專利名稱：提高太陽能熱電站凈電力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱電站的應(yīng)用，其基于通過熱流體和隨后產(chǎn)生的蒸汽捕獲能量以用于通過蒸汽渦輪機和發(fā)電機產(chǎn)生電能。
背景技術(shù)：
太陽能熱電站根據(jù)確定的太陽輻射條件設(shè)計，因此在輻射條件較大的情況下，因為將超出渦輪機和發(fā)電機的功率，所以該系統(tǒng)不能將所有可利用的太陽熱能轉(zhuǎn)化為電力。 因而，在高輻射集熱器的情況下，這些類型的電站具有某種調(diào)節(jié)系統(tǒng)以使部分集熱器停止工作。另一方面，蒸汽渦輪機和發(fā)電機都不能向電網(wǎng)釋放超出其設(shè)計功率的功率，然而，一部分電力消耗在驅(qū)動輔助設(shè)備上。另外，這些電站的特征在于用于泵送熱流體和向蒸汽發(fā)生器供水的能量消耗非常大。在目前的電站中，所有泵都由電動馬達驅(qū)動，其中一些電動馬達具有變速器。因此，在太陽輻射大于設(shè)計輻射的周期中，因為一部分集熱器停止工作，所以太陽場能未得到充分利用，而另一方面，大量的電能被輔助設(shè)備消耗掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及提高向電網(wǎng)輸電的包括多個非常耗電的輔助設(shè)備泵的太陽能熱電站凈電力的方法。在一年的大部分時間，太陽輻射比設(shè)計輻射，即比產(chǎn)生足以達到電站最大電力的蒸汽所必需的輻射大。因此，在這段時間里，一部分太陽能集熱器必須停止工作。所提出的方法以更有效的方式利用太陽場，其利用這些本要停止工作的集熱器來產(chǎn)生額外的蒸汽并驅(qū)動電站的輔助設(shè)備泵。因而，在高輻射的這段時間里，凈電力將因輔助設(shè)備對電力消耗的降低而變大。為了上述目的，蒸汽渦輪機(渦輪泵)以一種更直接的方式利用電站中產(chǎn)生的熱能來驅(qū)動輔助設(shè)備泵，從而降低輔助設(shè)備的電力消耗，并因此在電網(wǎng)接口中獲得更大的凈電力。根據(jù)本發(fā)明的其它特征熱流體泵由蒸汽渦輪機驅(qū)動。向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵由蒸汽渦輪機驅(qū)動。向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵和熱流體泵由蒸汽渦輪機驅(qū)動。


為了對所給的說明書進行補充，并且為了有助于更好地理解本發(fā)明的特征，附上一組圖作為所述說明書的組成部分，其中下面描述的是例舉性的而非限制性的特征圖1示出了太陽能熱電站的簡化圖，其中泵是電動操作的；僅考慮了熱流體泵和向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵，其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發(fā)生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調(diào)節(jié)閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發(fā)電機⑶冷凝器(9)向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(10)主變壓器(11)電網(wǎng)(12)輔助設(shè)備變壓器(13)電動馬達(14)電動馬達變速器圖2示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中主泵通過蒸汽渦輪機來操作，其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器(3)蒸汽發(fā)生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調(diào)節(jié)閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發(fā)電機(8)冷凝器(9)向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(10)主變壓器(11)電網(wǎng)(12)輔助設(shè)備變壓器(15)驅(qū)動熱流體泵的蒸汽渦輪機(16)驅(qū)動向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵的蒸汽渦輪機圖3示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中熱流體泵通過蒸汽渦輪機來操作， 