一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统的制作方法

1.本实用新型属于光热发电技术领域，具体涉及一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统。

背景技术：

2.太阳能光热发电是一种可再生能源技术手段，由于其可以配备储能系统，实现连续发电，因而可与火力发电相媲美，具有作为基础电力的潜力。储能系统在光热发电系统中具有非常重要的作用，目前常用的储能方式为熔盐储能技术，以及早期应用在光热发电的水/蒸汽储能技术。
3.熔盐储能具有流动性好，寿命长，储热温度高，适用于高温发电等优点，但熔盐属于危化品，使用受限制较大，且熔盐价格逐年上涨，给光热发电项目带来不小的经济负担；水/蒸汽储能能够直接推动汽轮机做功，无需换热系统，价格便宜，但水/蒸汽储能温度低，一般不超过250℃，发电效率低，经济性较差。因此需要开发一种新型的光热发电储能系统，解决熔盐储能和水储能系统存在的问题。

技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提出了一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，能够保留熔盐储能的高温储能优点，适用于高温光热发电，也可减少熔盐的用量，降低储能系统的投资成本。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
6.本实用新型提供了一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，包括：
7.集热系统，用于将太阳的能量收集并传递给熔盐介质；
8.熔盐储能系统，用于熔盐介质储存热量，包括高温熔盐罐和低温熔盐罐，所述低温熔盐罐通过低温熔盐管道一接入集热系统的输入端，所述集热系统的输出端通过高温熔盐管道与高温熔盐罐连接；
9.换热系统，用于熔盐和水之间的热量交换，包括换热器，所述换热器通过高温熔盐管道分别与集热系统和高温熔盐罐连接，所述换热器通过低温熔盐管道二与低温熔盐罐连接；
10.水储能系统，用于水储存热量，包括高温水罐和低温水罐，所述高温水罐通过高温饱和水管道一、过热蒸汽管道与换热器连接，所述低温水罐通过低温水管道一与换热器连接，所述高温水罐通过高温饱和水管道二、低温水管道一与换热器连接；
11.以及发电系统，用于将热能转化为电能，所述换热器还通过过热蒸汽管道接入发电系统的输入端，所述发电系统的输出端通过低温水管道二与低温水罐连接。
12.进一步地，所述集热系统为塔式集热系统、槽式集热系统或者菲涅尔式集热系统。
13.进一步地，所述塔式集热系统包括定日镜和集热塔，太阳光经定日镜反射照向集热塔进行太阳能热量收集；所述集热塔分别与低温熔盐管道一和高温熔盐管道连接。
14.进一步地，所述熔盐储能系统还包括高温熔盐泵、低温熔盐泵、阀门一和阀门二，所述低温熔盐泵安装在靠近低温熔盐罐的低温熔盐管道一上，所述高温熔盐罐分别通过高温熔盐入口支管和高温熔盐出口支管接入高温熔盐管道，所述高温熔盐入口支管上设置有阀门一，所述高温熔盐出口支管上设置有高温熔盐泵，所述高温熔盐入口支管和高温熔盐出口支管之间的高温熔盐管道上设置有阀门二。
15.进一步地，所述水储能系统还包括高温水泵、低温水泵、减温减压器、阀门三和阀门四；所述低温水泵和阀门三安装在靠近低温水罐的低温水管道一上，所述高温水泵安装在靠近高温水罐的高温饱和水管道二上，所述高温饱和水管道二与低温水管道一的连接点在阀门三的出水口侧；所述减温减压器一端通过高温饱和水管道一与高温水罐连接，另一端通过阀门四接入过热蒸汽管道。
16.进一步地，所述水储能系统还包括补水泵，所述补水泵与低温水罐的下端连接。
17.进一步地，所述发电系统包括汽轮机、冷却塔和与汽轮机连接的发电机，所述汽轮机通过过热蒸汽管道与换热器连接，所述汽轮机通过热水管道与冷却塔连接，所述冷却塔通过低温水管道二与低温水罐连接。
