用于帶有飽和液體儲存的集中太陽能功率系統的有機朗肯循環和方法

用于帶有飽和液體儲存的集中太陽能功率系統的有機朗肯循環和方法
【專利摘要】一種用于使用有機朗肯循環(ORC)和ORC流體產生能量的閉環系統，包括：第一太陽能功率源(52)，其被構造成將ORC液體加熱成飽和ORC液體；第二太陽能功率源(70)，其流體地連接到第一太陽能功率源且被構造成使飽和ORC液體汽化而變成ORC蒸氣；以及渦輪機(54)，其被構造成接收ORC蒸氣并通過使ORC蒸氣膨脹而產生機械能。
【專利說明】用于帶有飽和液體儲存的集中太陽能功率系統的有機朗肯
循環和方法【技術領域】
[0001]本發明的實施例大體上涉及發電系統，并且更特別地涉及具有太陽能功率源和飽和液體儲存的有機朗肯循環(ORC)系統。
【背景技術】
[0002]朗肯循環使用封閉循環中的有機工作流體從加熱源或熱貯存器收集熱量并通過使熱氣態流通過渦輪或膨脹器膨脹而產生功率。膨脹的流通過將熱量傳遞到冷貯存器而在冷凝器中冷凝，并且再次泵送至加熱壓力而完成循環。已知太陽能功率源被用作加熱源或熱貯存器。例如，集中太陽能功率(CSP)系統使用透鏡或反射鏡和跟蹤系統將大面積的陽光會聚成小光束。集中的熱量接著被用作常規發電站用的熱源。存在各種集中技術。最先進的是拋物面、集中線性菲涅爾反射器、斯特林碟和太陽能塔。各種技術被用來跟蹤太陽和會聚光。在所有這些系統中，工作流體被集中的陽光加熱，且然后用于發電或能量儲存。
[0003]參照圖1討論一般的ORC系統。圖1示出發電系統10，其包括也稱為鍋爐的熱交換器2、渦輪4、冷凝器6和泵8。穿過始于熱交換器2的該閉環系統，外部熱源3 (例如，熱煙氣)加熱熱交換器2。這造成接收的加壓液體介質12被轉化為流至渦輪4的加壓蒸氣14。渦輪4接收加壓蒸氣流14并可在加壓蒸氣膨脹時產生功率16。由渦輪4釋放的膨脹的低壓蒸氣流18進入冷凝器6，其將膨脹的低壓蒸氣流18冷凝成低壓液體流20。低壓液體流20接著進入泵8，其既產生高壓液體流12又保持閉環系統流動。高壓液體流12接著被泵送至熱交換器2以繼續該過程。
[0004]可在朗肯循環中使用的一種工作流體是有機工作流體。此類有機工作流體被稱為ORC流體。ORC系統已部署為發動機以及小型和中型燃氣渦輪的改型設備，以從熱煙氣流中捕獲廢熱。該廢熱可在二級發電系統中用來產生在由單獨產生熱煙氣的發動機輸送的功率之上多達額外20%的功率。
`[0005]隨著太陽能功率源的發展，ORC循環已被應用至如所描述的系統。例如，在圖2中，存在系統30，其具有太陽能收集器32、帶有換熱冷凝器34的蒸汽發動機、用于工作流體的儲罐36以及用于將工作流體輸送至太陽能收集器32的泵38。太陽能收集器32配有在其入口處用于由泵38從儲罐36泵送至上罐42的ORC工作流體的高度調節閥40。汽化的ORC工作流體從太陽能收集器32提供至可連接到發電機46的蒸汽渦輪44。
[0006]然而，現有的太陽能功率系統不是高效的。此外，當沒有太陽時，現有的太陽能功率系統在產生能量方面有困難。因此，用于提高發電系統中ORC系統的效率的系統和方法是所期望的。

【發明內容】

[0007]根據本發明的實施例，提供了一種用于使用有機朗肯循環(ORC)和ORC流體產生能量的閉環系統。該系統包括:第一太陽能功率源，其被構造成將ORC液體加熱成飽和的ORC液體；第二太陽能功率源，其流體地連接到第一太陽能功率源且被構造成使飽和的ORC液體汽化而變成ORC蒸氣；以及渦輪機，其被構造成接收ORC蒸氣并通過使ORC蒸氣膨脹而產生機械能。