其中(1)太陽能集熱器(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器(3)蒸汽發(fā)生器，熱流體熱和蒸汽交換器(4)熱流體泵(5)熱流體調(diào)節(jié)閥(6)主蒸汽渦輪機(7)發(fā)電機(8)冷凝器(9)向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵
(10)主變壓器(11)電網(wǎng)(12)輔助設(shè)備變壓器(13)電動馬達(14)電動馬達變速器(15)驅(qū)動熱流體泵的蒸汽渦輪機圖4示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中主泵通過蒸汽渦輪機來操作，所述蒸汽渦輪機被供應(yīng)有從主渦輪機抽取的蒸汽；其中(1)太陽能集熱器
(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發(fā)生器，熱流體熱和蒸汽交換器
(4)熱流體泵
(5)熱流體調(diào)節(jié)閥
(6)主蒸汽渦輪機
(7)發(fā)電機
(8)冷凝器
(9)向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵
(10)主變壓器
(11)電網(wǎng)
(12)輔助設(shè)備變壓器
(15)驅(qū)動熱流體泵的蒸汽渦輪機
(16)驅(qū)動向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵的蒸汽渦輪機
圖5示出了圖1的太陽能熱電站的簡化圖，其中熱流體泵通過蒸汽渦輪機來操作，
所述蒸汽渦輪機被供應(yīng)有從主渦輪機抽取的蒸汽；其中(1)太陽能集熱器
(2)天然氣或其它燃料的輔助燃燒器
(3)蒸汽發(fā)生器，熱流體熱和蒸汽交換器
(4)熱流體泵
(5)熱流體調(diào)節(jié)閥
(6)主蒸汽渦輪機
(7)發(fā)電機
(8)冷凝器
(9)向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵
(10)主變壓器
(11)電網(wǎng)
(12)輔助設(shè)備變壓器
(13)電動馬達
(14)電動馬達變速器
(15)驅(qū)動熱流體泵的蒸汽渦輪機
具體實施例方式本發(fā)明涉及提高太陽能熱電站凈電力的方法，其中更好地利用太陽能集熱器從而降低輔助設(shè)備的電消耗。電站較重要的的輔助設(shè)備由蒸汽渦輪機(渦輪泵)驅(qū)動，而非目前所用的電動馬達(馬達泵)驅(qū)動。該方式允許在高太陽輻射期間利用其它情況停止工作的太陽能集熱器的熱能。因此，按照目前的做法，必須控制渦輪機入口處的蒸汽壓力，從而調(diào)整運行的太陽能集熱器的數(shù)量，然而，由于輔助設(shè)備消耗更多的蒸汽，因此將啟動在其它情況下不工作的集熱器。利用蒸汽渦輪機驅(qū)動泵具有以下優(yōu)點利用以別的方式在高輻射的情況下不能用來產(chǎn)生電力的太陽熱能；在任何情況下，改善整體運行性能。該太陽能熱電站控制系統(tǒng)，在具有比設(shè)計輻射大的輻射的情況下，當發(fā)電機(7) 和渦輪機(6)達到它們的指定功率時，留下一些太陽能集熱器(1)不運行。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)目標是，在通過蒸汽渦輪機操作輔助設(shè)備泵時，能夠利用在高輻射期間不會被利用的熱能產(chǎn)生電力。另一方面，來自太陽能集熱器(1)的熱能在蒸汽發(fā)生器C3)中變成蒸汽，以在主蒸汽渦輪機(6)中改變成機械能，并且最終在發(fā)電機(7)中轉(zhuǎn)化成電能，部分電能通過主變壓器(10)輸?shù)诫娋W(wǎng)(11)。而發(fā)電機(7)產(chǎn)生的另一部分電能通過輔助設(shè)備變壓器(12)提供給輔助設(shè)備使用。在這類的電站中必須供應(yīng)能量的輔助設(shè)備中，作為更大功率泵的熱流體泵(4)和向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(9)因其功率而突出。