(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.09.17
C N 104047818
A (21)申请号 201410291169.7
(22)申请日 2014.06.26
F03G 6/00(2006.01)
H02J 3/32(2006.01)
F24J 2/34(2006.01)
(71)申请人威胜集团有限公司
地址410205 湖南省长沙市岳麓区长沙高新
技术开发区桐梓坡西路468号
(72)发明人胡楷 郑小平 张玘
(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所
43001
代理人周咏
米中业
(54)发明名称
太阳能光热发电系统及储能方法
(57)摘要
本发明公开了一种太阳能光热发电系统及储
高温储存罐中，并为该液态金属电池增加了并网
变流器和换热装置，与传统储热系统共同构成电
能热能同储发电系统，节省了电池单独安装成本
和储热工质成本，还能增加更多的储热容量。本发
明的储热系统可为液态金属电池提供必须的高温
工作环境；电网电能供大于需时液态金属电池充
电，液态金属电池可作为发热元件将电网多余电
能转换成热能储存下来，调节电网供需矛盾。本发
明同时储存热能和电能大大提高了发电系统的运
行模式灵活性，创造更多运行模式，满足电网及供
电需求。
(51)Int.Cl.
权利要求书2页 说明书5页 附图3页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书5页 附图3页(10)申请公布号CN 104047818 A
1.一种太阳能光热发电系统，其特征在于，包括储电系统和储热系统；
储电系统包括两个液态金属电池和并网变流器，两液态金属电池串联形成电池组，所述电池组与并网变流器的直流侧电容器并联相接，并网变流器与电网连接；
放置于高温储存罐中的液态金属电池为高温液态金属电池，放置于低温储存罐中的液态金属电池为低温液态金属电池；
储热系统包括太阳能光热收集器、高温储存罐、所述高温液态金属电池本体、低温储存罐、蒸汽发生器、蒸汽轮机组、发电机和储热工质；储热工质被太阳能光热收集器加热后进入高温储存罐中，释放热能后变成低温工质进入低温储存罐，等待被再次加热；低温的储热工质通过高温液态金属电池本体再次加热，变成高温的储热工质；高温的储热工质储存的热能通过蒸汽发生器为蒸汽轮机发电系统提供高温高压蒸汽，推动蒸汽轮机组及发电机发电，发电机与电网连接。
2.根据权利要求1的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述液态金属电池的浸没在所述储热工质中的电池电极增加绝缘保护，防止所述电池短路或漏电。
3.根据权利要求1的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述液态金属电池采用电池电极金属的沸点高于所述储热工质的最高工作温度且其电池电极金属的熔点低于所述储热工质的最低工作温度的液态金属电池；所述高温液态金属电池本体以显热方式储热，该电池本体配备有将储存的热能输入或输出该电池本体的换热装置。
4.根据权利要求1的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述储热工质采用液态工质或固态工质。
5.根据权利要求1的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述并网变流器采用电压源型变流器。
6.根据权利要求1的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述并网变流器采用具有电能双向流动的变流器，在电网电能多余或电价较低时为所述高温液态金属电池和低温液态金属电池充电，在电网电能短缺或电价较高时将所述高温液态金属电池中存储的电能回馈至电网。
7.一种太阳能光热发电系统的储能方法，包括如下步骤：
在起始工作状态或者储热系统储存的热能释放完毕后，高温储存罐是空的，且高温液态金属电池本体也降低到了其最低工作温度，所有的储热工质都存放在低温储存罐中；
白天太阳光能供给充沛条件下，低温储热工质经过太阳能光热收集器加热，变成高温储热工质储存在高温储存罐中，同时高温储热工质把高温液态金属电池本体加热至高温状态；高温储热工质储热过程与蒸汽轮机组发电能同时进行；
夜晚或用电高峰条件下，储热系统储存的热能开始释放并经蒸汽轮机组转换成电能向电网馈送；首先释放的是高温储热工质储存的热能，高温储热工质通过蒸汽发生器产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机组运转，释放热能后储热工质温度降低，变成低温储热工质回流到低温储存罐储存起来；当高温储存罐中储
热工质数量接近于零时，高温液态金属电池本体中储存的热能并未释放出来，该电池保持高温状态，通过泵送装置再次将低温储存罐中的部分储热工质泵入该高温液态金属电池本体内的管道，低温储热工质能重新加热成高温储热工质，重新加热的高温储热工质通过蒸汽发生器产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机组发电。
8.根据权利要求7所述的太阳能光热发电系统的储能方法，其特征在于，所述储电系统能脱离光热发电系统控制，独立接受电网调度进行充放电操作；当电网无法吸纳所述太阳能光热发电系统发出的电能时，多余电能通过并网变流器为所述液态金属电池充电；当所述太阳能光热发电系统发出的电能不能满足电网供电需求时，所述液态金属电池储存的电能通过并网逆变器馈入电网。
