專利名稱：：槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的制作方法
技術領域：
：本發明涉及可再生能源應用
技術領域：
，尤其是一種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統。
背景技術：
：本發明是太陽能熱發電技術中的一種新的系統集成方式。目前，己有的太陽能熱發電技術的系統種類和系統特征概述如下1、拋物槽式太陽能熱發電系統拋物槽式太陽能熱發電系統是利用槽式線聚焦拋物面反射鏡達到聚光要求的太陽能熱發電形式，槽式拋物面反射面對太陽多進行一維跟蹤，其聚光比在40至80之間，集熱溫度一般低于400。C。目前，拋物槽式太陽能熱發電系統多采用導熱油作為集熱工質，低溫導熱油經油泵被送入到太陽能集熱管，被加熱到39(TC左右，成為高溫導熱油，高溫導熱油依次通過蒸汽再熱器、過熱器、蒸發器和預熱器等裝置，將收集到的太陽能傳遞到蒸汽循環中，產生37(TC左右的過熱蒸汽，進入汽輪機中做功，輸出電能。拋物槽式太陽能熱發電系統在美國已具有大規模商業化運行的經驗，目前的主要問題是當系統集熱溫度高于40(TC后，太陽能集熱器的真空度難以保證、壽命迅速降低，并且集熱效率也急劇下降，例如，當DNI=800W/m2，溫度為500°C時的年均集熱效率為0.53，溫度為25(TC時年均集熱效率為0.71，50(TC比250°C的年均集熱效率約降低25.4%。統計國外資料得到，槽式式太陽能熱發電系統的單位發電量的占地面積約為22m2/kWe35m2/kWe，且隨著電廠發電規模的增加，單位發電量的占地面積略有減少。因槽式線聚焦拋物面反射鏡的幾何聚光比低及集熱溫度低等條件的制約，使得拋物槽式太陽能熱發電系統中的動力子系統熱效率偏低，通常在35%左右。因此，單純的拋物槽式太陽能熱發電系統進一步提高熱效率、降低發電成本的難度較大。2、塔式太陽能熱發電系統塔式太陽熱發電系統也稱為集中式太陽能熱發電系統，系統聚光比通常在200至700之間，系統最高運行溫度可達到1500°C。塔式太陽能熱發電系統通常由定日鏡、吸熱器、蓄熱裝置、蒸汽產生裝置以及熱動裝置等部件組成。為最大限度的捕捉到太陽輻射，定日鏡通常采用雙軸跟蹤裝置。經定日鏡反射的太陽輻射聚集到塔頂的吸熱器上，加熱吸熱器中的熱傳輸工質；蒸汽產生裝置所產生的過熱蒸汽進入動力子系統后實現熱功轉換，完成電能輸出。塔式太陽能熱發電系統在20世紀80年代后備受世人關注，目前，世界范圍內有多座示范電站正在運行或建設中。與拋物槽式太陽能熱發電系統相比，塔式太陽能熱發電系統的集熱溫度高，易生產高參數蒸汽，因此熱動裝置的效率相應提高。目前，塔式太陽能熱發電系統的主要障礙是，當定日鏡場的聚光集熱功率增大時，即單塔太陽能熱發電系統大型化后，定日鏡場的集熱效率隨之降低，例如，當定日鏡場的聚光功率為50MW時，其年均場效率為0.596，當聚光功率為500MW時，場效率為0.413，且隨著聚光功率的增加，場效率減小的趨勢加快。統計國外資料得到，塔式太陽能熱發電系統的單位發電量的占地面積為68mVkWe左右，且隨著電廠規模的增加，單位發電量的占地面積略有減少。目前，世界成功運行的最大的塔式太陽能熱發電系統是SolarOne，電廠發電功率為10MWe，場效率為58.1%。3、碟式太陽能熱發電系統碟式太陽能熱發電系統以單個旋轉拋物面反射鏡為基礎，構成一個完整的聚光、集熱和發電單元。采用雙軸跟蹤裝置，其聚光比一般在1000至3000之間。吸熱器吸收太陽輻射并將其轉換成熱能，加熱吸熱工質，驅動熱機實現光電轉化。目前單個碟式系統的功率多為5kW至50kW，峰值發電效率可達29%，在太陽能熱發電的各種方式中，其效率最高。碟式太陽能熱發電系統主要應用于分散式動力系統，雖然可以將多個碟式裝置組成一個較大的發電系統，但它們原則上仍然是小型系統，不易于大型化；同時目前還沒有適合于碟式太陽能熱發電6系統的動力機械，其應用受到了很大限制。綜上所述，在以上三種太陽能熱發電技術中，拋物槽式太陽能熱發電系統的鏡場光學效率不受發電規模的影響，易于大型化，但隨著集熱溫度的提高，拋物槽鏡場的集熱效率明顯降低，其集熱溫度通常在40(TC以下；塔式太陽能熱發電系統雖然可以達到很高的集熱溫度，但定日鏡場的光學效率隨電廠的規模的變大明顯降低，不易大型化。考慮到以上兩種太陽能熱發電系統各自的優點，本發明提出了一種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，該系統首次集成了具有獨立的高、低溫集熱和蓄熱子系統的太陽能熱發電系統，成功解決了槽式太陽能熱發電系統集熱溫度提升困難和塔式太陽能熱發電系統難于大型化的問題，同時梯級利用了高、低溫集熱子系統收集到的太陽能，提高了熱效率。由于拋物槽鏡場單位面積的造價低于定日鏡場，本發明能夠降低系統的設備投資。另外，拋物槽鏡場的單位發電量的用地面積遠低于定日鏡場，在產生相同品位蒸汽的條件下，槽塔結合方式比塔式太陽能熱發電系統的電廠用地面積會大幅度降低。總之，本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，在提高系統熱效率的同時，降低系統的設備投資和太陽能熱發電電廠用地面積，并為進一步降低太陽能熱發電成本提供理論基礎，對太陽能熱發電的發展具有重要作用。'
