CN102865203A - 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 - Google Patents
工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102865203A CN102865203A CN201210154455XA CN201210154455A CN102865203A CN 102865203 A CN102865203 A CN 102865203A CN 201210154455X A CN201210154455X A CN 201210154455XA CN 201210154455 A CN201210154455 A CN 201210154455A CN 102865203 A CN102865203 A CN 102865203A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- solar
- generating
- temperature
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims description 59
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 20
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 8
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 8
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims description 4
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 3
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 claims description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 17
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明目的是提供一种工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，包括太阳能采集系统、发电机组，由太阳能采集系统和太阳能发电机组组成一组太阳能发电系统，至少包含二组太阳能发电系统以及至少一组非太阳能提供的能源系统，为太阳能发电系统提供补充能源，一组太阳能发电系统可以与另外一组太阳能发电系统进行串联和/或并联连接，一组发电系统的发电后的余热被另一组发电系统利用，实现多级余热利用的发电，二组太阳能发电系统可以由一组太阳能低温发电系统与一组太阳能高温发电系统构成，双级的发电系统的余热可以被另外一级利用，因而可以将不同采集温度的太阳能系统进行梯级采集和利用。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能与其他能源互补发电，特别是与工厂化农业结合实现的循环经济利用系统，即工厂化农业多级太阳能与其他能源进行互补的发电系统及热电联产系统，其余热可以用于工厂化农业的供暖、制冷、干燥、热水等应用。
背景技术
现有的太阳能发电主要有光伏和光热两种，光伏发电需要硅或其他特殊材料进行发电，光热发电有槽式、塔式和蝶式。热电主要是大规模的发电，而且主要是单级发电系统，这样的发电系统，主要还是依据传统的煤发电原理实现的发电，缺乏对动态的太阳能热源的适应，除此之外，由于主要的太阳能发电的采集温度单一，因而不需要也没有多级发电系统，因而不能将中国领先的低温热水技术和产业应用于此领域，同时现有的太阳能热发电缺乏小规模、家庭化、低成本化的热发电系统，同时现有的太阳能真空集热管主要应用于太阳能热水器，由于采集温度低，直接发电效率低，因而限制了其应用。