18.进一步地，所述熔盐介质为二元熔盐、三元熔盐或者多元低熔点熔盐。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
20.1、目前单纯的熔盐储能系统随着熔盐材料价格的上涨，其成本也越来越高，而水/蒸汽储能系统因储能温度低，导致发电效率低，经济性差。因此，本实用新型采用熔盐+水储能的方案，可以保留熔盐储能的流动性好、储热能力强、使用寿命长、储热温度高、适用于高温发电等优点；同时采用一部分高温饱和水储能，能够减少熔盐的使用量，降低熔盐材料成本和储能系统的成本。
21.2、高温水罐中存储的高温饱和水量刚好满足汽轮机在储能系统放热期间发电所需的蒸汽量，而高温熔盐罐中存储的高温熔盐的储热量刚好能够将所有高温饱和水加热变成过热蒸汽，两者之间达到一个平衡状态，能够最大程度提高系统效率，降低系统成本。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统的结构示意图。
23.图中序号所代表的含义为：
24.1.高温熔盐罐，2.低温熔盐罐，3.低温熔盐管道一，4.高温熔盐管道，5.换热器，6.低温熔盐管道二，7.高温水罐，8.低温水罐，9.高温饱和水管道一，10.过热蒸汽管道，11.低温水管道一，12.高温饱和水管道二，13.低温水管道二，14.定日镜，15.集热塔，16.高温熔盐泵，17.低温熔盐泵，18.阀门一，19.阀门二，20.高温熔盐入口支管，21.高温熔盐出口支管，22.高温水泵，23.低温水泵，24.减温减压器，25.阀门三，26.阀门四，27.补水泵，28.汽轮机，29.冷却塔，30.发电机，31.热水管道，32.高温熔盐，33.低温熔盐，34.高温饱和水，35.低温水。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实
用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.如图1所示，本实施例的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统包括集热系统、熔盐储能系统、换热系统、水储能系统和发电系统。集热系统用于将太阳的能量收集并传递给熔盐介质，可以为塔式集热系统、槽式集热系统或者菲涅尔式集热系统，本实施例采用塔式集热系统，包括定日镜14和集热塔15，太阳光经定日镜14反射照向集热塔15进行太阳能热量收集。熔盐储能系统包括高温熔盐罐1、低温熔盐罐2、高温熔盐泵16、低温熔盐泵17、阀门一18和阀门二19，熔盐储能系统用于熔盐介质储存热量；换热系统包括熔盐-水换热器5，换热系统用于熔盐和水之间的热量交换，冷水流经换热器5后与高温熔盐32换热产生过热蒸汽；水储能系统包括高温水罐7、低温水罐8、高温水泵22、低温水泵23、减温减压器24、阀门三25、阀门四26和补水泵27，可选的，低温水罐8可以是罐体、箱体或者水池，水储能系统用于水储存热量；发电系统包括汽轮机28、发电机30和冷却塔29，汽轮机28与发电机30连接，发电系统用于将热能转化为电能。太阳光经定日镜14反射照向集热塔15，低温熔盐33流经集热塔15被加热成高温熔盐32，一部分高温熔盐32进入高温熔盐罐1储能，另一部分流向换热器5与冷水换热，产生的过热蒸汽一部分流向汽轮机28进行发电做功，另一部分流向减温减压器24变为高温饱和水34，然后进入高温水罐7进行储能。
27.低温熔盐罐2通过低温熔盐管道一3接入集热塔15的输入端，集热塔15的输出端一路通过高温熔盐管道4与换热器5连接，集热塔15的输出端另一路通过高温熔盐管道4、高温熔盐入口支管20与高温熔盐罐1连接，高温熔盐罐1通过高温熔盐出口支管21、高温熔盐管道4与换热器5连接，换热器5通过低温熔盐管道二6与低温熔盐罐2连接。