發明內容(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，以解決槽式太陽能熱發電系統集熱溫度不高且提升困難，以及單塔太陽能熱發電系統定日鏡場的光學效率受電廠規模的影響大，不易大型化的問題，提高系統的熱效率，降低系統設備投資和電廠用地面積。(二)技術方案為達到上述目的，本發明提供了一種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能7熱發電系統，該系統至少包括低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和發電子系統，其中，低溫槽式集熱及蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽輻射能量轉化為中溫熱能，輸送給高溫吸熱器或低溫蓄熱器；高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽能輻射轉化為高溫熱能，輸送給動力子系統或高溫蓄熱器；動力子系統，用于將接收的熱能轉化為電能，并輸出電能。優選地，所述低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統包括拋物槽試鏡場、吸熱管和低溫蓄熱器；拋物槽式鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給吸熱管，加熱吸熱管中的水或其它傳熱工質，將太陽輻射能量轉化為中溫熱能，然后將產生的飽和蒸汽或中溫傳熱工質輸出給高溫吸熱器或低溫蓄熱器。優選地，所述低溫槽式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于低溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，低溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。優選地，所述低溫蓄熱器中包含有低溫蓄熱工質，該低溫蓄熱工質可以采用熔鹽、導熱油、相變蓄熱材料或混凝土等。優選地，所述高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統包括定日鏡場、塔與吸熱器、高溫蓄熱器；定日鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給位于塔頂的吸熱器，加熱吸熱管中的飽和蒸汽或其它傳熱工質，將太陽輻射能量轉化為高溫熱能，然后將產生的過熱蒸汽或高溫傳熱工質輸出給動力子系統或高溫蓄熱器。優選地，所述高溫塔式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于高溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，高溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。優選地，所述高溫蓄熱器中包含有高溫蓄熱工質，該高溫蓄熱工質可以采用熔鹽，相變蓄熱材料或金屬蓄熱材料等。優選地，所述動力子系統為一發電裝置，用于將熱能轉化為電能。優選地，所述動力子系統可以采用再熱汽輪機發電，以提高系統的熱轉功效率。優選地，所述低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統與動力子系統聯合運行；低溫槽式集熱及蓄熱子系統可以產生飽和蒸汽，高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統用于產生過熱蒸汽，動力子系統用于將蒸汽所含能量轉化為電能。優選地，當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統的吸熱工質為水時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統與動力子系統耦合運行。