分布式能源系统是指将能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户端，来双向传输冷、热、电能。由于可以提高能源利用率和供电安全性，实现按需供能以及为用户提供更多选择，分布式能源系统成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。分布式能源系统的能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电系统。发电厂最终只能将燃料能源燃烧产生的1/3热能转化成电能，而近50%的热能流失，传输环节损耗近10%的热能。而且，当前20%的发电装机容量只用于满足用电高峰期的需求。因此，这些发电机组运行时间仅占全部机组运行时间的5%，发电量仅占发电总量的1%。由于只依靠几条主要线路传输电力，集中供电系统的供电线路拥堵问题日益凸显。电力供应过剩迫使公用事业单位依靠污染性更高和效率更低的能源发电来满足用电高峰期需求，而不是简单地将剩余电力从需求量低的市场重新配送至需求量高的市场，从而造成能源利用率更为低下。然而，分布式热电联产机组都是采用传统能源实现的热电联产，而且没有蓄热型的热电联产机组，这样障碍了新能源及热电联产机组的应用。
太阳能分布式热发电系统是针对太阳能采集面积大采用的发电方式，但是多级的分布式太阳能发电系统如何进行，需要进行研究。同时由于太阳能的波动特征以及不确定特征，因而不能实现连续稳定的发电，但是，发电后并网又需要稳定的电源，否则将对电网的稳定性和可靠性造成威胁，因而需要需要稳定的太阳能发电。
发明内容
本发明的目的是提供一种工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，包括太阳能采集系统、发电机组，其特征是：由太阳能采集系统和太阳能发电机组组成一组太阳能发电系统，至少包含二组太阳能发电系统以及至少一组非太阳能提供的能源系统，为太阳能发电系统提供补充能源，一组太阳能发电系统可以与另外一组太阳能发电系统进行串联和/或并联连接，一组发电系统的发电后的余热被另一组发电系统利用，实现多级余热利用的发电，二组太阳能发电系统可以由一组太阳能低温发电系统与一组太阳能高温发电系统构成。利用太阳能系统的采集温度特征，将60-300摄氏度的热源实现的发电划分为太阳能低温发电，采用300-1200摄氏度的热源进行发电为太阳能高温发电，一组的发电系统的余热可以被另外一组利用，因而可以将不同的采集温度的太阳能系统进行梯级采集梯级利用，因而实现了多级的互补利用发电。由于增加了其他能源互补的设备，保证了可以在太阳能能源变化时，对其能源进行补充和调整，以便实现稳定发电以及在太阳能资源不足时实现持续发电，其他能源互补的设备，使得太阳能发电成为稳定、连续的发电，因而可以实现与传统的电力输送进行没有障碍的进行并网。
采用将太阳能低温采集部分铺设在工厂化农业建筑的屋顶，其内部可以进行工厂化农业的生产，这样即实现可生产又可以进行太阳能采集，同时，工厂化农业生产所产生的大量废弃的菌棒、养殖的粪便等都有作为生物质燃料进行燃烧，这样可以实现循环经济的利用。同时由于采用分布式式采集及分布式多级互补发电，因而实现了分布式多级太阳能热发电，在每一级的太阳能发电系统中，采用制冷、供干燥、热水的应用，即实现了余热利用，又实现了对工作介质的冷凝，该部分能源主要提供给工厂化农业的生产用能，实现了可再生能源的农业生产，使得太阳能发电与农业生产有机互补的结合，减少了占地，增加了能源利用效率，提高了系统的整体热能利用效率。
具体发明内容如下：
本发明的目的是提供一种工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，包括太阳能采集系统、发电机组，其特征是：由太阳能采集系统和太阳能发电机组组成一组太阳能发电系统，至少包含二组太阳能发电系统以及至少一组非太阳能提供的能源系统，为太阳能发电系统提供补充能源，一组太阳能发电系统可以与另外一组太阳能发电系统进行串联和/或并联连接，一组发电系统的发电后的余热被另一组发电系统利用，实现多级余热利用的发电，二组太阳能发电系统可以由一组太阳能低温发电系统与一组太阳能高温发电系统构成。至少一组低温太阳能热发电系统，其太阳能采集系统铺设在工厂化农业建筑物顶，以及至少一组太阳能高温发电系统，一组发电系统的发电后的余热被另一组发电系统利用，实现多级余热利用的发电，以及至少一组非太阳能提供的能源系统，为太阳能高温发电或者太阳能低温发电提供补充能源。
还设置有不同温度的蓄热器，蓄热器设置在太阳能发电系统中，在低温发电机组进入发电机组前、高温发电机组进入发电机组前、高温发电机组所排出口，蓄热器设置在工厂化农业建筑内部或者外部地面以下或者以上，在蓄热器内设置有蓄热材料，蓄热材料选自下列至少一种或其组合:
A、水；
B、导热油；
C、固液相变、固固相变物质；
D、熔融盐。
太阳能低温发电系统采用太阳能高温发电系统发电机组所排出的工作介质的热能为能源实现低温太阳能发电，或者太阳能低温发电系统发电后的工作介质的能源被高温太阳能发电的系统用于高温发电，采用下列一种方式将太阳能高温发电机组所排出的工作介质的热能为能源，用于低温太阳能发电机组的发电：
A、将高温发电机组所排出的工作介质直接输送到低温发电机组中进行发电；