因此，為了通過電動馬達(1 操作該電站的泵，來自太陽能集熱器的能量通過上述元件蒸汽發(fā)生器(3)、主蒸汽渦輪機(6)、發(fā)電機(7)、輔助設(shè)備變壓器(12)、電動馬達變速器(14)和電動馬達(1 經(jīng)受六次能量轉(zhuǎn)換。在驅(qū)動如本發(fā)明中提出的泵的情況下，來自太陽能集熱器(1)的能量在蒸汽發(fā)生器(3)中變成蒸汽，并且利用所產(chǎn)生的部分蒸汽來驅(qū)動蒸汽渦輪機(15、16)，所述蒸汽渦輪機(15、16)驅(qū)動熱流體泵(4)和向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(9)。因此，僅進行兩次能量轉(zhuǎn)換，因此獲得更好的操作性能，結(jié)果節(jié)約能量并使得從太陽能熱電站獲得更多的凈電力成為可能，包括比設(shè)計輻射低的太陽輻射周期。圖3中示出的本發(fā)明的實施例涉及借助蒸汽渦輪機對熱流體泵的操作，其中蒸汽從蒸汽發(fā)生器處獲得。圖5中示出的本發(fā)明的另一實施例涉及借助蒸汽渦輪機對熱流體泵的操作，其中蒸汽從主蒸汽渦輪機處抽取獲得。在這兩個實施例中，渦輪泵利用從太陽獲取的蒸汽形式的熱能操縱熱流體泵，所述蒸汽來自供給主蒸汽渦輪機相同的回路，或來自對其的抽取。如此，就能夠更好的利用太陽場產(chǎn)生電能。圖2和圖4中所示的本發(fā)明的其它實施例涉及蒸汽渦輪機對熱流體泵和向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵的操作。在這種情況下，蒸汽渦輪機、渦輪泵利用從太陽獲取的以蒸汽形式的熱能操縱熱流體泵和向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵，所述蒸汽來自供給主蒸汽渦輪機相同的回路，或來自對其的抽取。
權(quán)利要求
1.一種用于提高太陽能熱電站的凈電力的方法，所述太陽能熱電站包括多個輔助設(shè)備泵G、9)，其特征在于所述方法以更有效的方式使用太陽能集熱器，為此使用由于太陽輻射大于所述電站的設(shè)計輻射而不能用于發(fā)電的熱能產(chǎn)生額外的蒸汽以借助于蒸汽渦輪機 (15,16)驅(qū)動所述輔助設(shè)備泵G、9)，并且所述電站已經(jīng)發(fā)出其最大電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高太陽能熱電站的凈電力的方法，其特征在于熱流體泵(4)借助于蒸汽渦輪機(15)驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高太陽能熱電站的凈電力的方法，其特征在于向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(9)借助于蒸汽渦輪機(16)驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高太陽能熱電站的凈電力的方法，其特征在于向蒸汽發(fā)生器供水的供水泵(9)和熱流體泵(4)借助于蒸汽渦輪機(16、1幻驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明通過更有效地利用太陽場、產(chǎn)生蒸汽以通過蒸汽渦輪機(渦輪泵)驅(qū)動主要附件、降低輔助設(shè)備的電耗并且提高凈電力，以通過具有柱形拋物面集熱器的太陽能熱電站實現(xiàn)供給主網(wǎng)的凈電力的提高。在太陽輻射大于所設(shè)計系統(tǒng)的輻射的時期，因為發(fā)電機和渦輪機會超過對其指定的功率水平，所以太陽場的一部分將不被使用。所提出的系統(tǒng)利用太陽場的未使用部分來產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動電站的主要輔助設(shè)備，在其它情況下該能量不會被利用。另外，當通過渦輪泵利用蒸汽驅(qū)動泵以取代利用電動馬達(馬達泵)來驅(qū)動泵時，整體上更有效地驅(qū)動輔助設(shè)備的泵。
文檔編號F01K17/04GK102395787SQ201080017186
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者卡洛斯·安東尼奧·普拉特羅·高納, 帕布洛·弗里亞斯·馬林, 弗朗西斯科·布拉斯克斯·加西亞, 瑪利亞·伊莎貝爾·巴里格特·迪茲, 瑪爾塔·雷東多·丘弗斯, 賈米·羅德里格斯·阿里瓦斯 申請人:馬德里理工大學(xué)