低溫槽式集熱及蓄熱子系統制取的飽和蒸汽，送入高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統轉化成過熱蒸汽，然后過熱蒸汽送入動力子系統進行發電；當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統中為其它吸熱工質時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和動力子系統實現完全解耦運行；低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統收集的熱量先存儲于低溫蓄熱器和高溫蓄熱器中，然后低溫蓄熱器產生飽和蒸汽，飽和蒸汽經高溫蓄熱器過熱后供給動力子系統進行發電。(三)有益效果從上述的技術方案中可以看出，本發明具有以下有益效果1、本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，適用于大型化太陽能熱發電系統，克服了單一太陽能熱發電方式所存在的問題，提高了系統的熱效率，降低了系統設備投資和電廠用地面積；同時，本發明所提出的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統中高、低溫集熱子系統相互獨立，集熱能量利用更加合理，體現出能的梯級利用理念。2、本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，具有相互獨立的槽式、塔式太陽能熱發電子系統。本發明對拋物槽鏡場、定日鏡場進行了優化組合，梯級利用了鏡場收集到的太陽能輻射，即拋物槽鏡場與定日鏡場收集到的太陽能分別用于蒸汽的發生與過熱過程。槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，提高了鏡場整體的光學效率，易產生高品位蒸汽，提高了系統的熱效率，為今后太陽能熱發電系統的大型化奠定寬廣的基礎。3、本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，吸收了槽式集熱裝置和塔式集熱裝置的優點，具有拋物槽式太陽能熱發電系統在拋物槽鏡場光學效率變化小的條件下易于大型化及塔式太陽能熱發電系統集熱溫度高的雙重優點。系統中拋物槽鏡場及定日鏡場收集到的太陽能分別用于動力子系統中蒸汽的發生過程和過熱過程，提高了太陽能熱發電系統的光熱轉化效率；同時，由于拋物槽鏡場單位面積的造價低于定日鏡場，單位發電量所需的拋物槽鏡場面積低于定日鏡場，因此，本發明所提系統可以降低太陽能熱發電系統的設備投資及電廠用地面積；4、本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，獨立的高、低溫集熱子系統將所收集的太陽熱能根據溫度高低分別蓄存在高、低溫蓄熱器中，實現了太陽熱能的分級存儲；高溫級蓄熱裝置存儲的高溫熱能用于過熱或再熱蒸汽，低溫級蓄熱裝置存儲的低溫熱能用于產生飽和蒸汽，實現了熱能的梯級利用。新系統在高效利用蓄熱的同時，降低了蓄熱設備的投資；同時使高、低溫蓄熱工質的選擇更加靈活，高溫段可以選用熔鹽，低溫段可以采用導熱油、熔鹽或中溫相變材料等吸熱工質。5、本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，適用于大型化的太陽能熱發電系統，與其它太陽能熱發電方式相比，首次集成了具有獨立高、低溫集熱子系統的太陽能熱發電系統，成功地解決了槽式太陽能熱發電系統集熱溫度提升困難和塔式太陽能熱發電系統難于大型化的問題；本發明所提出的新型太陽能熱發電系統，不但可以提高太陽能熱發電系統的熱效率，還可以降低單位發電量的設備投資和電廠用地面積。圖1為本發明提供的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結10構示意圖2為依照本發明第一個實施例的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結構示意圖;圖3為依照本發明第二個實施例的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結構示意圖1中各部件及相應的標記為l-定日鏡場；2-吸熱器；3-高溫蓄熱器；4_泵；5-拋物槽鏡場；6-吸熱器；7-低溫蓄熱器；8-泵；9-減溫減壓器；10-發電裝置；ll-泵；圖2中各部件及相應的標記為l-太陽；2-定日鏡場；3-吸熱器；4-塔；5-高溫蓄熱器的熱罐；6、9、13、14、20-泵；7-高溫蓄熱器的冷罐；8-蒸汽過熱器；10-拋物槽反射鏡；ll-低溫蓄熱器的熱罐；12-低溫蓄熱器的冷罐；15-蒸汽發生器；16-調溫減壓器；17-汽輪機；18-發電機；19-凝汽器;21、23-閥門;22-吸熱管；圖3中各部件及相應的標記為l-太陽；2-定日鏡場；3-吸熱器；4-塔；5-高溫蓄熱器的熱罐；6、9、13、16、22、27-泵；7-高溫蓄熱器的冷罐；8-蒸汽過熱器；10-高溫熱交換器；ll-拋物槽反射鏡；12-低溫蓄熱器的熱罐；14-低溫蓄熱器的冷罐；15-蒸汽發生器；17-低溫熱交換器；18-調溫減壓器；19-汽輪機；20-發電機；21-凝汽器；23、24、25-閥門；26-吸熱管。