權(quán)利要求書: 1.一種基于余熱提質(zhì)利用的全光譜
光伏電站系統(tǒng),其特征在于,包括:
光伏發(fā)電子系統(tǒng)和與之相連的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),其中:光伏發(fā)電子系統(tǒng)接收外界太陽(yáng)能以產(chǎn)生電能,輸出直流電至直流負(fù)載、直流電網(wǎng),輸出交流電至交流負(fù)載、交流電網(wǎng),同時(shí)輸出熱能和電能至熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)接收光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能、電能以及外部電網(wǎng)的電能,轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能,并在需要時(shí)將高品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出至外部電網(wǎng);
所述的光伏發(fā)電子系統(tǒng)包括:P光伏板、太陽(yáng)能控制器、逆變器、DC/DC升壓變換器和變壓器,其中:P光伏板與太陽(yáng)能控制器相連,太陽(yáng)能控制器與逆變器和DC/DC升壓變換器相連,逆變器與變壓器、電動(dòng)機(jī)以及蓄熱調(diào)溫器相連,變壓器與交流電網(wǎng)相連;DC/DC升壓變換器與直流電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)以及蓄熱調(diào)溫器相連;P光伏板受太陽(yáng)輻射而產(chǎn)生直流電,直流電先流向太陽(yáng)能控制器后分流至直流負(fù)載、逆變器和DC/DC升壓變換器,經(jīng)過(guò)升壓的直流電流進(jìn)一步分流至電動(dòng)機(jī)、蓄熱調(diào)溫器以及并入直流電網(wǎng);經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化成為交流電后進(jìn)一步分流至交流負(fù)載、電動(dòng)機(jī)、蓄熱調(diào)溫器以及經(jīng)變壓器升壓并入交流電網(wǎng);
所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),包括:集熱器、蓄熱調(diào)溫器、換熱器、集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)、散熱器、相變儲(chǔ)熱裝置、顯熱儲(chǔ)熱裝置、壓縮機(jī)、膨脹閥、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī),其中:電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)相連,電動(dòng)機(jī)所需電能由P光伏板的電能或外部電網(wǎng)電能提供;膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)相連,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能分別經(jīng)DC/DC升壓變換器輸出到外部直流電網(wǎng)、經(jīng)變壓器輸出到外部交流電網(wǎng);集熱器出口通過(guò)管線與蓄熱調(diào)溫器入口相連,蓄熱調(diào)溫器通過(guò)管線與換熱器的熱側(cè)入口相連,換熱器的熱側(cè)出口通過(guò)管線與集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)相連,集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)通過(guò)管線與散熱器相連,散熱器通過(guò)管線與集熱器入口相連;換熱器冷側(cè)與壓縮機(jī)、相變儲(chǔ)熱裝置、顯熱儲(chǔ)熱裝置、膨脹閥通過(guò)管線依次連接;顯熱儲(chǔ)熱裝置與相變儲(chǔ)熱裝置、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵通過(guò)管線依次連接成閉合回路;
所述的光伏發(fā)電子系統(tǒng)中的P光伏板和熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱器為一體化P/T裝置,其中:P光伏板置于集熱器上方,P光伏板吸收太陽(yáng)光中紫外線和部分可見光光譜以產(chǎn)生電能,剩余的太陽(yáng)光和P光伏板產(chǎn)生的熱量由集熱器吸收;集熱器中的集熱流體吸收P光伏板產(chǎn)生的熱量,從而有效控制P光伏板溫度,保證P光伏板的發(fā)電效率;
所述的蓄熱調(diào)溫器包括:罐體以及自上而下依次疊放于其中的太陽(yáng)能集熱器、電加熱器和堆積床儲(chǔ)熱單元,其中:太陽(yáng)能集熱器作為蓄熱調(diào)溫器罐體的頂蓋,電加熱器放置在蓄熱調(diào)溫器罐體內(nèi)部頂端,堆積床儲(chǔ)熱單元放置在蓄熱調(diào)溫器罐體內(nèi)部下方,太陽(yáng)能集熱器、電加熱器和堆積床儲(chǔ)熱單元之間分別由隔熱保溫材料隔開;堆積床儲(chǔ)熱單元內(nèi)部填充儲(chǔ)熱材料或儲(chǔ)熱膠囊;
所述的堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器和電加熱器依次串聯(lián)且各自均設(shè)有旁路管道,堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器和電加熱器的入口和出口分別設(shè)有溫度傳感器;
所述的系統(tǒng),按照太陽(yáng)輻射條件和外部電網(wǎng)狀況進(jìn)行分類后,根據(jù)對(duì)應(yīng)工況類型調(diào)整光伏發(fā)電子系統(tǒng)工作于發(fā)電模式和/或熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作于集熱換熱模式、儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式和釋熱發(fā)電模式;
所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),在集熱換熱模式,集熱流體在所述的集熱換熱模式循環(huán)流動(dòng),集熱流體在P/T裝置中的集熱器內(nèi)吸收P光伏板余熱和太陽(yáng)光照,然后集熱流體流向蓄熱調(diào)溫器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),再經(jīng)換熱器將熱量傳遞給儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式下工作回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì),再經(jīng)集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)流入到散熱器中散出多余熱量,最后再流回P/T裝置的集熱器中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量傳遞到所述的儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式的循環(huán)工質(zhì);
所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在集熱換熱模式時(shí),集熱流體流入蓄熱調(diào)溫器內(nèi),若集熱流體溫度較低,可流入堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器、電加熱器進(jìn)行加熱,直至集熱流體溫度滿足換熱要求;在不進(jìn)行換熱過(guò)程時(shí),集熱流體將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱調(diào)溫器的堆積床儲(chǔ)熱單元內(nèi);