[0008]根據本發明的實施例，提供了一種用于使用有機朗肯循環(ORC)和ORC流體產生能量的閉環系統。該系統包括:渦輪機，其被構造成將熱量轉化為機械能；換熱器，其流體地連接到渦輪機的輸出且被構造成從汽化的ORC流體去除熱量；冷卻裝置，其流體地連接到換熱器且被構造成將汽化的ORC流體轉化回ORC液體；泵，其流體地連接在冷卻裝置與換熱器之間且被構造成將ORC液體泵送至換熱器；第一太陽能功率源，其被構造成通過加熱而將ORC液體轉化為飽和的ORC液體；以及第二太陽能功率源，其流體地連接到第一太陽能功率源且被構造成使飽和的ORC液體汽化而變成ORC蒸氣，其中渦輪機被構造成從第二太陽能功率源接收ORC蒸氣。
[0009]根據本發明的另一實施例，提供了一種使用有機朗肯循環(ORC)產生能量的方法。該方法包括:將ORC液體通過在第一太陽能功率源內加熱而在閉環系統中轉化成飽和的ORC液體；將飽和的ORC液體儲存在儲罐中；控制飽和的ORC液體到第二太陽能功率源或用于將飽和的ORC液體轉化成ORC蒸氣的另一裝置的流動；使ORC蒸氣在渦輪機中膨脹以產生能量；以及冷卻ORC蒸氣以將其變回ORC液體并使ORC液體返回至第一太陽能功率源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]在參照附圖閱讀以下描述之后，本發明的實施例對本領域技術人員將更加顯而易見，在附圖中:
圖1是ORC循環的不意圖；
圖2是與太陽能功率源一起使用的ORC循環配置的示意圖；
圖3是根據本發明的示例性實施例的與太陽能功率源一起使用的ORC循環配置的示意
圖；
圖4是根據本發明的示例性實施例的與太陽能功率源和二級熱源一起使用的ORC循環配置的示意圖；
圖5是根據本發明的示例性實施例的在雙閉環系統中與太陽能功率源一起使用的ORC循環配置的示意圖；
圖6是根據本發明的示例性實施例的在雙閉環系統中與太陽能功率源和二級熱源一起使用的ORC循環配置的不意圖；
圖7是根據本發明的示例性實施例的用于使用帶有太陽能功率源的ORC循環配置的方法的流程圖；
圖8是根據本發明的示例性實施例的在雙閉環系統中與太陽能功率源一起使用的ORC循環配置的流程圖；
圖9是根據本發明的示例性實施例的包括第一和第二太陽能功率源的用于產生功率的閉環系統；
圖10是根據本發明的示例性實施例的經受通過閉環系統的各種熱轉化的ORC流體的P-H圖；以及
圖11是根據本發明的示例性實施例的用于通過使用帶有兩個太陽能功率源的閉環系統產生功率的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]示例性實施例的下列詳細描述參考了附圖。不同圖中的相同參考標號表示相同或類似的元件。另外，附圖未必按比例繪制。而且，下列詳細描述不限制本發明。替代地，本發明的范圍由所附權利要求限定。為簡單起見，以下描述參考與太陽能功率源一起使用以使用膨脹器產生能量的ORC循環。然而，太陽能功率源可以是不同的，或者膨脹器可以替換成用于產生能量的另一種渦輪機。
[0012]在說明書全文中，對“一個實施例”或“實施例”的引用意味著結合實施例描述的特定特征、結構或特性包括在所公開主題的至少一個實施例中。因此，在說明書全文中，在各個地方出現的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”不一定指相同實施例。此外，在一個或多個實施例中，特定特征、結構或特性可以任何合適方式組合。