具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。圖1為本發明提供的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結構示意圖，該系統至少包括低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和發電子系統。其中，低溫槽式集熱及蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽輻射能量轉化為中溫熱能，輸送給高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統或低溫蓄熱器；高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能ii量，將接收的太陽能輻射轉化為高溫熱能，輸送給動力子系統或高溫蓄熱器；動力子系統，用于將接收的熱能轉化為電能，實現熱功轉換，并輸出電能。低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統、.高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統相互獨立。太陽輻射經拋物槽鏡面與定日鏡鏡面反射后分別聚集到吸熱管和塔頂吸熱器。高、低溫吸熱工質分別流經吸熱器和吸熱管，將鏡場收集到的太陽輻射能量帶走。低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統提供蒸汽產生過程中所需的能量；高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統提供蒸汽過熱段所需的能量；動力子系統用于熱功轉換，輸出電能上述低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統包括拋物槽試鏡場、吸熱管和低溫蓄熱器，拋物槽式鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給吸熱管，加熱吸熱管中的水或其它吸熱工質，將太陽輻射能量轉化為熱能，提供蒸汽產生過程所需的能量。低溫槽式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于低溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，低溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。低溫蓄熱器中包含有低溫蓄熱工質，可以采用熔鹽、導熱油、相變蓄熱材料或混凝土等。上述高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統包括定日鏡場、塔與吸熱器、高溫蓄熱器，定日鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給位于塔頂的吸熱器，加熱吸熱管中的飽和蒸汽或傳熱工質，將太陽輻射能量轉化為熱能，然后將產生的過熱蒸汽或高溫傳熱工質輸出給動力子系統或高溫蓄熱器。高溫塔式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于高溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，高溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。高溫蓄熱器中包含有高溫蓄熱工質，可以采用熔鹽，相變蓄熱材料或金屬蓄熱材料等。上述動力子系統為蒸汽動力發電裝置，用于實現熱功轉換。動力子系統可以采用再熱汽輪機發電，以大幅提高系統的熱轉功效率。上述低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系12統與動力子系統聯合運行，低溫槽式集熱及蓄熱子系統產生飽和蒸汽，輸入到高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統，并轉化成過熱蒸汽，通過動力子系統轉化成電。