28.低温熔盐泵17安装在靠近低温熔盐罐2的低温熔盐管道一3上，阀门一18安装在高温熔盐入口支管20上，高温熔盐泵16安装在高温熔盐出口支管21上，阀门二19安装在高温熔盐入口支管20和高温熔盐出口支管21之间的高温熔盐管道4上。阀门一18和阀门二19用于控制高温熔盐32的流动方向。
29.低温水罐8通过低温水管道一11与换热器5连接，换热器5的输出端一路通过过热蒸汽管道10、阀门四26与减温减压器24的一端连接，减温减压器24的另一端通过高温饱和水管道一9与高温水罐7连接，当阀门四26打开时，过热蒸汽经过减温减压器24变为高温饱和水34流入高温水罐7进行储能；高温水罐7通过高温饱和水管道二12、低温水管道一11与换热器5连接。换热器5的输出端另一路通过过热蒸汽管道10与汽轮机28连接，汽轮机28通过热水管道31与冷却塔29连接，冷却塔29通过低温水管道二13与低温水罐8连接。
30.低温水泵23和阀门三25安装在靠近低温水罐8的低温水管道一11上，低温水泵23用于将低温水35抽出送往换热器5进行换热产生过热蒸汽；高温水泵22安装在靠近高温水罐7的高温饱和水管道二12上，高温饱和水管道二12与低温水管道一11的连接点在阀门三25的出水口侧，高温水泵22用于将高温饱和水34抽出送往换热器5进行换热产生过热蒸汽。补水泵27与低温水罐8的下端连接，用于向低温水罐8注入低温水35。
31.优选的，所述熔盐介质为二元熔盐、三元熔盐或者多元低熔点熔盐。
32.高温熔盐罐1中存储的高温熔盐32的储热量应满足将全部高温饱和水34加热成过热蒸汽所需的热量；高温水罐7中存储的高温饱和水量应满足汽轮机28在储能系统放热期间发电所需的蒸汽总量。两者之间达到一个平衡状态，能够最大程度提高系统效率，降低系
统成本。
33.工作原理如下：
34.白天系统蓄热时，阀门一18、阀门二19、阀门三25和阀门四26打开，高温熔盐泵16关闭，低温熔盐泵17开启，高温水泵22关闭，低温水泵23开启，低温熔盐泵17将低温熔盐罐2中的低温熔盐33抽出，经低温熔盐管道一3送入集热塔15进行加热，加热后的高温熔盐32经阀门一18和阀门二19，分别进入高温熔盐罐1和换热器5，换热后的低温熔盐33经低温熔盐管道二6再次进入低温熔盐罐2；低温水泵23将低温水罐8中的低温水35抽出，经低温水管道一11送入换热器5，产生的过热蒸汽一部分经过阀门四26进入减温减压器24，生成的高温饱和水34进入到高温水罐7中进行储能，另一部分过热蒸汽经过过热蒸汽管道10进入汽轮机28，带动发电机30进行发电，做功后的热水经热水管道31进入冷却塔29，冷却后的低温水35经低温水管道二13再次进入低温水罐8，此时，系统可以同时实现储能和发电。
35.夜间系统放热时，阀门一18、阀门二19、阀门三25和阀门四26关闭，高温熔盐泵16开启，低温熔盐泵17关闭，高温水泵22开启，低温水泵23关闭，高温熔盐罐1中的高温熔盐32被高温熔盐泵16抽出，经高温熔盐出口支管21、高温熔盐管道4送入换热器5中，换热后的低温熔盐33经低温熔盐管道二6进入低温熔盐罐2；高温水罐7中的高温饱和水34被高温水泵22抽出，经高温饱和水管道二12、低温水管道一11送入换热器5中，产生过热蒸汽经过热蒸汽管道10进入汽轮机28，带动发电机30进行发电，做功后的热水经热水管道31进入冷却塔29，冷却后的低温水35经低温水管道二13进入低温水罐8，此时，系统可以实现夜间连续发电。
36.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的
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一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