所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式時(shí),循環(huán)工質(zhì)經(jīng)換熱器吸收熱量后,再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至高溫高壓狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)的一部分熱量作為潛熱儲(chǔ)存在相變儲(chǔ)熱裝置中,其余熱能供給顯熱儲(chǔ)熱裝置后,循環(huán)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)膨脹閥變?yōu)槌跏紶顟B(tài),再流回?fù)Q熱器中吸熱,如此循環(huán)往復(fù),不斷將P光伏板的余熱、P光伏板產(chǎn)生的電能、外部電網(wǎng)過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能;所述用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)所需的電能由P/T發(fā)電裝置及外部直流電網(wǎng)或交流電網(wǎng)提供;
所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在釋熱發(fā)電模式時(shí),循環(huán)工質(zhì)被儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵送到儲(chǔ)熱裝置中,在顯熱儲(chǔ)熱裝置中被預(yù)熱,并在相變儲(chǔ)熱裝置中蒸發(fā),在相變儲(chǔ)熱裝置出口處達(dá)到過(guò)熱蒸汽的狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)在膨脹機(jī)中膨脹做功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,隨后,循環(huán)工質(zhì)在冷凝器中釋放多余的熱量,變?yōu)槌跏紶顟B(tài)再流入儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵內(nèi),如此循環(huán)往復(fù),不斷將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能,并供應(yīng)到電網(wǎng);所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電通過(guò)DC/DC升壓變換器輸送到直流電網(wǎng),產(chǎn)生的交流電通過(guò)變壓器輸送到交流電網(wǎng);
所述的分類,包括:工況一、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求;工況二、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求;工況三、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能能夠滿足外部電網(wǎng)的需求;工況四、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不能滿足外部電網(wǎng)的需求;工況五、在用電高峰期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求;
對(duì)于工況一,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng),但關(guān)閉向直流電網(wǎng)和交流電網(wǎng)供電的線路;同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,關(guān)閉堆積床儲(chǔ)熱單元,開啟太陽(yáng)能集熱器,若流出太陽(yáng)能集熱器的集熱流體溫度滿足換熱條件,則關(guān)閉電加熱器,否則,開啟電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存P/T裝置發(fā)出的電能和外部電網(wǎng)多余的電能,同時(shí)儲(chǔ)存P/T裝置產(chǎn)生的熱能;
對(duì)于工況二,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,啟用堆積床儲(chǔ)熱單元和電加熱器,關(guān)閉太陽(yáng)能集熱器;蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部電加熱器和用于驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)所需要的電能由外部電網(wǎng)提供;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存外部電網(wǎng)多余的電能;
對(duì)于工況三,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,關(guān)閉堆積床儲(chǔ)熱單元,開啟太陽(yáng)能集熱器,若流出太陽(yáng)能集熱器的集熱流體溫度滿足換熱條件,則關(guān)閉電加熱器,否則,開啟電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存P/T裝置發(fā)出的電能和產(chǎn)生的熱能,并向外部電網(wǎng)供電;
對(duì)于工況四,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,啟用堆積床儲(chǔ)熱單元,關(guān)閉太陽(yáng)能集熱器和電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)向外部電網(wǎng)輸出P/T裝置發(fā)出的電能,以及由儲(chǔ)熱裝置中的熱能而轉(zhuǎn)化的電能;
對(duì)于工況五,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)將儲(chǔ)熱裝置中的熱能轉(zhuǎn)化為電能,并輸出到外部電網(wǎng);
所述的儲(chǔ)熱裝置和蓄熱調(diào)溫器儲(chǔ)熱單元中的儲(chǔ)熱材料包括:顯熱儲(chǔ)熱材料和相變儲(chǔ)熱材料,其中:顯熱儲(chǔ)熱材料為混凝土、巖石、礦石或水、導(dǎo)熱油、熔融鹽中的一種或者多種組合;相變儲(chǔ)熱材料為無(wú)機(jī)類相變材料、有機(jī)類相變材料或復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料;
所述的集熱換熱模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、納米流體、導(dǎo)熱油中的一種或者多種組合,或空氣、氮?dú)?、惰性氣體中的一種或者多種組合;儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、有機(jī)工質(zhì)中的一種或者多種組合;釋熱發(fā)電模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、有機(jī)工質(zhì)中的一種或者多種組合。
說(shuō)明書: 基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及的是一種可再生能源應(yīng)用與
儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù),具體是一種基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 近年來(lái),光伏/光熱(P/T)技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)了新型光伏電站的大規(guī)模應(yīng)用。P/T技術(shù)在進(jìn)行光伏發(fā)電的同時(shí),還能將P光伏板的