當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統的吸熱工質為水時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統與動力子系統耦合運行，低溫槽式集熱及蓄熱子系統制取的飽和蒸汽，經高溫塔式集熱及高溫集熱子系統過熱后，進入動力子系統進行發電；當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統中的吸熱工質為其它工質時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和動力子系統實現完全解耦運行，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統收集的熱量先存儲于低溫蓄熱器和高溫蓄熱器中，然后低溫蓄熱器產生飽和蒸汽，經過高溫蓄熱器過熱后供給動力子系統進行發電。再參照圖1，定日鏡場1與拋物槽鏡場5用于聚集太陽輻射并分別將其投射到吸熱器2與吸熱管6中，吸熱器2與吸熱管6中分別以熔鹽和導熱油為吸熱工質。高溫瑢鹽與中溫導熱油分別流經高溫蓄熱器3和低溫蓄熱器7，所放出的熱量用于水蒸汽的過熱和產生過程，放熱后的熔鹽和導熱油分別經泵提壓后送入吸熱器2和吸熱管6中，吸收太陽輻射，完成光到熱的轉換。從高溫蓄熱器3中產生的高參數過熱蒸汽經調溫減壓器9調節后進入到發電裝置IO中放熱，輸出電能。凝結水經泵ll升壓后進入低、高溫蓄熱器，產生高參數蒸汽，完成動力子系統的循環過程。圖2為依照本發明第一個實施例的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結構示意圖。在本實施例中，太陽輻射經定日鏡場2和拋物槽鏡場10聚集到吸熱器3和吸熱管22上，吸熱器3和吸熱管22分別以熔鹽和導熱油為吸熱工質。高溫熔鹽流經高溫蓄熱器的熱罐5后進入蒸汽過熱器8，放熱后進入高溫蓄熱器的冷罐7;從吸熱管22流出的導熱油經低溫蓄熱器的熱罐11后進入到蒸汽發生器15，放熱后進入低溫蓄熱器的冷罐。放熱后的熔鹽和導熱油分別經泵提壓后進入吸熱器3和吸熱管22中，吸收定日鏡場和拋物槽鏡場收集到的太陽能。動力子系統中的凝結水經泵20升壓后在蒸汽發生器中與導熱油進行換熱，產生飽和水蒸汽，飽和水蒸汽進入到蒸汽過熱器8，與熔鹽進行換熱，產生的過熱蒸汽經調溫減壓器16調整后進入到汽輪機17中，過熱蒸汽在汽輪機中放熱后通過發電機18輸出電能，乏汽經凝汽器19后冷凝，凝結水經泵20升壓后進入到蒸汽發生器，完成動力子系統循環，輸出電能。對圖2所述實施例進行模擬，系統中的主要參數如表1所示。高溫蓄熱器和低溫蓄熱器的蓄熱工質可根據實際情況加以選擇。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表1圖3為依照本發明第二個實施例的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統的結構示意圖。本實施例中，拋物槽鏡場和定日鏡場中的吸熱工質為水蒸汽。太陽輻射經定日鏡場2和拋物槽鏡場11分別聚集到吸熱器3和吸熱管26上，經凝汽器凝結后的未飽和水經泵22升壓后進入吸熱管26中，在26中吸收拋物槽鏡場11收集到的太陽輻射成為相應壓力下的飽和水蒸汽，飽和水蒸汽進入到吸熱器3中吸收定日鏡場2聚集到的太陽能，變成相應壓力下的過熱蒸汽。從吸熱器3中流出的高參數過熱蒸汽分為兩路，其一經調溫減壓器18調整后進入到汽輪機19中做功，經發電機20輸出電能，乏汽經凝汽器21冷凝后成為未飽和水，經泵升壓后進入到拋物槽鏡場中的吸熱管中；其二流入到高溫熱交換器10中，與高溫蓄熱工質進行熱交換，放熱后的水蒸汽進入到低溫熱交換器17中，與低溫蓄熱工質進行熱交換，成為凝結水，同樣被送入到拋物槽鏡場中的吸熱管26中，完成蓄熱過程。當蓄熱單元放熱時，儲存在高溫蓄熱器熱罐5中的高溫蓄熱工質經泵6提壓后進入到蒸汽過熱器8中進行熱交換，高溫蓄熱工質被冷卻后儲存在高溫蓄熱器的冷罐7中，經泵9后進入高溫換熱器10中與吸熱器3產生的蒸汽進行熱交換，成為熱的高溫蓄熱工質；儲存在低溫換熱器熱罐12中的低溫蓄熱工質經泵13提壓后進入到蒸汽發生器15中進行換熱，低溫蓄熱工質被冷卻后儲存在低溫蓄熱器的冷罐14中，經泵16后進入到低溫熱交換器17中，與從高溫換熱器10中流出的蒸汽進行換熱。蓄熱單元產生的高參數蒸汽同樣進入到汽輪機中作功，輸出電能。對圖3所述實施例進行模擬，系統中的主要參數如表2所示。高溫蓄熱器和低溫蓄熱器的蓄熱工質可根據實際情況加以選擇。物流序號溫度(。c)壓力(MPa)物流序號溫度rc)壓力(MPa)Sl56510.5S103500.65S256510.4Sll37510.0S351010.0S122709.6S4370.0063S133250.15S523011.8S143250.65S631011.3S152500.15S75400.15S162500.65S85400.65S1723010.8S93500.15S1831010.4表2本發明所提出的槽塔結合的新型太陽能熱發電方式，適用溫度范圍為50(TC至70(TC的大型太陽能熱發電系統。