B、以高温发电机组所排出的工作介质为热源经过一组换热装置，将低温发电的工作介质加热进行发电，高温热发电的发电机工作介质出口设置有一个换热器，换热器高温端为高温发电的工作介质由高温降低为低温，换热器的低温段将低温发电的工作介质进行升温或蒸发；
C、将高温发电机组所排出的工作介质输送蓄热器中，通过一组换热装置与蓄热器进行换热后将热能进行蓄热，低温发电机组与蓄热器之间设置有一组换热器，在需要发电时通过换热器与低温发电机组进行换热实现发电
太阳能低温发电系统发电后的工作介质的能源作为高温太阳能发电的能源，采用下列方式之一：
A、将低温发电后的余热与高温热源混合共同构成高温发电的能源；
B、将低温发电的余热进行再加热到高温太阳能发电的热源的温度，进行高温发电；
C、将低温发电的余热进行再加压到高温太阳能发电的热源的温度和压力，进行高温发电。
高温发电机组和低温发电机组可以组成两个独立的发电循环系统发电，在高温与低温发电机组之间上设置有换热装置，将高温的发电机组排出的热源与低温发电机组的工作介质进行换热，用于高温发电机组的热源加热低温工作介质实现双级发电，非太阳能能源为低温或高温发电机组入口端提供互补能源，太阳能高温发电系统的冷凝温度为60-300摄氏度，太阳能高温发电采用汽轮机或背压汽轮机组发电，太阳能低温采用膨胀机机组发电，太阳能高温发电机组采用蒸汽为工作介质进行发电，太阳了低温采用有机工作介质的郎肯循环发电。
太阳了低温采集系统采用下列一种或其组合，并且太阳能低温采集部分铺设在工厂化农业建筑屋顶：
A、真空管；
B、平板；
太阳能高温采集系统采用下列一种或其组合，铺设在地面或者工厂化建筑物顶部：
A、槽式；
B、塔式；
D、碟式；
E、菲涅尔镜式。
非太阳能的其他能源选自下列至少一种：
A、生物质提供的能源，包括各种植物燃烧或者沼气化或者生物质裂解产生气化产生的能源，由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒；
B、人类或者动物排出的粪便产生的沼气提供的能源，由工厂化农业养殖提供的动物粪便产生的沼气为能源；
C、地热：地热能提供的能源；
D、余热：工业或者企业、家庭提供的余热。
由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒直接燃烧，或者由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒、养殖动物排出的粪便所形成的沼气，或者由麻风树、棕榈油榨油所剩余的果壳渣经燃烧或裂解或沼气化形成的生物质能源，可以将工厂化农业部分产生的废弃物进行循环利用，同时太阳能发电的余热供给工厂化农业提供干燥、供暖的能源，从而实现循环经济的利用。
还设置有不同温度的蓄热器，在低温发电机组进入发电机组前、高温发电机组进入发电机组前、高温发电机组所排出口，蓄热器设置在工厂化农业建筑内部或者外部地面以下或者以上，在蓄热器内设置有蓄热材料，蓄热材料选自下列至少一种或其组合:
A、水；
B、导热油；
C、固液相变、固固相变物质；
D、熔融盐。
1、还设置有多联产设备，多联产设备设置在发电机组工作介质排出口，多联产设备可以作为发电系统的冷凝器与发电机组进行串联，或者与发电系统冷凝器进行并联，将发电后的工作介质的余热加以利用，多个多联产设备设置之间通过串联、并联、混合连接实现连接；多联产设备选自下列至少一种：
A、供暖设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、供暖的散热器、地板采暖管道、循环泵组成的一个循环密闭系统，该换热器的高温流体为发电循环工作介质，实现对发电工作介质进行冷凝，换热器的低温供暖流体通过换热器将热能转换到低温供暖流体上，低温供暖流体经循环泵将热能传递到供暖的散热器、地板采暖管道上，实现对建筑的供暖；
B、生活热水设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、水开关、洗浴喷头组成、泵组成，该换热器的高温流体为发电循环工作介质，实现对发电工作介质进行冷凝和利用，低温流体将生活热水加热；
C、制冷设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、制冷机组、循环泵组成的一个循环密闭系统，该换热器的高温流体为发电循环流体，实现对发电工作介质进行冷凝或利用，换热器的低温制冷流体通过换热器获得热能，通过制冷机组进行制冷；
D、开水设备：由与换热器进行换热的开水蓄热器、水开关组成，换热器将开水蓄热器的热水进行加热成为开水，
E、干燥设备：由与换热器进行换热的干燥设备，换热器为干燥设备提供热能，换热器的发电工作介质高温流体的温度高于40度；