9.根据权利要求7所述的太阳能光热发电系统的储能方法，其特征在于，所述高温液态金属电池在光照长期不足或储热工质储热效率降低时能作为发热元件，将电网电能转化成热能，用于将低温储热工质加热成高温储热工质储存能量。
太阳能光热发电系统及储能方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种太阳能光热发电系统及储能方法。
背景技术
[0003] 现有的太阳能光热发电系统中的储热系统通常配置两个储存罐，分别存放高温工质和低温工质。储热系统储存的热能，来源于太阳能聚光装置，低温工质被加热后进入高温储存罐待用；在太阳能不足或者缺失时高温工质能够继续为汽轮机提供高温蒸汽以供发电使用；经过热交换后储热工质的温度降低，进入低温罐等待被重新加热。这种储能系统以储热为主，其储热工质只能储存热能，不能储存电能，工作模式限于日间储能-夜间放能模式，能量只能以电能型式馈入电网，不能双向流动。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种既能存储热能又能存储电能的太阳能光热发电系统及储能方法。
[0005] 本发明提供的这种太阳能光热发电系统，包括储电系统和储热系统；
储电系统包括两个液态金属电池和并网变流器，两液态金属电池串联形成电池组，所述电池组与并网变流器的直流侧电容器并联相接，并网变流器与电网连接；
放置于高温储存罐中的液态金属电池为高温液态金属电池，放置于低温储存罐中的液态金属电池为低温液态金属电池；
储热系统包括太阳能光热收集器、高温储存罐、所述高温液态金属电池本体、低温储存罐、蒸汽发生器、蒸汽轮机组、发电机和储热工质；储热工质被太阳能光热收集器加热后进入高温储存罐中，释放热能后变成低温工质进入低温储存罐，等待被再次加热；低温的储热工质通过高温液态金属电池本体再次加热，变成高温的储热工质；高温的储热工质储存的热能通过蒸汽发生器为蒸汽轮机发电系统提供高温高压蒸汽，推动蒸汽轮机组及发电机发电，发电机与电网连接。
[0006] 所述液态金属电池的浸没在所述储热工质中的电池电极增加绝缘保护，防止所述电池短路或漏电。
[0007] 所述液态金属电池采用电池电极金属的沸点高于所述储热工质的最高工作温度且其电池电极金属的熔点低于所述储热工质的最低工作温度的液态金属电池；所述高温液态金属电池本体以显热方式储热，该电池本体配备有将储存的热能输入或输出该电池本体的换热装置。
[0008] 所述储热工质采用液态工质或固态工质。
[0009] 所述并网变流器采用电压源型变流器。
[0010] 所述并网变流器采用具有电能双向流动的变流器，在电网电能多余或电价较低时
为所述高温液态金属电池和低温液态金属电池充电，在电网电能短缺或电价较高时将所述高温液态金属
电池中存储的电能回馈至电网。
[0011] 一种太阳能光热发电系统的储能方法，包括如下步骤：
在起始工作状态或者储热系统储存的热能释放完毕后，高温储存罐是空的，且高温液态金属电池本体也降低到了其最低工作温度，所有的储热工质都存放在低温储存罐中；
白天太阳光能供给充沛条件下，低温储热工质经过太阳能光热收集器加热，变成高温储热工质储存在高温储存罐中，同时高温储热工质把高温液态金属电池本体加热至高温状态；高温储热工质储热过程与蒸汽轮机组发电能同时进行；
夜晚或用电高峰条件下，储热系统储存的热能开始释放并经蒸汽轮机组转换成电能向电网馈送；首先释放的是高温储热工质储存的热能，高温储热工质通过蒸汽发生器产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机组运转，释放热能后储热工质温度降低，变成低温储热工质回流到低温储存罐储存起来；当高温储存罐中储热工质数量接近于零时，高温液态金属电池本体中储存的热能并未释放出来，该电池保持高温状态，通过泵送装置再次将低温储存罐中的部分储热工质泵入该高温液态金属电池本体内的管道，低温储热工质能重新加热成高温储热工质，重新加热的高温储热工质通过蒸汽发生器产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机组发电；
所述储电系统能脱离光热发电系统控制，独立接受电网调度进行充放电操作；当电网无法吸纳所述太阳能光热发电系统发出的电能时，多余电能通过并网变流器为所述液态金属电池充电；当所述太阳能光热发电系统发出的电能不能满足电网供电需求时，所述液态金属电池储存的电能通过并网逆变器馈入电网。
[0012] 所述高温液态金属电池在光照长期不足或储热工质储热效率降低时能作为发热元件，将电网电能转化成热能，用于将低温储热工质加热成高温储热工质储存能量。[0013] 本发明的液态金属电池可用于电能的存储。本发明将液态金属电池本体组串以后放置在储热系统的储热工质储存罐罐体内部，还可将可显热储热的高温液态金属电池的本体作为储热工质，放置于高温储存罐中，并为该液态金属电池增加了并网变流器和换热装置，存储电能的同时还可存储部分热能，与储热系统共同构成电能-热能同储发电系统，节省了电池单独安装成本和储热工质成本，还能够增加更多的储热容量。本发明的储热系统可以为液态金属电池提供必须的高温工作环境；电网电能供大于需时液态金属电池充电，液态金属电池甚至可以作为发热元件将电网多余电能转换成热能储存下来，调节电网供需矛盾。本发明同时储存热能和电能大大提高了发电系统的运行模式灵活性，创造更多运行模式，满足电网及供电需求。
附图说明
[0014] 图1是本发明的结构示意图。
[0015] 图2是本发明的储电系统结构示意图。
[0016] 图3是本发明的储热系统结构示意图。
具体实施方式
[0017] 如图1所示，本发明包括储电系统和储热系统。
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