系統中，高溫蓄熱工質可采用熔鹽，低溫蓄熱工質可采用導熱油或中溫相變材料(相變溫度30(TC至36(TC)。本發明所提出的系統，在提高太陽能熱發電系統的熱效率，降低系統的初投資和電廠用地面積方面顯示出無可比擬的優越性。本發明對槽塔結合的新型太陽能熱發電系統的大型化性能預測如表3所7g。15項目槽式電站塔式電站槽塔結合電站電站容量(MW)100綱100設計DNI(W/m2)800謂800聚光面積(萬m2)11215192蓄熱發電時間(h)121212蒸汽初溫(°C)400565565鏡場效率(％)60.137.260.8蓄熱效率(％)989898蒸汽壓力(MPa)4.510.010.0熱轉功效率(％)35,142.342.3自用電率(％)888286.3年平均效率(％)14.210.717.3電廠造價($/kWe)356240473261表3目前，槽式、塔式太陽能熱發電系統是太陽能熱發電方式中最具有發展潛力的兩種系統形式，其特點如下槽式太陽能熱發電系統中由于拋物槽式反射鏡幾何聚光比低且集熱效率隨集熱溫度升高而降低等特性的制約，其集熱溫度一般低于40(TC。但拋物槽式太陽能熱發電系統在集熱溫度不變的前提下，鏡場集熱效率不受電廠規模的影響；塔式太陽能熱發電系統的幾何聚光比高，集熱溫度高，易產生高品位蒸汽，但是單塔的定日鏡場的光學效率隨電廠規模的增大而明顯降低。本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，將上述兩種太陽能熱發電方式作為獨立的子系統，對其優點進行集成，艮口，拋物槽鏡場與定日鏡場收集到的太陽能分別用于動力子系統中蒸汽的發生與過熱過程，梯級利用所收集到的太陽熱能，降低了槽式集熱系統的集熱溫度，減少了定日鏡場的占地面積；同時，拋物槽鏡場單位面積的造價低于定日鏡場，單位發電量所需的鏡場面積低于定日鏡場，因此，槽塔結合的新型太陽能熱發電系統能夠有效降低單位發電成本。槽式、塔式太陽能熱發電系統中的鏡場投資如表4所示。16<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表4由表4可以看出，每單位鏡場面積，在投資方面，拋物槽鏡場比定日鏡場減少了15.1%。同時，拋物槽式太陽能熱發電系統的平均場用地面積約是塔式太陽能熱發電系統的51.5%。在產生動力子系統所需蒸汽的過程中，產生水蒸汽所需的潛熱占很大比例，因此，本發明提供的這種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，與塔式太陽能熱發電系統在產生相同品位水蒸氣時，場用地面積將大幅度減少。上述的實施例，是對本發明的發明目的、技術方案和收益效果的進一步闡述。上述方案的流程和參數僅為本發明的具體實施例，并非限制本發明。凡在本發明的原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。權利要求1、一種槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，該系統至少包括低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和發電子系統，其中，低溫槽式集熱及蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽輻射能量轉化為中溫熱能，輸送給高溫吸熱器或低溫蓄熱器；高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽能輻射轉化為高溫熱能，輸送給動力子系統或高溫蓄熱器；動力子系統，用于將接收的熱能轉化為電能，并輸出電能。2、根據權利要求1所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統包括拋物槽試鏡場、吸熱管和低溫蓄熱器；拋物槽式鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給吸熱管，加熱吸熱管中的水或傳熱工質，將太陽輻射能量轉化為熱能，然后將產生的飽和蒸汽或中溫傳熱工質輸出給高溫吸熱器或低溫蓄熱器。3、根據權利要求2所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述低溫槽式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于低溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，低溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。