需求量较大，不适合应用于缺水地区。此外，在遇到长时间的阴天时，塔式太阳能发电系统便不能平稳运行，因此需要进一步提升该系统的供电的稳定性和可靠性。

21世纪初，橡树岭国家实验室提出了熔盐冷却的固体燃料反应堆，即氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor，FHR)，氟盐只作为冷却剂，并不作为裂变燃料。FHR有机结合了高温气冷堆的高温高燃耗燃料技术、熔盐堆的高温低压熔盐冷却技术和液态金属冷却快堆的非能动安全技术，进一步提高了反应堆运行的安全性和经济性，在众多反应堆堆型中优势凸显。其中小型FHR的应用更为灵活，其堆芯出口温度接近700℃，可以匹配超临界二氧化碳布雷顿循环系统，提高系统发电效率。但其高温热量在提高系统发电效率的同时也应具有其他多级利用，从而提高小型FHR的经济性。因此，需要设计小型 FHR的多级多用途应用方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统及方法，利用熔盐池的多级高温热量，小型氟盐冷却高温堆联合塔式太阳能发电，既能实现能量的高效利用，也能进一步提高塔式太阳能发电的稳定性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种小型氟盐冷却高温堆和塔式太阳能联合发电系统，包括核反应堆发电系统、塔式太阳能发电系统和热量补偿系统；

所述核应堆发电系统包括模块化反应堆1、二回路熔盐泵2、熔盐池3、熔盐池温度监测系统4、熔盐池温度测量系统5、FLiNaK-CO₂换热器6和核反应堆-超临界二氧化碳布雷顿循环系统7；模块化反应堆1出口与熔盐池3入口相连，熔盐池3出口与二回路熔盐泵2入口相连，二回路熔盐泵2出口与模块化反应堆1 入口相连；熔盐池温度测量系统5和FLiNaK-CO₂换热器6位于熔盐池3中，熔盐池温度监测系统4位于熔盐池3外并与熔盐池温度测量系统5相连，FLiNaK-CO₂换热器6冷侧与核反应堆-超临界二氧化碳布雷顿循环系统7相连，核反应堆-超临界二氧化碳布雷顿循环系统7中发电装置与电网9相连；