低品位余熱加以利用,有效降低了P光伏板的溫度,提升了P光伏板的光電轉(zhuǎn)換效率,從而實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的全光譜高效利用。雖然P/T技術(shù)在太陽(yáng)能利用中具有以上優(yōu)勢(shì),但是太陽(yáng)能間歇性和波動(dòng)性引起的電力輸出不穩(wěn)定、如何高效輸運(yùn)與利用P光伏板余熱(尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)的大規(guī)模光伏電站)、外部電網(wǎng)的高效協(xié)同耦合等問(wèn)題仍亟需解決。
發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有光伏電站的光電轉(zhuǎn)換效率受余熱影響大、電力輸出不穩(wěn)定、無(wú)法高效輸運(yùn)和利用P光伏板余熱、外部電網(wǎng)高效協(xié)同耦合有待發(fā)展等問(wèn)題,提出一種基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng),通過(guò)P/T裝置將P光伏板光譜響應(yīng)范圍內(nèi)的太陽(yáng)光用于產(chǎn)生電能,將其余波段的太陽(yáng)光用于產(chǎn)生熱量;在光照條件較好時(shí),P光伏板的低品位余熱和多余的電能一同以高品位熱能的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱裝置中,降低P光伏板的溫度,提升P光伏板的光電轉(zhuǎn)換效率,完成太陽(yáng)能的全光譜高效利用;在光照條件較差時(shí),將儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱裝置的熱能轉(zhuǎn)化為電能并直接輸出到電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)與外部電網(wǎng)的高效協(xié)同耦合運(yùn)行,最終達(dá)到穩(wěn)定電力輸出、提高電網(wǎng)調(diào)峰能力和降低光伏電站成本的目標(biāo)。[0004] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0005] 本發(fā)明涉及一種基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng),包括:光伏發(fā)電子系統(tǒng)和與之相連的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),其中:光伏發(fā)電子系統(tǒng)接收外界太陽(yáng)能以產(chǎn)生電能,輸出直流電至直流負(fù)載、直流電網(wǎng),輸出交流電至交流負(fù)載、交流電網(wǎng),同時(shí)輸出熱能和電能至熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)接收光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能、電能以及外部電網(wǎng)的電能,轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能,并在需要時(shí)將高品位熱能轉(zhuǎn)化為電能輸出至外部電網(wǎng)。[0006] 所述的光伏發(fā)電子系統(tǒng)包括:P光伏板、太陽(yáng)能控制器、逆變器、DC/DC升壓變換器和變壓器,其中:P光伏板與太陽(yáng)能控制器相連,太陽(yáng)能控制器與逆變器和DC/DC升壓變換器相連,逆變器與變壓器、電動(dòng)機(jī)以及蓄熱調(diào)溫器相連,變壓器與交流電網(wǎng)相連;DC/DC升壓變換器與直流電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)以及蓄熱調(diào)溫器相連。P光伏板受太陽(yáng)輻射而產(chǎn)生直流電,直流電先流向太陽(yáng)能控制器后分流至直流負(fù)載、逆變器和DC/DC升壓變換器,經(jīng)過(guò)升壓的直流電流進(jìn)一步分流至電動(dòng)機(jī)、蓄熱調(diào)溫器以及并入直流電網(wǎng);經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化成為交流電后進(jìn)一步分流至交流負(fù)載、電動(dòng)機(jī)、蓄熱調(diào)溫器以及經(jīng)變壓器升壓并入交流電網(wǎng)。[0007] 所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),包括:集熱器、蓄熱調(diào)溫器、換熱器、集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)、散熱器、相變儲(chǔ)熱裝置、顯熱儲(chǔ)熱裝置、壓縮機(jī)、膨脹閥、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī),其中:電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)相連,電動(dòng)機(jī)所需電能由P光伏板的電能或外部電網(wǎng)電能提供;膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)相連;集熱器出口通過(guò)管線與蓄熱調(diào)溫器入口相連,蓄熱調(diào)溫器通過(guò)管線與換熱器的熱側(cè)入口相連,換熱器的熱側(cè)出口通過(guò)管線與集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)相連,集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)通過(guò)管線與散熱器相連,散熱器通過(guò)管線與集熱器入口相連;換熱器冷側(cè)與壓縮機(jī)、相變儲(chǔ)熱裝置、顯熱儲(chǔ)熱裝置、膨脹閥通過(guò)管線依次連接;顯熱儲(chǔ)熱裝置與相變儲(chǔ)熱裝置、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵通過(guò)管線依次連接成閉合回路。[0008] 所述的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能分別經(jīng)DC/DC升壓變換器輸出到外部直流電網(wǎng)、經(jīng)變壓器輸出到外部交流電網(wǎng)。[0009] 所述的光伏發(fā)電子系統(tǒng)中的P光伏板和熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱器優(yōu)選為一體化P/T裝置,其中:P光伏板置于集熱器上方,P光伏板吸收太陽(yáng)光中紫外線和部分可見光光譜以產(chǎn)生電能,剩余的太陽(yáng)光和P光伏板產(chǎn)生的熱量由集熱器吸收;集熱器中的集熱流體吸收P光伏板產(chǎn)生的熱量,從而有效控制P光伏板溫度,保證P光伏板的發(fā)電效率。[0010] 所述的蓄熱調(diào)溫器包括:罐體以及自上而下依次疊放于其中的太陽(yáng)能集熱器、電加熱器和堆積床儲(chǔ)熱單元,其中:太陽(yáng)能集熱器作為蓄熱調(diào)溫器罐體的頂蓋,電加熱器放置在蓄熱調(diào)溫器罐體內(nèi)部頂端,堆積床儲(chǔ)熱單元放置在蓄熱調(diào)溫器罐體內(nèi)部下方,太陽(yáng)能集熱器、電加熱器和堆積床儲(chǔ)熱單元之間分別由隔熱保溫材料隔開;堆積床儲(chǔ)熱單元內(nèi)部填充儲(chǔ)熱材料或儲(chǔ)熱膠囊。[0011] 所述的堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器和電加熱器依次串聯(lián)且各自均設(shè)有旁路管道,堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器和電加熱器的入口和出口分別設(shè)有溫度傳感器。