CN216788625U - 一种太阳能能量转换储能供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能能量转换储能供电系统，涉及利用太阳能产生机械功的技术领域，其包括：集热单元、循环单元和介质补充单元，其中，循环单元包括第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽，第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽依次连通形成闭合有机朗肯循环，膨胀机用于驱动发电机；集热单元用于吸收太阳能并将太阳能转换成热能同时存储该热能，该热能用于将第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质；以及介质补充单元用于将储液槽的液态的工作介质转化为气态的工作介质补充到第一气液分离器。本实用新型利用中低温太阳能集热器储存热量，该热量用于推进有机朗肯循环，同时利用太阳能集热器储存热量在用电高峰加快循环。

Description

一种太阳能能量转换储能供电系统

技术领域

本实用新型涉及利用太阳能产生机械功的技术领域，具体涉及一种太阳能能量转换储能供电系统。

背景技术

近年来在能源与环境的双重压力以及各地区政策支持下，探求可替代的新能源已成为多年来的研究热点，研究人员对太阳能、地热能、潮汐能、风能、生物质能等新能源进行了大量的研究。可再生能源的发展得到了世界诸多国家的政策支持。太阳能转化为电能的方式主要有光热发电和光伏发电。

基本有机物朗肯循环系统及循环过程主要包含绝热膨胀、定压冷却、绝热加压以及定压加热四个过程，基本有机朗肯循环中储液罐中的液态有机工质被工质泵增压输送，之后在蒸汽发生器中吸收导热油所携带的高温热能而汽化，高温高压的有机工质气体随后进入膨胀机做功，带动发电机发电输出电能，然后低压的工质蒸汽进入冷凝器中被冷却凝结成液体，回到储液罐中，之后再次被工质泵抽吸加压，完成一个循环。

但目前的传统电网多用煤炭发电，煤、石油、天然气等化石燃料的消耗量，化石燃料燃烧后的排放物是雾霾的主要成因之一。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种太阳能能量转换储能供电系统，其利用中低温太阳能集热器储存热量，该热量用于推进有机朗肯循环，同时利用太阳能集热器储存热量在用电高峰加快有机朗肯循环，能源利用高效无污染。

为实现上述目的，本实用新型可以采取以下技术方案：

一种太阳能能量转换储能供电系统，其包括：集热单元、循环单元和介质补充单元，其中，

所述循环单元包括第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽，所述第一气液分离器、所述膨胀机、所述冷凝器和所述储液槽依次连通形成闭合有机朗肯循环，所述膨胀机用于驱动发电机；

所述集热单元用于吸收太阳能并将所述太阳能转换成热能同时存储该热能，该热能用于将所述第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质；以及，

所述介质补充单元用于将所述储液槽的液态的工作介质转化为气态的工作介质补充到所述第一气液分离器。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述集热单元包括第一太阳能集热器、蓄热器、第一工质泵、第一换热器、第二工质泵、第一阀门、第二阀门，其中，

所述第一太阳能集热器、所述蓄热器和所述第一工质泵依次通过管道连接形成集热第一回路；所述蓄热器、所述第一换热器和所述第二工质泵依次通过管道连接形成集热第二回路；所述第一换热器、第一阀门、第二阀门和所述第一气液分离器依次通过管道连接形成集热第三回路，

所述集热第二回路通过所述蓄热器吸收所述集热第一回路存储的所述热能，所述集热第三回路利用所述第一换热器的热能将所述第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述介质补充单元包括第二太阳能集热器、第二换热器、第三工质泵、第三阀门、第四阀门和所述第二气液分离器，其中，

所述第二太阳能集热器、所述第二换热器和所述第三工质泵依次通过管道连接形成补充第一回路，所述第二换热器、第三阀门、第四阀门和所述第二气液分离器依次通过管道连接形成补充第二回路，

所述补充第二回路利用所述第二换热器的热能将所述第二气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质，气态的工作介质补充至所述第一气液分离器。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述储液槽与所述第二气液分离器之间设有第五阀门，所述第五阀门用于控制所述储液槽的液态工作介质进入所述介质补充单元。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述介质补充单元还包括压缩机和第六阀门，其中，

所述第六阀门设置在所述第二气液分离器的气体出口，用于控制所述第二气液分离器的气态的工作介质进入所述第一气液分离器；

所述压缩机设置在所述第一气液分离器与所述第二气液分离器之间的管道，用于压缩气态的工作介质进入所述第一气液分离器。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述介质补充单元还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置连接所述压缩机。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述第一气液分离器和所述膨胀机之间设有第四工质泵。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述第一气液分离器和所述储液槽之间设有第五工质泵。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述第五工质泵与和所述储液槽之间设有第七阀门。