F、烹饪设备：由与换热器进行换热的烹饪设备，换热器为烹饪设备提供 热能，换热器的发电工作介质高温流体的温度高于80度。
多个工厂化农业建筑屋顶铺设太阳能采集系统，共同将采集的热能输送到一个蓄热器中，蓄热器与太阳能低温发电机组连接，工厂化农业建筑采用东西方向或者南北方向布局，每个工厂化农业建筑的长为50-300米，宽为15-30米。
太阳能低温发电机组设置在距离每一个工厂化农业车间最短的距离的焦点上，太阳能高温采集部分设置在与焦点最近的距离上，高温蓄热部分设置在太阳能发电机组最近的距离上，低温蓄热部分设置在低温发电机组最近的距离上。为了减少热损，可以将工厂化农业的建筑物按照矩、多边形、圆形等布局，如果按照圆形布局工厂化农业建筑，其发电和蓄热部分设置在圆心位置，这样实现了最小的热损和最短的管道路径。
多个太阳能低温采集系统铺设在工厂化农业建筑的屋顶进行采集，将经多个工厂农业建筑采集的能源，共同提供给一个低温太阳能发电机组中进行发电，同时在其周围地面铺设高温太阳能采集系统，高温太阳能发电系统设置在低温太阳能发电设备的周围，实现多级互补的发电，以上述的两级发电为基本发电单元，多个基本单元共同组成一个电站。
多个太阳了低温采集系统进行采集，采集后形成多个太阳能低温热源系统，多个低温热源与多个低温发电机组实现分布式发电，发电后的余热用于高温分布式发电，发电后的热源经过制冷、干燥、供暖应用后再进入到低温采集系统进行加热。
本发明的效果：
1、本发明充分利用低温太阳能发电以及高温太阳能发电后的余热，因而提高了整体系统的能源利用率，实现了梯级采集以及梯级发电，同时本发明设置了其他能源互补系统，实现了太阳能稳定、连续的发电，保证了可以并网。
2、本发明是分布式、低成本热发电系统，可以用于家庭及电站电网的发电。
3、本热电多联产的成本低、效率高，为太阳能利用提供了全新的技术与产品。
4、本发明也可以用于大规模的发电，用多个分布式的太阳能采集实现；
本发明特别是适合于工厂化农业所产生的废弃物，将其进行循环的利用，即实现了太阳能稳定发电，又将废弃物进行充分的利用，因而达到了循环经济的效果。
附图说明
图1是多级太阳能热发电系统；
图2是混合利用式多级太阳能热发电系统；
图3是两级独立循环与互补循环发电系统；
图4是两级独立循环与互补循环发电及多联产系统；
图5是分布式两级独立循环与互补循环发电及多联产系统；
图6是分布式两级独立循环与互补循环发电系统标准单元。
图中标号含义：
1：太阳能低温采集系统，2：太阳了低温发电机，3：太阳能高温采集系统，4：太阳能高温发电机，5：太阳能低温发电余热提供高温发电系统，6：太阳能高温发电余热提供给低温发电系统，7：蒸发器，8 ：冷凝器，9：循环泵，10：蓄热换热器，11：增压设备，12：烹饪设备，13：干燥设备，14：制冷机组，15：生活水洗浴设备，16：供暖设备，17：其他互补能源，18：工厂化车间。
具体实施方式
实施例1、多级太阳能互补热发电系统
图1中设置有太阳能低温采集系统1以及太阳能低温发电系统2，太阳能高温采集系统3及太阳能高温采集系统4，太阳能低温发电系统的余热通过太阳能低温发电余热通过设置的蓄热换热器10将余热提供给高温发电系统，同时设置由其他能源17作为补充能源，太阳能高温发电系统的余热通过高温蓄热换热器10提供给低温太阳能发电系统。这样系统实现了利用外部补充能源17进行稳定、连续的发电。其太阳了低温采集部分设置在工厂化农业建筑物顶部。
实施例2、混合利用式多级太阳能互补热发电系统
图2由低温太阳能采集系统1及低温太阳能发电2组成低温发电系统，低温发电系统的余热一部分直接提供给高温太阳能采集系统进行加热，另外一部分提供给高温蓄热换热器，高温太阳能采集系统3将高温直接采集的热能与低温发电的余热进行互补，提供给高温太阳能发电系统4，进行发电，发电后的余热进入到冷凝器进行部分冷凝，部分冷凝后的高温工作介质直接进行高温发电，高温发电的一部分余热直接的进入到蓄热换热器10中，直接提供给低温太阳能采集系统进行采集后进行用于低温太阳能发电。本系统采用将部分余热直接提供给另外一级，部分余热通过冷凝器、蓄热换热器进行交换后加以利用的方式，将余热根据需要的分别利用。其太阳了低温采集部分设置在工厂化农业建筑物顶部。
本实施例中，在高温太阳能采集系统中设置一个补充能源17，实现将低温太阳能的余热经补充能源17和高温太阳能采集系统的能源互补的达到高温太阳能发电的要求的温度和压力。同时在高温太阳能发电之后设置的蓄热换热器中，加入外部能源17进行互补，提高了系统的稳定性，实现了稳定和连续的发电。
实施例3、两级独立循环与互补循环发电系统
本实施例中太阳能低温采集系统1采集的太阳能低温热源提供给低温蒸发器7，通过低温发电机2实现发电，发电后的余热进行到冷凝器8冷凝，经过冷凝器的工作介质循环泵9进入到蒸发器中，从而构成低温太阳能热发电系统，该循环采用ORC有机工作介质郎肯循环进行发电，其发电工作介质为制冷剂氟利昂的混合介质，发电机采用螺杆膨胀机组进行发电。