[0012] 所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部的電加熱器所需要的電能可由P/T裝置產(chǎn)生的電能或外部電網(wǎng)電能提供。[0013] 本發(fā)明涉及一種基于上述基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng)的控制方法,按照太陽(yáng)輻射條件和外部電網(wǎng)狀況進(jìn)行分類后,根據(jù)對(duì)應(yīng)工況類型調(diào)整光伏發(fā)電子系統(tǒng)工作于發(fā)電模式和/或熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作于集熱換熱模式、儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式和釋熱發(fā)電模式。[0014] 所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在集熱換熱模式時(shí),集熱流體在P/T裝置中的集熱器內(nèi)吸收P光伏板余熱和太陽(yáng)光照,然后集熱流體流向蓄熱調(diào)溫器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),再經(jīng)換熱器將熱量傳遞給儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式下工作回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì),再經(jīng)集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)流入到散熱器中散出多余熱量,最后再流回P/T裝置的集熱器中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量傳遞到所述的儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式的循環(huán)工質(zhì);[0015] 所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在集熱換熱模式時(shí),集熱流體流入蓄熱調(diào)溫器內(nèi),若集熱流體溫度較低,可流入堆積床儲(chǔ)熱單元、太陽(yáng)能集熱器、電加熱器進(jìn)行加熱,直至集熱流體溫度滿足換熱要求;在不進(jìn)行換熱過(guò)程時(shí),集熱流體將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱調(diào)溫器的堆積床儲(chǔ)熱單元內(nèi)。[0016] 所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式時(shí),循環(huán)工質(zhì)經(jīng)換熱器吸收熱量后,再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至高溫高壓狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)的一部分熱量作為潛熱儲(chǔ)存在相變儲(chǔ)熱裝置中,其余熱能供給顯熱儲(chǔ)熱裝置后,循環(huán)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)膨脹閥變?yōu)槌跏紶顟B(tài),再流回?fù)Q熱器中吸熱,如此循環(huán)往復(fù),不斷將P光伏板的余熱、P光伏板產(chǎn)生的電能、外部電網(wǎng)過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能;所述用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)所需的電能由P/T發(fā)電裝置及外部直流電網(wǎng)或交流電網(wǎng)提供。[0017] 所述的熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作在釋熱發(fā)電模式時(shí),循環(huán)工質(zhì)被儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵送到儲(chǔ)熱裝置中,在顯熱儲(chǔ)熱裝置中被預(yù)熱,并在相變儲(chǔ)熱裝置中蒸發(fā),在相變儲(chǔ)熱裝置出口處達(dá)到過(guò)熱蒸汽的狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)在膨脹機(jī)中膨脹做功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,隨后,循環(huán)工質(zhì)在冷凝器中釋放多余的熱量,變?yōu)槌跏紶顟B(tài)再流入儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵內(nèi),如此循環(huán)往復(fù),不斷將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能,并供應(yīng)到電網(wǎng);所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電通過(guò)DC/DC升壓變換器輸送到直流電網(wǎng),產(chǎn)生的交流電通過(guò)變壓器輸送到交流電網(wǎng)。[0018] 所述的分類,包括:工況一、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求;工況二、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求;工況三、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能能夠滿足外部電網(wǎng)的需求;工況四、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不能滿足外部電網(wǎng)的需求;工況五、在用電高峰期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求,具體包括:
[0019] 對(duì)于工況一,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng),但關(guān)閉向直流電網(wǎng)和交流電網(wǎng)供電的線路;同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,關(guān)閉堆積床儲(chǔ)熱單元,開啟太陽(yáng)能集熱器,若流出太陽(yáng)能集熱器的集熱流體溫度滿足換熱條件,則關(guān)閉電加熱器,否則,開啟電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存P/T裝置發(fā)出的電能和外部電網(wǎng)多余的電能,同時(shí)儲(chǔ)存P/T裝置產(chǎn)生的熱能;[0020] 對(duì)于工況二,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,啟用堆積床儲(chǔ)熱單元和電加熱器,關(guān)閉太陽(yáng)能集熱器;蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部電加熱器和用于驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)所需要的電能由外部電網(wǎng)提供;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存外部電網(wǎng)多余的電能;[0021] 對(duì)于工況三,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,關(guān)閉堆積床儲(chǔ)熱單元,開啟太陽(yáng)能集熱器,若流出太陽(yáng)能集熱器的集熱流體溫度滿足換熱條件,則關(guān)閉電加熱器,否則,開啟電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)儲(chǔ)存P/T裝置發(fā)出的電能和產(chǎn)生的熱能,并向外部電網(wǎng)供電;[0022] 對(duì)于工況四,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;在所述的蓄熱調(diào)溫器內(nèi)部,啟用堆積床儲(chǔ)熱單元,關(guān)閉太陽(yáng)能集熱器和電加熱器;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)向外部電網(wǎng)輸出P/T裝置發(fā)出的電能,以及由儲(chǔ)熱裝置中的熱能而轉(zhuǎn)化的電能;[0023] 對(duì)于工況五,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)將儲(chǔ)熱裝置中的熱能轉(zhuǎn)化為電能,并輸出到外部電網(wǎng)。