4、根據權利要求2所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述低溫蓄熱器中包含有低溫蓄熱工質，該低溫蓄熱工質采用熔鹽、導熱油、相變蓄熱材料或混凝土。5、根據權利要求1所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統包括定日鏡場、塔與吸熱器、高溫蓄熱器；定日鏡場接收并匯聚太陽能輻射能量，并將接收的能量傳遞給位于塔頂的吸熱器，加熱吸熱管中的飽和蒸汽或傳熱工質，將太陽輻射能量轉化為高溫熱能，然后將產生的過熱蒸汽或高溫傳熱工質輸出給動力子系統或高溫蓄熱器。6、根據權利要求5所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述高溫塔式集熱及蓄熱子系統在太陽輻射能量充足時將多余的能量儲存于高溫蓄熱器，當太陽輻射能量不足時，高溫蓄熱器放出熱量，彌補太陽輻射能量的不足。7、根據權利要求5所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述高溫蓄熱器中包含有高溫蓄熱工質，該高溫蓄熱工質采用熔鹽，相變蓄熱材料或金屬蓄熱材料。8、根據權利要求1所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述動力子系統為一發電裝置，用于將熱能轉化為電能。9、根據權利要求1或8所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述動力子系統可采用再熱汽輪機發電，以提高系統的熱轉功效率。10、根據權利要求1所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，所述低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統與動力子系統聯合運行；低溫槽式集熱及蓄熱子系統用于產生飽和蒸汽，高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統用于產生過熱蒸汽，動力子系統用于將蒸汽所含能量轉化為電能。11、根據權利要求1所述的槽塔結合的雙級蓄熱太陽能熱發電系統，其特征在于，當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統的吸熱工質為水時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統與動力子系統耦合運行，低溫槽式集熱及蓄熱子系統制取的飽和蒸汽，送入高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統轉化成過熱蒸汽，然后過熱蒸汽送入動力子系統進行發電；當低溫槽式集熱及蓄熱子系統和高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統中的吸熱工質為熔鹽時，低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和動力子系統實現完全解耦運行；低溫槽式集熱及蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統收集的熱量先存儲于低溫蓄熱器和高溫蓄熱器中，然后低溫蓄熱器產生飽和蒸汽，飽和蒸汽經高溫蓄熱器過熱后供給動力子系統進行發電。全文摘要本發明公開了一種槽塔結合的太陽能熱發電系統，包括低溫槽式集熱及低溫蓄熱子系統、高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統和發電子系統。低溫槽式集熱及蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽輻射能量轉化為中溫熱能，輸送給高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統或低溫蓄熱器；高溫塔式集熱及高溫蓄熱子系統，用于接收并匯聚太陽能輻射能量，將接收的太陽能輻射轉化為高溫熱能，輸送給動力子系統或高溫蓄熱器；動力子系統，用于將接收的熱能轉化為電能，并輸出電能。本發明解決了槽式太陽能熱發電系統集熱溫度不高且提升困難，單塔太陽能熱發電系統定日鏡場的光學效率受電廠規模的影響大、不易大型化的問題，降低了系統的初投資和占地面積。文檔編號F03G6/06GK101539123SQ20081010220公開日2009年9月23日申請日期2008年3月19日優先權日2008年3月19日發明者宿建峰,林汝謀,金紅光,巍韓申請人:中國科學院工程熱物理研究所