如上所述的太阳能能量转换储能供电系统，进一步地，所述工作介质包括R133、R134a、R245fa、R245ca的任一种。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型充分利用中低温太阳能热发电，有机朗肯循环具有很大灵活性以及高的安全性，同时系统简单，运行控制简便，且可以高效率的利用较低温度的热源，使其所带热能转化为功，在白天的用电峰段时，太阳能集热器和光伏发电装置产生更多的热能和电能，其能加快有机朗肯循环的工作介质循环，提高发电效率，满足客户用电需求，在夜晚用电谷段，则只需要基本的有机朗肯循环即可满足客户用电需求，同时本实用新型还利用蓄热器进行热量存储，以备临时的工作需要同时提高能源利用效率，进一步地，若将本实用新型的冷凝器或者蓄热器接入冷水池进行热交换，则可为用户提供热水供应，形成热电联供系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的太阳能能量转换储能供电系统的结构原理图。

其中，1、第一太阳能集热器；2、第一工质泵；3、第二工质泵；4、第一阀门；5、第二阀门；6、第四工质泵；7、发电机；8、光伏发电装置；9、第二太阳能集热器；10、第三工质泵；11、第三阀门；12、第四阀门；13、第六阀门；14、第五阀门；15、第七阀门；16、第五工质泵。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本实用新型实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，图1为本实用新型实施例的太阳能能量转换储能供电系统的结构原理图。本实用新型提供一种太阳能能量转换储能供电系统，其利用中低温太阳能集热器储存热量，该热量用于推进有机朗肯循环，同时利用太阳能集热器储存热量在用电高峰加快有机朗肯循环。

一种太阳能能量转换储能供电系统，其包括：集热单元、循环单元和介质补充单元，其中，循环单元包括第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽，第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽依次连通形成闭合有机朗肯循环，膨胀机用于驱动发电机7；集热单元用于吸收太阳能并将太阳能转换成热能同时存储该热能，该热能用于将第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质；以及，介质补充单元用于将储液槽的液态的工作介质转化为气态的工作介质补充到第一气液分离器。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，集热单元包括第一太阳能集热器1、蓄热器、第一工质泵2、第一换热器、第二工质泵3、第一阀门4、第二阀门5，其中，第一太阳能集热器1、蓄热器和第一工质泵2依次通过管道连接形成集热第一回路；蓄热器、第一换热器和第二工质泵3依次通过管道连接形成集热第二回路；第一换热器、第一阀门4、第二阀门5和第一气液分离器依次通过管道连接形成集热第三回路，集热第二回路通过蓄热器吸收集热第一回路存储的热能，集热第三回路利用第一换热器的热能将第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质。进一步地，第一气液分离器和膨胀机之间设有第四工质泵6。进一步地，第一气液分离器和储液槽之间设有第五工质泵16。

示例性的，第一太阳能集热器1可以选用常见的抛物面槽式太阳能集热器，第一换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。蓄热器又叫作蒸汽蓄热器，是一种以水为的储热介质的蒸汽容器。它是提高蒸汽使用可靠性和经济性的一种高效节能减排设备。蒸汽蓄热器的用途广泛，可应用于钢铁、冶金、纺织印染、化纤、制浆造纸、酿酒、制药、食品加工、发电等行业。第一工质泵2、第二工质泵3、第四工质泵6和第五工质泵16采用现有技术中常规的液体泵，以加快工质循环效率。第一阀门4、第二阀门5优选现有技术中的电磁单向阀门，通过远程控制阀门的启闭。本实施例中，第一太阳能集热器1产生中低温热源，并将热量存储在蓄热器中，本系统利用蓄热器进行热量存储，以备临时的工作需要同时提高能源利用效率，第一气液分离器的液态的工作介质进入第一换热器并转化为气态的工作介质，高温高压的气态的工作介质随后进入膨胀机做功，带动发电机7发电输出电能，然后低压的工质蒸汽进入冷凝器中被冷却凝结成液体，回到储液槽，第一阀门4、第二阀门5用于控制管路的通断，且采用单向阀保证工质的流动方向。本实施例利用第一太阳能集热器1的热量推进有机朗肯循环，清洁的可再生能源不会产生污染，符合清洁新能源的发展方向，提高能源利用效率。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，介质补充单元包括第二太阳能集热器9、第二换热器、第三工质泵10、第三阀门11、第四阀门12和第二气液分离器，其中，第二太阳能集热器9、第二换热器和第三工质泵10依次通过管道连接形成补充第一回路，第二换热器、第三阀门11、第四阀门12和第二气液分离器依次通过管道连接形成补充第二回路，补充第二回路利用第二换热器的热能将第二气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质，气态的工作介质补充至第一气液分离器。示例性的，第二太阳能集热器9可以选用常见的抛物面槽式太阳能集热器，第二换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。第三工质泵10采用现有技术中常规的液体泵，第三阀门11、第四阀门12优选现有技术中的电磁单向阀门，通过远程控制阀门的启闭。本实施例中，在白天的用电峰段时，太阳能集热器产生更多的热能其能加快有机朗肯循环的工作介质循环，提高发电效率，满足客户用电需求，在夜晚用电谷段，则只需要基本的有机朗肯循环即可满足客户用电需求。