[0024] 優(yōu)選地,所述的儲(chǔ)熱裝置和蓄熱調(diào)溫器儲(chǔ)熱單元中的儲(chǔ)熱材料包括:顯熱儲(chǔ)熱材料和相變儲(chǔ)熱材料,其中:顯熱儲(chǔ)熱材料為混凝土、巖石、礦石、土壤、金屬、合金、金屬氧化物等固體或水、導(dǎo)熱油、熔融鹽、液態(tài)金屬、溶液等液體其中的一種或者多種組合;相變儲(chǔ)熱材料為無(wú)機(jī)類相變材料、有機(jī)類相變材料或復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。[0025] 優(yōu)選地,所述的集熱換熱模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、納米流體、導(dǎo)熱油、有機(jī)工質(zhì)、溶液等液體其中的一種或者多種組合,或空氣、氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳、惰性氣體等氣體其中的一種或者多種組合;儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、有機(jī)工質(zhì)等其中的一種或者多種組合;釋熱發(fā)電模式采用的循環(huán)流體工質(zhì)為水、有機(jī)工質(zhì)等其中的一種或者多種組合。[0026] 優(yōu)選地,所述的太陽(yáng)能控制器,為最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)型太陽(yáng)能控制器,用于實(shí)時(shí)偵測(cè)P光伏板的發(fā)電電壓,追蹤最高電壓電流值,計(jì)算P光伏板陣的輸出功率,協(xié)調(diào)P光伏板與負(fù)載的工作,實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。[0027] 優(yōu)選地,所述的逆變器,為大功率集中型逆變器,用于將P光伏板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)變成交流電。[0028] 技術(shù)效果[0029] 本發(fā)明將P光伏板的低品位余熱通過(guò)提質(zhì),與P光伏板產(chǎn)生的電能一起耦合轉(zhuǎn)化并存儲(chǔ)為高品質(zhì)熱能,在利用階段可轉(zhuǎn)化為電能直接并網(wǎng)利用,解決大規(guī)模光伏電站的余熱輸運(yùn)與利用問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)電熱耦合協(xié)同存儲(chǔ)和太陽(yáng)能的全光譜高效利用,提升光伏電站的光電轉(zhuǎn)化與利用效率;同時(shí),本發(fā)明可儲(chǔ)存外部電網(wǎng)的峰電,實(shí)現(xiàn)與外部電網(wǎng)的高效協(xié)同耦合運(yùn)行,尤其適用于沙漠、戈壁、荒漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的大規(guī)模光伏電站。附圖說(shuō)明[0030] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖;[0031] 圖2為本發(fā)明蓄熱調(diào)溫器結(jié)構(gòu)示意圖;[0032] 圖3為本發(fā)明蓄熱調(diào)溫器位置分布剖面示意圖;[0033] 圖4為實(shí)施例工況一示意圖;[0034] 圖5為實(shí)施例工況二示意圖;[0035] 圖6為實(shí)施例工況三示意圖;[0036] 圖7為實(shí)施例工況四示意圖;[0037] 圖8為實(shí)施例工況五示意圖;[0038] 圖中:P/T裝置1、太陽(yáng)能控制器2、逆變器3、DC/DC升壓變換器4、儲(chǔ)熱裝置5、壓縮機(jī)6、膨脹機(jī)7、膨脹閥8、冷凝器9、發(fā)電機(jī)10、電動(dòng)機(jī)11、變壓器12、直流負(fù)載13、直流電網(wǎng)14、交流負(fù)載15、交流電網(wǎng)16、集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17、換熱器18、蓄熱調(diào)溫器19、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20、變壓器21、散熱器22、DC/DC升壓變換器23、P光伏板101、集熱器102、顯熱儲(chǔ)熱裝置501、相變儲(chǔ)熱裝置502、堆積床儲(chǔ)熱單元1901、太陽(yáng)能集熱器1902、電加熱器1903、罐體
1904、電阻式加熱片1905、加熱腔體1906、管線1907、儲(chǔ)熱材料1908、堆積床散流裝置1909、集熱管1910、保溫材料1911、溫度傳感器19T1、溫度傳感器19T2、溫度傳感器19T3、溫度傳感器19T4、閥門191、閥門192、閥門193、閥門194、閥門195、閥門196、閥門197、閥門
198、閥門199。
具體實(shí)施方式[0039] 如圖1?圖3所示,為本實(shí)施例涉及一種基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng),包括:P/T裝置1、太陽(yáng)能控制器2、逆變器3、DC/DC升壓變換器4、儲(chǔ)熱裝置5、壓縮機(jī)6、膨脹機(jī)7、膨脹閥8、冷凝器9、發(fā)電機(jī)10、電動(dòng)機(jī)11、變壓器12、直流負(fù)載13、直流電網(wǎng)14、交流負(fù)載15、交流電網(wǎng)16、集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17、換熱器18、蓄熱調(diào)溫器19、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20、變壓器21、散熱器22、DC/DC升壓變換器23、P光伏板101、集熱器102、顯熱儲(chǔ)熱裝置501、相變儲(chǔ)熱裝置502、堆積床儲(chǔ)熱單元1901、太陽(yáng)能集熱器1902、電加熱器1903、罐體1904、電阻式加熱片1905、加熱腔體1906、管線1907、儲(chǔ)熱材料1908、堆積床散流裝置1909、集熱管
1910、保溫材料1911、溫度傳感器19T1、溫度傳感器19T2、溫度傳感器19T3、溫度傳感器
19T4、閥門191、閥門192、閥門193、閥門194、閥門195、閥門196、閥門197、閥門198、閥門199。