[0013]根據圖3所示的示例性實施例，用于使用有機朗肯循環(ORC)產生功率的系統50包括構造成使流過系統的介質汽化的太陽能功率源52和構造成通過使汽化介質膨脹而產生能量/功率的渦輪機54。冷凝器56確保汽化介質返回至其液相，并且泵58添加液體介質的壓力并維持流過系統的介質。
[0014]介質可以是在ORC系統中通常使用的有機流體。然而，為了提高的效率，根據一種應用，可以使用環戊烷基流體作為介質。環戊烷是帶有化學式C5H10的高度易燃的脂環烴。它由五個碳原子的環組成，每個碳原子與平面上方和下方的兩個氫原子鍵合。它以帶有汽油狀氣味的無色液體形式存在。其熔點為94°C且其沸點為49°C。還可使用其它介質。根據示例性實施例，ORC介質包括與2-甲基戊烷、正戊烷和異戊烷中的一種或多種混合的環戊烷。例如，一種可能的組合是約95%的環戊烷、約3.5%的2-甲基戊烷、0.75%的正戊烷和約0.75%的異戊烷。
[0015]太陽能功率源52可以是已知的太陽能源中的任一種。然而，接下來要討論的實施例對于集中太陽能功率(CSP)系統是最佳的。CSP系統不同于光伏系統，因為光伏系統將太陽能直接轉化為電力。CSP系統需要基于太陽能而被汽化的介質，然后用諸如膨脹器或渦輪的合適渦輪機提取該能量。因此，在圖3所示實施例中使用的介質在其經過系統的各個元件時經歷各種熱力學過程。
[0016]渦輪機54可以是構造成從汽化介質提取能量并將該能量轉化為例如機械能的任何機械。就此而言，膨脹器被構造成接收汽化的介質，該介質確定膨脹器的翼型件或葉輪圍繞橫向軸線旋轉。氣體(汽化介質)的熱力學能量在膨脹過程期間被提取，這使膨脹器的軸(其保持翼型件或葉輪)旋轉，從而產生機械能。該機械能可用來啟動功率裝置60例如壓縮機或發電機，以用于產生電力。換言之，在示例性實施例中討論的系統可用來產生功率或者驅動諸如渦輪機的機械。
[0017]膨脹器可以是單級或多級膨脹器。單級膨脹器僅具有一個葉輪，并且汽化的氣體在經過單個葉輪之后被提供至膨脹器的排氣口。多級葉輪具有多個葉輪，并且來自一個葉輪的膨脹介質被提供至下一葉輪以用于從介質進一步提取能量。膨脹器可以是離心式或軸流式機械。離心式膨脹器沿第一方向(例如，Y軸線)接收汽化的介質且在基本垂直于第一方向的第二方向(例如，X方向)上排放膨脹的介質。換言之，離心力被用來旋轉膨脹器的軸。在軸流式膨脹器中，介質沿相同方向進入和離開膨脹器，類似于飛行器的噴氣發動機。
[0018]冷凝器56可以是氣冷的或水冷的，并且其目的是進一步冷卻來自渦輪機54的膨脹介質，以使介質變為液體。泵58可以是本領域已知的且適合將介質的壓力添加至期望值的任何泵。來自從膨脹器54排出的介質的熱量可以在換熱器64中被移除并且被提供給提供至太陽能功率源52的液體介質。換熱器64可以像具有共享相同環境的兩個管的容器那樣簡單。例如，液體介質(來自泵)流過第一管，而汽化的介質(來自膨脹器)流過第二管。由于在第一和第二管周圍存在相同環境，因而來自第二管的熱量遷移至第一管，從而加熱液體介質。可以使用其它更復雜的換熱器。
[0019]現在更詳細地討論介質通過系統50的流動。假設介質流從點A開始。在該點處，液體介質由于泵58而處于高壓(例如，40巴)且處于低溫(例如，55°C )。在液體介質經過太陽能功率源52之后，其溫度添加(例如，為250°C )。在這個和其它示例性實施例中使用的數字用于說明目的且并非意圖限制這些實施例。本領域技術人員將認識到，當系統的特性變化時，這些數字隨著系統變化。