37.最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，包括：集热系统，用于将太阳的能量收集并传递给熔盐介质；熔盐储能系统，用于熔盐介质储存热量，包括高温熔盐罐和低温熔盐罐，所述低温熔盐罐通过低温熔盐管道一接入集热系统的输入端，所述集热系统的输出端通过高温熔盐管道与高温熔盐罐连接；换热系统，用于熔盐和水之间的热量交换，包括换热器，所述换热器通过高温熔盐管道分别与集热系统和高温熔盐罐连接，所述换热器通过低温熔盐管道二与低温熔盐罐连接；水储能系统，用于水储存热量，包括高温水罐和低温水罐，所述高温水罐通过高温饱和水管道一、过热蒸汽管道与换热器连接，所述低温水罐通过低温水管道一与换热器连接，所述高温水罐通过高温饱和水管道二、低温水管道一与换热器连接；以及发电系统，用于将热能转化为电能，所述换热器还通过过热蒸汽管道接入发电系统的输入端，所述发电系统的输出端通过低温水管道二与低温水罐连接。2.根据权利要求1所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述集热系统为塔式集热系统、槽式集热系统或者菲涅尔式集热系统。3.根据权利要求2所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述塔式集热系统包括定日镜和集热塔，太阳光经定日镜反射照向集热塔进行太阳能热量收集；所述集热塔分别与低温熔盐管道一和高温熔盐管道连接。4.根据权利要求1所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述熔盐储能系统还包括高温熔盐泵、低温熔盐泵、阀门一和阀门二，所述低温熔盐泵安装在靠近低温熔盐罐的低温熔盐管道一上，所述高温熔盐罐分别通过高温熔盐入口支管和高温熔盐出口支管接入高温熔盐管道，所述高温熔盐入口支管上设置有阀门一，所述高温熔盐出口支管上设置有高温熔盐泵，所述高温熔盐入口支管和高温熔盐出口支管之间的高温熔盐管道上设置有阀门二。5.根据权利要求1所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述水储能系统还包括高温水泵、低温水泵、减温减压器、阀门三和阀门四；所述低温水泵和阀门三安装在靠近低温水罐的低温水管道一上，所述高温水泵安装在靠近高温水罐的高温饱和水管道二上，所述高温饱和水管道二与低温水管道一的连接点在阀门三的出水口侧；所述减温减压器一端通过高温饱和水管道一与高温水罐连接，另一端通过阀门四接入过热蒸汽管道。6.根据权利要求5所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述水储能系统还包括补水泵，所述补水泵与低温水罐的下端连接。7.根据权利要求1所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述发电系统包括汽轮机、冷却塔和与汽轮机连接的发电机，所述汽轮机通过过热蒸汽管道与换热器连接，所述汽轮机通过热水管道与冷却塔连接，所述冷却塔通过低温水管道二与低温水罐连接。8.根据权利要求1所述的基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，其特征在于，所述熔盐介质为二元熔盐、三元熔盐或者多元低熔点熔盐。

技术总结

本实用新型属于光热发电技术领域，具体涉及一种基于熔盐储能和水储能的光热发电系统，包括集热系统、熔盐储能系统、换热系统、水储能系统和发电系统。太阳光经定日镜反射照向集热塔，低温熔盐流经集热塔被加热成高温熔盐，一部分高温熔盐进入高温熔盐罐储能，另一部分流向换热器与冷水换热，产生的过热蒸汽一部分流向汽轮机进行发电做功，另一部分流向减温减压器变为高温饱和水，然后进入高温水罐进行储能。目前单纯的熔盐储能系统随着熔盐材料价格的上涨，其成本也越来越高，而水/蒸汽储能系统因储能温度低，导致发电效率低，本实用新型能够保留熔盐储能的高温储能优点，适用于高温光热发电，也可减少熔盐的用量，降低储能系统的投资成本。投资成本。投资成本。