[0040] 所述的P光伏板101、太陽(yáng)能控制器2、逆變器3、DC/DC升壓變換器4、變壓器12,所述P/T裝置1由P光伏板101和集熱器102構(gòu)成光伏發(fā)電子系統(tǒng),其中:P光伏板101置于集熱器102上方;P光伏板101與太陽(yáng)能控制器2相連,太陽(yáng)能控制器2與逆變器3、DC/DC升壓變換器4和直流負(fù)載13相連,逆變器3與所述變壓器12和交流負(fù)載15相連,還與電動(dòng)機(jī)11和蓄熱調(diào)溫器19相連,所述變壓器12與交流電網(wǎng)16以及發(fā)電機(jī)10相連;DC/DC升壓變換器4與直流電網(wǎng)14、電動(dòng)機(jī)11、發(fā)電機(jī)10、蓄熱調(diào)溫器19相連。[0041] 所述的集熱器102、蓄熱調(diào)溫器19、換熱器18、集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17、散熱器22、儲(chǔ)熱裝置5、壓縮機(jī)6、膨脹閥8、膨脹機(jī)7、冷凝器9、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20、發(fā)電機(jī)10和電動(dòng)機(jī)11構(gòu)成熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),其中:電動(dòng)機(jī)11和壓縮機(jī)6相連,電動(dòng)機(jī)11所需電能由P/T裝置1產(chǎn)生的電能或外部直流電網(wǎng)14或交流電網(wǎng)16電能提供;膨脹機(jī)7與發(fā)電機(jī)10相連,發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生的電能分別經(jīng)DC/DC升壓變換器輸出到外部直流電網(wǎng)14、經(jīng)變壓器輸出到外部交流電網(wǎng)16;集熱器102出口通過(guò)管線與蓄熱調(diào)溫器19入口相連,蓄熱調(diào)溫器19通過(guò)管線與換熱器18的熱側(cè)入口相連,換熱器18的熱側(cè)出口通過(guò)管線與集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17相連,集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17通過(guò)管線與散熱器22相連,散熱器22通過(guò)管線與P/T裝置1中的集熱器102入口相連;換熱器18冷側(cè)與壓縮機(jī)6、相變儲(chǔ)熱裝置502、顯熱儲(chǔ)熱裝置501、膨脹閥8通過(guò)管線依次連接;顯熱儲(chǔ)熱裝置501與相變儲(chǔ)熱裝置502、膨脹機(jī)7、冷凝器9、儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20通過(guò)管線依次連接成閉合回路。
[0042] 所述的蓄熱調(diào)溫器19包括:堆積床儲(chǔ)熱單元1901、太陽(yáng)能集熱器1902、電加熱器1903、罐體1904、電阻式加熱片1905、加熱腔體1906、管線1907、儲(chǔ)熱材料1908、堆積床散流裝置1909、集熱管1910、保溫材料1911、溫度傳感器19T1?19T4和閥門191?199,其中:溫度傳感器19T1、閥門191、堆積床儲(chǔ)熱單元1901、溫度傳感器19T2、閥門197、閥門193、太陽(yáng)能集熱器1902、溫度傳感器19T3、閥門198、閥門195、電加熱器1903、溫度傳感器19T4、閥門199通過(guò)管線依次串聯(lián),同時(shí)閥門192與閥門191、堆積床儲(chǔ)熱單元1901、溫度傳感器
19T2、閥門197通過(guò)管線并聯(lián),閥門194與閥門193、太陽(yáng)能集熱器1902、溫度傳感器19T3、閥門198通過(guò)管線并聯(lián),閥門196與閥門195、電加熱器1903、溫度傳感器19T4、閥門199通過(guò)管線并聯(lián)。
[0043] 所述的蓄熱調(diào)溫器19的太陽(yáng)能集熱器1902、電加熱器1903、堆積床儲(chǔ)熱單元1901自上而下依次疊放,其中:太陽(yáng)能集熱器1902作為蓄熱調(diào)溫器罐體1904的頂蓋,電加熱器1903放置在蓄熱調(diào)溫器罐體1904內(nèi)部頂端,堆積床儲(chǔ)熱單元1901放置在蓄熱調(diào)溫器罐體
1904內(nèi)部下方,堆積床儲(chǔ)熱單元1901、太陽(yáng)能集熱器1902和電加熱器1903之間由隔熱保溫材料1911隔開。
[0044] 所述的堆積床儲(chǔ)熱單元1901內(nèi)部填充儲(chǔ)熱材料或儲(chǔ)熱膠囊。[0045] 所述的電加熱器1903所需要的電能可由P/T裝置1產(chǎn)生的電能或外部直流電網(wǎng)14或交流電網(wǎng)16提供。[0046] 本實(shí)施例涉及基于上述基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng)的控制方法,按照太陽(yáng)輻射條件和外部電網(wǎng)狀況進(jìn)行分類后,根據(jù)對(duì)應(yīng)工況類型調(diào)整光伏發(fā)電子系統(tǒng)工作于發(fā)電模式和/或熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)工作于集熱換熱模式、儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式和釋熱發(fā)電模式。[0047] 所述的分類包括:工況一、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求;工況二、在用電低谷期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求;工況三、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能能夠滿足外部電網(wǎng)的需求;工況四、在用電高峰期,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度滿足光伏板發(fā)電要求,且光伏發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不能滿足外部電網(wǎng)的需求;工況五、在用電高峰期,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不滿足光伏板發(fā)電要求,具體包括:
[0048] 對(duì)于工況一,如圖4所示,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng),但關(guān)閉向直流電網(wǎng)和交流電網(wǎng)供電的線路;同時(shí),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)部,打開閥門192、閥門193、閥門198,關(guān)閉閥門191、閥門197、閥門194,集熱流體在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)先由太陽(yáng)能集熱器1902加熱,若其溫度滿足換熱要求,則打開閥門196并關(guān)閉閥門195和閥門199,集熱流體直接流出蓄熱調(diào)溫器19,否則,打開閥門195和閥門199并關(guān)閉閥門196,集熱流體再由電加熱器1903進(jìn)一步加熱。在光伏發(fā)電子系統(tǒng)中,P/T裝置1中的P光伏板101受到太陽(yáng)輻射產(chǎn)生直流電,直流電經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2,其中:一部分直流電輸出到直流負(fù)載13,另一部分直流電經(jīng)DC/DC升壓變換器
4供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)11和蓄熱調(diào)溫器19中,電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)6工作,協(xié)同集熱儲(chǔ)熱,將電能轉(zhuǎn)換為熱能儲(chǔ)存起來(lái),其中:經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2的直流電也可經(jīng)逆變器3處理轉(zhuǎn)化成為交流電,其中:一部分交流電供應(yīng)到交流負(fù)載15,另一部分交流電還供應(yīng)到電站的電動(dòng)機(jī)11和蓄熱調(diào)溫器19中,電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)6工作,電動(dòng)機(jī)11所需的電能還可由直流電網(wǎng)14經(jīng)DC/DC升壓變換器23和交流電網(wǎng)16經(jīng)變壓器21輸送提供;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式中,集熱器102內(nèi)的集熱流體吸收P光伏板101的余熱,然后,集熱流體經(jīng)過(guò)蓄熱調(diào)溫器