[0020]在經過太陽能功率源52的同時，介質可經受相變，即，從液體介質到汽化的介質。在經過太陽能功率源52期間，太陽能從太陽光轉移到介質。汽化的介質到達點B并進入膨脹器54的入口 54a，并且使膨脹器的軸旋轉，從而將太陽能轉化為機械能。可以仍為氣體而非液體(例如，在點C處的溫度為約140°C且壓力為約1.3巴)的膨脹介質然后在出口 54b處從膨脹器釋放。
[0021]由于在點C處在汽化介質中仍存在能量(熱量)，該介質被引導至換熱器64以進一步從其去除熱量。在將液體介質提供至太陽能功率源之前，在換熱器64中從點D處的汽化介質去除的熱量在點E處(在換熱器內部)被提供至液體介質。點F處的經冷卻的汽化介質現在在冷凝器56中被冷卻，以使其恢復至液相。然后，液體介質被提供至泵58且循環重復。應當指出，將介質從一部件輸送至另一部件的管道66被密封，使得介質不逸出到系統50外部。換言之，圖3所示的系統為閉環系統。
[0022]以上討論的系統在使用發電機60時添加了太陽能向電能的轉換效率。而且，本系統不需要水用于其介質，并且介質可由太陽能功率源直接汽化。如果使用環戊烷基流體，應當指出，該介質在太陽能功率源中直接汽化，因為環戊烷的沸點溫度為約49°C。
[0023]圖3所示系統50的一些修改是可能的，并且現在將參照圖4討論這些修改。根據示例性實施例，可以例如在太陽能功率源52的下游和膨脹器54的上游添加二級熱源70。在另一應用中，可以在位置A處提供二級功率源70。二級功率源可以是太陽能、地熱、礦物、核能或其它已知的功率源。例如，渦輪機或功率設備的排氣口可以是二級功率源。
[0024]在另一應用中，可提供儲罐72以用于儲存環戊烷基介質。在一個示例性實施例中，儲罐設置在冷凝器56下游。可以沿管道系統設置各種閥74和76以用于控制在系統中流動的介質的量。在又一示例性實施例中，可以提供平衡管線78和閥80以用于控制通過系統的介質的流動。
[0025]在圖5中呈現不同的系統。根據示例性實施例，系統100可包括第一閉環系統102和第二閉環系統104。第二閉環系統104可包括渦輪機106、冷凝器108、泵110和換熱器112，它們類似于圖3和圖4中所示那些并且也類似地連接到圖3和圖4中所示實施例的系統。然而，替代圖3所示的太陽能功率源，第二閉環系統可包括一個或多個汽化器114和一個或多個熱交換裝置116。圖5示出兩個熱交換裝置116和118,但是一個裝置就足以讓系統工作。在一個應用中，不需要熱交換裝置。
[0026]第一閉環系統102可包括類似于圖3的太陽能功率源52的太陽能功率源120和類似于圖3的泵58的泵122。第一閉環系統102可使用油基物質作為流動介質，而第二閉環系統104可以是使用環戊烷基流體作為流動介質的ORC系統。第二閉環系統104的有機介質在該示例性實施例中不循環通過太陽能功率源120，而是被置于與第一閉環系統102的油基物質熱接觸以用于傳遞來自太陽能功率源的熱量。
[0027]就此而言，來自太陽能功率源120的油基物質在汽化器114中將第二閉環系統的介質汽化并將汽化介質提供至渦輪機106。此外，可以進一步使用油基物質以在一個或多個熱交換裝置116和118中預熱第二閉環循環的介質。然而，根據示例性實施例，熱交換裝置116和118可以省略。經冷卻的油基物質然后到達膨脹容器124，其從這里流至泵122以便再次提供至太陽能功率源120。油基物質不與第二閉環系統的介質或與環境混合。膨脹容器124可與氮氣源126流體連通，該氮氣源126被構造成氮封膨脹容器124的頂部(內部)。雖然氮氣進入膨脹容器內部，但是氮氣不流過第一閉環系統102，因為它在油基物質上方流動。