作为一种可选的实施方式，上述实施例中，介质补充单元还包括压缩机和第六阀门13，其中，第六阀门13设置在第二气液分离器的气体出口，用于控制第二气液分离器的气态的工作介质进入第一气液分离器；压缩机设置在第一气液分离器与第二气液分离器之间的管道，用于压缩气态的工作介质进入第一气液分离器。进一步地，介质补充单元还包括光伏发电装置8，光伏发电装置8连接压缩机，其中，光伏发电装置8为现有技术中的常见的设备。本实施例中，在白天的用电峰段时，光伏发电装置8产生电能可用于驱动压缩机，第二气液分离器内的气态的工作介质在压缩机的带动下进入第一气液分离器，提高发电效率。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，储液槽与第二气液分离器之间设有第五阀门14，第五阀门14用于控制储液槽的液态工作介质进入介质补充单元。本实施例中，在夜晚用电谷段，则只需要基本的有机朗肯循环即可满足客户用电需求，因此可以通过第五阀门14关闭介质补充单元的工作。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，第五工质泵16与和储液槽之间设有第七阀门15。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，工作介质包括R133、R134a、R245fa、R245ca的任一种。示例性的，合适的蒸发温度和冷凝温度、较高的动力循环效率、良好的传热性能、以及环保无毒不可燃等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，包括：集热单元、循环单元和介质补充单元，其中，

所述循环单元包括第一气液分离器、膨胀机、冷凝器和储液槽，所述第一气液分离器、所述膨胀机、所述冷凝器和所述储液槽依次连通形成闭合有机朗肯循环，所述膨胀机用于驱动发电机；

所述集热单元用于吸收太阳能并将所述太阳能转换成热能同时存储该热能，该热能用于将所述第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质；以及，

所述介质补充单元用于将所述储液槽的液态的工作介质转化为气态的工作介质补充到所述第一气液分离器。

2.根据权利要求1所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述集热单元包括第一太阳能集热器、蓄热器、第一工质泵、第一换热器、第二工质泵、第一阀门、第二阀门，其中，

所述第一太阳能集热器、所述蓄热器和所述第一工质泵依次通过管道连接形成集热第一回路；所述蓄热器、所述第一换热器和所述第二工质泵依次通过管道连接形成集热第二回路；所述第一换热器、第一阀门、第二阀门和所述第一气液分离器依次通过管道连接形成集热第三回路，

所述集热第二回路通过所述蓄热器吸收所述集热第一回路存储的所述热能，所述集热第三回路利用所述第一换热器的热能将所述第一气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质。

3.根据权利要求1所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述介质补充单元包括第二太阳能集热器、第二换热器、第三工质泵、第三阀门、第四阀门和第二气液分离器，其中，

所述第二太阳能集热器、所述第二换热器和所述第三工质泵依次通过管道连接形成补充第一回路，所述第二换热器、第三阀门、第四阀门和所述第二气液分离器依次通过管道连接形成补充第二回路，

所述补充第二回路利用所述第二换热器的热能将所述第二气液分离器内的液态的工作介质转化为气态的工作介质，气态的工作介质补充至所述第一气液分离器。

4.根据权利要求3所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述储液槽与所述第二气液分离器之间设有第五阀门，所述第五阀门用于控制所述储液槽的液态工作介质进入所述介质补充单元。

5.根据权利要求3所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述介质补充单元还包括压缩机和第六阀门，其中，

所述第六阀门设置在所述第二气液分离器的气体出口，用于控制所述第二气液分离器的气态的工作介质进入所述第一气液分离器；

所述压缩机设置在所述第一气液分离器与所述第二气液分离器之间的管道，用于压缩气态的工作介质进入所述第一气液分离器。

6.根据权利要求5所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述介质补充单元还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置连接所述压缩机。

7.根据权利要求1所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述第一气液分离器和所述膨胀机之间设有第四工质泵。

8.根据权利要求1所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述第一气液分离器和所述储液槽之间设有第五工质泵。

9.根据权利要求8所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述第五工质泵与和所述储液槽之间设有第七阀门。

10.根据权利要求1-9任一所述的太阳能能量转换储能供电系统，其特征在于，所述工作介质包括R133、R134a、R245fa、R245ca的任一种。

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