19進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),先在太陽(yáng)能集熱器1902中被加熱,若其溫度滿足換熱要求,則集熱流體直接流入換熱器18,否則,需流入電加熱器1903中進(jìn)一步被加熱至滿足換熱要求,集熱流體流入換熱器18將熱量傳遞給儲(chǔ)熱回路的循環(huán)工質(zhì),再經(jīng)集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17流入到散熱器22中釋放多余廢熱,最后流入P/T裝置的集熱器102中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量傳遞到儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式下工作回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì);在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中,回路內(nèi)循環(huán)工質(zhì)經(jīng)換熱器18吸收熱量后,再經(jīng)壓縮機(jī)6壓縮至高溫高壓狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)的一部分熱量作為潛熱儲(chǔ)存在相變儲(chǔ)熱裝置502中,其余熱能供給顯熱儲(chǔ)熱裝置501后,循環(huán)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)膨脹閥8變?yōu)槌跏紶顟B(tài),再回到換熱器18中吸熱,如此循環(huán)往復(fù),不斷將P光伏板101的余熱、P光伏板101產(chǎn)生的電能、外部直流電網(wǎng)14和交流電網(wǎng)16過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能。
[0049] 對(duì)于工況二,如圖5所示,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)部,打開閥門191、閥門197、閥門194、閥門195、閥門199,關(guān)閉閥門192、閥門193、閥門198、閥門196,集熱流體在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)由堆積床儲(chǔ)熱單元1901預(yù)熱,再由電加熱器1903加熱升溫;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式中,集熱流體在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)由堆積床儲(chǔ)熱單元1901預(yù)熱,再由電加熱器1903加熱到滿足換熱要求后,流入換熱器18將熱量傳遞給儲(chǔ)熱回路的循環(huán)工質(zhì),再經(jīng)循環(huán)泵17直接流回到蓄熱調(diào)溫器19中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量傳遞到儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式下工作回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì);在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中,回路內(nèi)循環(huán)工質(zhì)經(jīng)換熱器18吸收熱量后,再經(jīng)壓縮機(jī)6壓縮至高溫高壓狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)的一部分熱量作為潛熱儲(chǔ)存在相變儲(chǔ)熱裝置502中,其余熱能供給顯熱儲(chǔ)熱裝置501后,循環(huán)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)膨脹閥8變?yōu)槌跏紶顟B(tài),再回到換熱器18中吸熱,如此循環(huán)往復(fù),不斷將外部電網(wǎng)過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能;蓄熱調(diào)溫器19和用于驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中壓縮機(jī)6的電動(dòng)機(jī)10所需要的電能,均由直流電網(wǎng)14經(jīng)DC/DC升壓變換器23輸送提供,以及由交流電網(wǎng)16經(jīng)變壓器21輸送提供。
[0050] 對(duì)于工況三,如圖6所示,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式,關(guān)閉釋熱發(fā)電模式;在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)部,打開閥門192、閥門193、閥門198,關(guān)閉閥門191、閥門197、閥門194,集熱流體在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)先由太陽(yáng)能集熱器1902加熱,若其溫度滿足換熱要求,則打開閥門196并關(guān)閉閥門195和閥門199,集熱流體直接流出蓄熱調(diào)溫器19,否則,打開閥門195和閥門199并關(guān)閉閥門
196,集熱流體再由電加熱器1903進(jìn)一步加熱;在光伏發(fā)電子系統(tǒng)中,P/T裝置1中的P光伏板101受到太陽(yáng)輻射產(chǎn)生直流電,直流電經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2,其中:一部分直流電輸出到直流負(fù)載13,一部分直流電經(jīng)DC/DC升壓變換器4供應(yīng)到直流電網(wǎng)14、蓄熱調(diào)溫器19和電動(dòng)機(jī)11中,電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)6工作,協(xié)同集熱儲(chǔ)熱,將電能轉(zhuǎn)換為熱能儲(chǔ)存起來(lái);其中:經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2的直流電也可經(jīng)逆變器3處理轉(zhuǎn)化成為交流電,一部分交流電供應(yīng)到交流負(fù)載15、蓄熱調(diào)溫器19和電動(dòng)機(jī)11,另一部分交流電經(jīng)變壓器12升壓供應(yīng)到交流電網(wǎng)16;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式中,集熱器102內(nèi)的集熱流體吸收P光伏板101的余熱,然后,集熱流體經(jīng)過(guò)蓄熱調(diào)溫器19進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),先在太陽(yáng)能集熱器1902中被加熱,若其溫度滿足換熱要求,則集熱流體直接流入換熱器18,否則,需流入電加熱器1903中進(jìn)一步被加熱至滿足換熱要求,集熱流體流入換熱器18將熱量傳遞給儲(chǔ)熱回路的循環(huán)工質(zhì),再經(jīng)集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17流入到散熱器22中,最后流入