[0028]根據圖6所示的示例性實施例，可以將如圖4所示的各種元件添加到系統100。例如，可以在第二閉環系統中汽化器114的上游或下游添加二級熱源130，以用于進一步加熱第二閉環系統的介質。可添加閥132以控制介質的流動，并且可在第二閉環系統中設置帶有對應閥136的平衡管線134。發電機140或其它渦輪機可連接到第二閉環系統104中的膨脹器106。
[0029]現在討論用于操作此類系統的方法。根據圖7所示的示例性實施例，存在用于使用有機朗肯循環(ORC)產生功率的方法。該方法包括:步驟700，將液態環戊烷基流體通過用太陽能功率源加熱而在封閉系統中轉化成汽化的環戊烷基流體；步驟702，使汽化的環戊烷基流體在膨脹器中膨脹以產生能量；以及步驟704，將汽化的環戊烷基流體冷卻以返回至液態環戊烷基流體，并使液態環戊烷基流體返回至太陽能功率源。
[0030]根據圖8所示的另一示例性實施例，存在使用有機朗肯循環(ORC)產生功率(電功率或機械功率)的方法。該方法包括:步驟800，利用太陽能功率源在第一封閉系統中加熱油基流體；以及步驟802，使汽化的環戊烷基流體在第二封閉系統中膨脹以產生能量。第一封閉系統的油基流體被構造成與第二封閉系統中的液態環戊烷基流體交換熱量。
[0031]根據又一示例性實施例，可以提供一種新布置，其不限于環戊烷，而是可以使用任何ORC流體(例如，任何有機基流體)。在該實施例中，使用兩個截然不同的太陽能功率源來加熱ORC流體。第一太陽能功率源被構造成加熱引入的ORC液體以變成飽和的，而第二太陽能功率源被構造成進一步加熱飽和的ORC液體以變成ORC蒸氣。液體在將要沸騰時被稱為飽和的。可在第一和第二太陽能功率源之間設置飽和ORC液體用的儲罐。在太陽能功率源不工作(例如陰天)期間，二級功率源可用來將飽和的ORC液體轉化為蒸氣以提供至渦輪機。備選地，節流壁(或節流裝置)可用來將飽和的ORC液體(通過等焓地部分降低壓力)部分地轉化為蒸氣，如下文將討論的。
[0032]根據圖9所示的示例性實施例，用于功率產生(電功率或機械功率)的系統200包括渦輪機202、冷凝器204、泵206、換熱器207和功率裝置208，它們以類似于圖3和圖4中所示的方式連接到彼此。功率裝置208可以是由渦輪機驅動的發電機(或用于產生電能的類似裝置)或渦輪機。然而，圖9顯示了經由液體儲罐214互連的第一太陽能功率源210和第二太陽能功率源212。控制裝置(例如，閥)216或其它類似元件將流從罐214分配到第二太陽能功率源212或二級熱源218。二級熱源218可以是任何熱源。
[0033]現在參照圖9且還參照圖10討論ORC流體的流動，圖10顯示ORC流體的壓力-焓(P-H)圖。ORC流體通過渦輪機、冷凝器、泵和二級熱源的流動由于已經討論而被省略。低溫ORC液體在點A處(參見圖9和圖10兩者)進入第一太陽能功率源210。熱量從第一太陽能功率源210傳遞到ORC流體，使得在點B處ORC液體飽和但仍為液體。這在圖10中示出，其中曲線230顯示ORC流體的液體-蒸氣曲線。應當指出，ORC流體在區域232中為液體，在區域234中為液體和蒸氣的混合物，并且在區域236中為蒸氣。因此，第一功率源210被設計成(例如，尺寸設計成)使得ORC液體在點B處不在區域234內部，即，其飽和但不汽化。
[0034]從這里，飽和的ORC液體被引導至且儲存在罐214中。如果第二太陽能功率源212工作，則控制裝置216被構造成允許來自罐214的飽和ORC液體前進到第二太陽能功率源212而不到二級熱源218。第二太陽能功率源212被構造成使飽和的ORC液體汽化，使得在點C處所有流均呈蒸氣形式。因此，在從A到B轉變期間且還在從B到C轉變期間添加熱量。在特定示例中，并不意圖限制本發明，當溫度在A處為約50°C、在B處為約230°C且在C處為約250°C時，在A和B之間添加的熱量為約400kJ/kg，并且在B和C之間添加的潛熱為約40kJ/kg。可以看到，該潛熱較低。ORC蒸氣然后被提供至渦輪機202以用于產生機械倉泛。
[0035]當第二太陽能功率源212不可用時，控制裝置216被構造成將飽和的ORC液體提供至二級熱源218，使得液體被轉化為蒸氣并提供至渦輪機202。應當指出，替代二級熱源218，可以使用節流壁(或節流裝置)220來等焓地降低飽和ORC液體的壓力以將其轉化為蒸氣，如圖10中由曲線B到D所示。這樣，飽和ORC液體的一部分保持液態，并且其一部分被轉化為蒸氣。應當指出，B到D轉變不僅導致壓力下降，而且導致溫度下降。然而，飽和ORC液體的一部分在不使用加熱源的情況下被汽化。ORC液體和蒸氣被提供至分離裝置222，其中頂部部分被蒸氣224占據,而底部部分被液體226占據。分離裝置222不用于加熱源218。ORC蒸氣224被提供至渦輪機202，而ORC流體226可返回至罐214或第一太陽能功率源210或返回至閉環系統200的另一部分。
[0036]這樣，圖9和圖10中示出的實施例即使在太陽能不可用時也向渦輪機連續地提供必要的ORC蒸氣。
[0037]根據圖11所示的示例性實施例，存在使用有機朗肯循環(ORC)產生電功率或機械功率的方法。該方法包括:步驟1100，將ORC液體通過在第一太陽能功率源內加熱而在閉環系統中轉化成飽和的ORC液體；步驟1102，將飽和的ORC液體儲存在儲罐中；步驟1104，控制飽和的ORC液體向第二太陽能功率源或用于將飽和ORC液體轉化成ORC蒸氣的另一裝置的流動；步驟1106，使ORC蒸氣在渦輪機中膨脹以產生能量；以及步驟1108，將ORC蒸氣冷卻以將其變回ORC液體并使ORC液體返回至第一太陽能功率源。
[0038]所公開的示例性實施例提供了用于即使在太陽極暫時不可用時也將太陽能轉化成機械能或電能的系統和方法。應當理解，該描述并非意圖限制本發明。相反，示例性實施例意圖覆蓋被包括在由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍內的替代形式、修改和等同物。此外，在示例性實施例的詳細描述中，闡述了許多具體細節，以便提供本發明的透徹理解。然而，本領域技術人員將理解，各種實施例可以在沒有此類具體細節的情況下實踐。
[0039]雖然所提出示例性實施例的特征和要素在實施例中以特定組合描述，但是每個特征或要素可在沒有實施例的其它特征和要素的情況下單獨使用，或者在有或沒有本文所公開的其它特征和要素的情況下以不同組合使用。
[0040]該書面描述使用所公開主題的示例來使得本領域任何技術人員能夠實踐本發明，包括制造和使用任何設備或系統以及執行任何包括在內的方法。本主題的可專利范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。此類其它示例意圖在權利要求的范圍內。