P/T裝置的集熱器102中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量傳遞到儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式下工作回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì);在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式中,回路內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)換熱器18吸收熱量后,再經(jīng)壓縮機(jī)6壓縮至高溫高壓狀態(tài)后,循環(huán)工質(zhì)的一部分熱量作為潛熱儲(chǔ)存在相變儲(chǔ)熱裝置502中,其余熱能供給顯熱儲(chǔ)熱裝置501后,循環(huán)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)膨脹閥8變?yōu)槌跏紶顟B(tài),再回到換熱器18中吸熱,如此循環(huán)往復(fù),不斷將P光伏板101的余熱、P光伏板101產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為高品位熱能,并向外部直流電網(wǎng)14或交流電網(wǎng)16供電。
[0051] 對(duì)于工況四,如圖7所示,啟動(dòng)光伏發(fā)電子系統(tǒng);同時(shí)啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式和釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)部,打開閥門191、閥門197、閥門194、閥門196,關(guān)閉閥門192、閥門193、閥門198、閥門195、閥門
199,集熱流體將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱調(diào)溫器19內(nèi)的堆積床儲(chǔ)熱單元1901中;在光伏發(fā)電子系統(tǒng)中,P/T裝置1中的P光伏板101受到太陽(yáng)輻射產(chǎn)生直流電,直流電經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2,其中:一部分直流電輸出到直流負(fù)載13,一部分直流電經(jīng)DC/DC升壓變換器4供應(yīng)到直流電網(wǎng)14;其中:經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能控制器2的直流電也可經(jīng)逆變器3處理轉(zhuǎn)化成為交流電,一部分交流電供應(yīng)到交流負(fù)載15,另一部分交流電經(jīng)變壓器12升壓供應(yīng)到交流電網(wǎng)16;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的集熱換熱模式中,集熱器102內(nèi)的集熱流體吸收P光伏板101的余熱,然后,集熱流體經(jīng)過(guò)蓄熱調(diào)溫器19將熱量?jī)?chǔ)存在堆積床儲(chǔ)熱單元1901中,然后流經(jīng)換熱器18不進(jìn)行換熱,經(jīng)集熱流體循環(huán)泵或風(fēng)機(jī)17流入到散熱器22散去多余廢熱,最后流入P/T裝置的集熱器102中,如此循環(huán)往復(fù),不斷將吸收的熱量?jī)?chǔ)存到蓄熱調(diào)溫器19中;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的釋熱發(fā)電模式中,回路內(nèi)循環(huán)工質(zhì)被儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20送到儲(chǔ)熱裝置5中,在顯熱儲(chǔ)熱裝置501中被預(yù)熱,并在相變儲(chǔ)熱裝置502中蒸發(fā),在儲(chǔ)熱裝置5出口處達(dá)到過(guò)熱蒸汽的狀態(tài),隨后循環(huán)工質(zhì)流入膨脹機(jī)7中膨脹做功,然后循環(huán)工質(zhì)在冷凝器9中放出多余的熱量,變?yōu)槌跏紶顟B(tài),最后再流向儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20,如此循環(huán)往復(fù),不斷將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能,膨脹機(jī)7膨脹做功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生電能,產(chǎn)生的電能經(jīng)DC/DC升壓變換器4供應(yīng)到直流電網(wǎng)14,或經(jīng)變壓器12升壓供應(yīng)到交流電網(wǎng)16,該工況下,全光譜光伏電站系統(tǒng)用來(lái)向外部電網(wǎng)輸出P/T裝置1發(fā)出的電能,以及由儲(chǔ)熱裝置5中的熱能而轉(zhuǎn)化的電能。
[0052] 對(duì)于工況五,如圖8所示,關(guān)閉光伏發(fā)電子系統(tǒng),啟動(dòng)熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的釋熱發(fā)電模式,關(guān)閉集熱換熱模式和儲(chǔ)熱儲(chǔ)電模式;在熱電儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)中的釋熱發(fā)電模式中,回路內(nèi)循環(huán)工質(zhì)被儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20送到儲(chǔ)熱裝置5中,在顯熱儲(chǔ)熱裝置501中被預(yù)熱,并在相變儲(chǔ)熱裝置502中蒸發(fā),在儲(chǔ)熱裝置5出口處達(dá)到過(guò)熱蒸汽的狀態(tài),隨后循環(huán)工質(zhì)流入膨脹機(jī)7中膨脹做功,然后循環(huán)工質(zhì)在冷凝器9中放出多余的熱量,變?yōu)槌跏紶顟B(tài),最后再流向儲(chǔ)熱流體循環(huán)泵20,如此循環(huán)往復(fù),不斷將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能并輸出到外部電網(wǎng),膨脹機(jī)7膨脹做功來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生電能,產(chǎn)生的電能經(jīng)DC/DC升壓變換器4供應(yīng)到直流電網(wǎng)14,或經(jīng)變壓器12升壓供應(yīng)到交流電網(wǎng)16。[0053] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本系統(tǒng)根據(jù)光照條件及外部電網(wǎng)狀況來(lái)啟用不同的工作模式,在提升光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定電力輸出的同時(shí),一方面解決大規(guī)模光伏電站的余熱輸運(yùn)與利用問(wèn)題,另一方面解決大規(guī)模光伏電站與電網(wǎng)的協(xié)同耦合問(wèn)題,非常適用于沙漠、戈壁、荒漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的大規(guī)模光伏電站。[0054] 上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整,本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限,在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。
聲明:
“基于余熱提質(zhì)利用的全光譜光伏電站系統(tǒng)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)