[0041]上述示例性實施例在本發明的所有方面意圖為說明性的，而非限制性的。因此，本發明能夠由本領域技術人員對源于本文所包含的描述的詳細實施方式進行許多變型。所有此類變型和修改被認為在由所附權利要求限定的本發明的范圍和精神內。在本申請的描述中使用的要素、動作或指令不應解釋為對于本發明是關鍵的或必需的，除非明確描述如此。而且，如本文所用，用詞“一”意圖包括一個或多個項目。
【權利要求】
1.一種用于使用有機朗肯循環(ORC)和ORC流體產生能量的閉環系統,所述系統包括:第一太陽能功率源，其被構造成將ORC液體加熱成飽和ORC液體；第二太陽能功率源，其流體地連接到所述第一太陽能功率源且被構造成使所述飽和 ORC液體汽化而變成ORC蒸氣；以及渦輪機，其被構造成接收ORC蒸氣并通過使所述ORC蒸氣膨脹而產生機械能。
2.根據權利要求1所述的閉環系統，其特征在于，還包括:罐，其流體地連接在所述第一太陽能功率源與所述第二太陽能功率源之間，且被構造成儲存所述飽和ORC液體。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的閉環系統，其特征在于，還包括:控制裝置，其流體地連接在所述罐與所述第二太陽能功率源之間，且被構造成控制所述飽和ORC液體到所述第二太陽能功率源的流動。
4.根據任一項前述權利要求所述的閉環系統，其特征在于，還包括:加熱裝置，其流體地連接到所述控制裝置且被構造成使所述飽和ORC液體汽化，其中所述控制裝置被構造成當所述第二太陽能功率源不工作時將所述飽和ORC液體從所述罐引導到所述加熱裝置而不到所述第二太陽能功率源。
5.根據任一項前述權利要求所述的閉環系統，其特征在于，還包括:節流裝置，其流體地連接到所述控制裝置且被構造成通過降低所述飽和ORC液體的壓力而使所述飽和ORC液體汽化，其中所述控制裝置被構造成當所述第二太陽能功率源不工作時將所述飽和ORC液體從所述罐引導到所述節流裝置而不到所述第二太陽能功率源。
6.根據任一項前述權利要求所述的閉環系統，其特征在于，還包括:分離罐，其流體地連接在所述節流裝置與所述渦輪機之間，且被構造成將所述ORC蒸氣提供至所述渦輪機并將所述飽和ORC液體提供回所述罐或所述第一太陽能功率源。
7.根據任一項前述權利要求所述的閉環系統，其特征在于，所述第一太陽能功率源被構造成不使所述ORC液體汽化。
8.根據任一項前述權利要求所述的閉環系統，其特征在于，還包括:換熱器，其流體地連接到所述渦輪機的輸出且被構造成從所述汽化的ORC流體去除熱量;冷卻裝置，其流體地連接到所述換熱器且被構造成將所述汽化的ORC流體轉化回所述 ORC液體；以及泵，其流體地連接在所述冷卻裝置與所述換熱器之間，且被構造成將所述ORC液體泵送至所述換熱器，其中，來自所述泵的所述泵送的ORC液體在所述換熱器中從來自所述渦輪機的膨脹器的所述汽化的ORC流體接收熱量。
9.一種用于使用有機朗肯循環(ORC)和ORC流體產生能量的閉環系統，所述系統包括:渦輪機，其被構造成將熱量轉化為機械能；換熱器，其流體地連接到所述渦輪機的輸出且被構造成從所述汽化的ORC流體去除熱量;冷卻裝置，其流體地連接到所述換熱器且被構造成將所述汽化的ORC流體轉化回所述 ORC液體；泵，其流體地連接在所述冷卻裝置與所述換熱器之間且被構造成將所述ORC液體泵送至所述換熱器；第一太陽能功率源，其被構造成通過加熱而將所述ORC液體轉化成飽和ORC液體；以及第二太陽能功率源，其流體地連接到所述第一太陽能功率源且被構造成使所述飽和 ORC液體汽化而變成ORC蒸氣，其中，所述渦輪機被構造成從所述第二太陽能功率源接收所述ORC蒸氣。
10.根據權利要求9所述的閉環系統，其特征在于，還包括:罐，其流體地連接在所述第一太陽能功率源與所述第二太陽能功率源之間，且被構造成儲存所述飽和ORC蒸氣。
11.根據權利要求9或權利要求10所述的閉環系統，其特征在于，還包括:控制裝置，其流體地連接在所述罐與所述第二太陽能功率源之間，且被構造成控制所述飽和ORC液體到所述第二太陽能功率源的流動。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的閉環系統，其特征在于，還包括:加熱裝置，其流體地連接在所述控制裝置與所述渦輪機之間且被構造成使所述飽和 ORC液體汽化，其中所述控制裝置被構造成當所述第二太陽能功率源不工作時將所述飽和 ORC液體從所述罐引導到所述加熱裝置而不到所述第二太陽能功率源。
13.根據權利要求9至12中任一項所述的閉環系統，其特征在于，還包括:節流裝置，其流體地連接到所述控制裝置且被構造成通過降低所述飽和ORC的壓力而使所述飽和ORC液體汽化，其中所述控制裝置被構造成當所述第二太陽能功率源不工作時將所述飽和ORC液體從所述罐引導到所述節流裝置而不到所述第二太陽能功率源。`
14.根據權利要求9至13中任一項所述的閉環系統，其特征在于，還包括:分離罐，其流體地連接在所述節流裝置與所述渦輪機之間，且被構造成將所述ORC蒸氣提供至所述渦輪機并將所述飽和ORC液體提供回所述罐或所述第一太陽能功率源。
15.根據權利要求9至14中任一項所述的閉環系統，其特征在于，所述第一太陽能功率源被構造成不使所述ORC液體汽化。
16.一種用于使用有機朗肯循環(ORC)產生能量的方法，所述方法包括:將ORC液體通過在第一太陽能功率源內加熱而在閉環系統中轉化成飽和ORC液體；將所述飽和ORC液體儲存在儲罐中；控制所述飽和ORC液體到第二太陽能功率源或用于將所述飽和ORC液體轉化成ORC蒸氣的另一裝置的流動；使所述ORC蒸氣在渦輪機中膨脹以產生所述能量；以及冷卻所述ORC蒸氣以將其變回所述ORC液體，并使所述ORC液體返回到所述第一太陽能功率源。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括:使所述飽和ORC流體在所述第二太陽能功率源中汽化，但不使所述ORC流體在所述第一太陽能功率源中汽化。
18.根據權利要求16或權利要求17所述的方法，其特征在于，還包括:在將ORC蒸氣提供至所述渦輪機的膨脹器之前，利用熱源加熱來自控制裝置的所述飽和ORC液體以變成所述ORC蒸氣。
19.根據權利要求16至18中任一項所述的方法，其特征在于，還包括:在節流裝置中降低來自控制裝置的所述飽和ORC液體的壓力，以在將ORC蒸氣提供至所述渦輪機的膨脹器之前部分地變成所述ORC蒸氣。
20.根據權利要求16至19中任一項所述的方法，其特征在于，還包括:使飽和ORC液體與ORC蒸氣在流體地連接在所述渦輪機與所述節流裝置之間的分離罐中分離。
【文檔編號】F03G6/00GK103597208SQ201280016237
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年3月30日 優先權日:2011年4月1日
【發明者】B.科薩馬納, S.特, S.穆尼亞拉 申請人:諾沃皮尼奧內有限公司