太阳能高温采集系统3及太阳能高温发电系统4构成的太阳能高温发电系统由蒸发器7冷凝器8循环泵9构成一个循环发电系统，该系统采用水为工作介质发电，采用被压汽轮机组进行发电，低温发电系统的余热与高温发电系统冷凝后的工作介质进行换热，将高温冷凝后的水进行初级加热后再进入到高温的太阳能采集系统进行升温，换热后的低温工作介质经冷凝器后进行低温循环发电；高温发电的余热与低温发电的余热通过蓄热换热器10进行换热，低温的工作介质被直接加热后蒸发器的气体进行混合或者直接进入到发电机组进行发电。双级发电系统采用不同的工作介质和不同的发电机组，实现双级独立或者互补的进行发电。
同时在太阳能高温采集系统中设置互补能源17，与高温太阳能采集同时为低温太阳能发电的余热进行升温，使其达到设定的高温发电的参数，保证系统正常稳定发电，同时高温太阳能发电后的余热进行高温蓄热换热器，在高温蓄热换热器上设置有补充能源17，实现对高温余进行加热，使系统实现稳定、持续的发电。其太阳了低温采集部分设置在工厂化农业建筑物顶部。
两个发电系统都是为1MW的采集系统，既可以独立运行也可以互补发电。其补充能源采用生物质发电。
实施例4、两级独立循环与互补循环发电及多联产系统
本实施例采用两个独立可以运行的发电系统，但是采用相同的工作工作介质水进行发电，低温发电系统与高温发电系统的冷凝部分都是采用余热利用的方式实现，低温发电部分的余热直接用于供暖15和热水16，高温余热部分用于制冷12、干燥13等应用，低温的余热蒸汽被补充能源17及蓄热换热器加热后进入到高温蒸发室内7，加以利用，高温的余热经由蓄热换热器10进入到低温蒸发器7中加以利用。同时在蓄热换热器10上设置有补充能源17装置，将温度进行和调整。在高温发电后设置有烹饪设备12，干燥设备13，制冷机组14多年联产装置，在低温发电之后设置由供暖15、热水16设备，因而可以将余热进行利用，因而本实施例为多级多联产的发电系统。其太阳了低温采集部分设置在工厂化农业建筑物顶部。
实施例5、分布式两级独立循环与互补循环发电及多联产系统
本实施例是三个太阳了低温采集系统及三个低温发电机组进行分布式采集和发电，其余热被经过三个低温蓄热换热器10进入到二个高温太阳能采集系统被加热后，再经过两个高温的蓄热换热器10加热后进入到到高温太阳能发电机组进行发电，在高温太阳能采集系统中进入两个补充能源，与高温太阳能采集系统互补后将热能进入到高温发电系统，发电后的高温余热通过设置的多联产干燥、制冷装置进入到蓄热换热器10中，同时设置一个补充能源17 ，将高温发电以及多联产系统利用后的能源进行补充加热。其太阳了低温采集部分设置在工厂化农业建筑物顶部。
实施例6、分布式两级独立循环与互补循环发电标准单元
由10个标准的工厂化农业建筑19组成，每个为长为125米，宽为20米，采用矩形布局，太阳了低温采集系统1铺设在其顶部，太阳了低温能发电机组1布局在矩形交叉线的交点位置，10个所采集的太阳能直接提供给发电机组经并联后进行发电，太阳能高温采集系统3设置在矩形的右侧，并与太阳能高温发电机组4设置在低温发电机组2与高温采集部分3之间，在太阳了低温与高温发电机组中间，设置有一个高温蓄热换热器10以及一个低温蓄热换热器10，太阳能高温采集的热能通过高温发电机组发电4后，进入到高温蓄热换热器10中，再与低温太阳能采集的热能进行混合，共同进入到低温发电机组实现发电，发电后的工作介质进入到低温蓄热换热器中，将设置的沼气锅炉17加热后一部分进入到太阳能高温采集3系统中再次被加热，然后进入到高温发电机组4进行发电实现了循环发电，经低温蓄热换热器以及沼气锅炉17加热的另外一部分工作介质被再输送到低温太阳能采集系统中加热，实现低温循环。
本系统的沼气池来源于工厂化农业建筑屋内有的菌类种植的菌棒以及养殖的粪便共同产生的沼气；在太阳能低温发电之后，还可以设置多联产设备，提供给工厂化农业建筑所需的热能，以便实现供暖、制冷、农产品的干燥。
上述10个工厂化建筑以及高温采集构成的区域及设备构成一个标准的发电单元，每个发电设置为1MW，在不太的太阳能资源区域，其发电可能有变化，同时高温发电也是设计为1MW，这样两个系统既可以独立进行发电，又可互补的发电，特别是两级互补发电，提高了系统整体效率。
可以根据上述原理，扩大标准单元的发电量，可以将标准单元设计为1-50MW，由多个标准单元进行串联或者并联或混合连接，可以组成1-1000MW或者更大规模的电站。
本系统的互补能源，也可以采用麻风树、棕榈油等植物的茎叶或者其果实榨油剩余的渣滓，通过燃烧或者沼气化或者生物质裂解后进行燃烧，都是可以采用的补充能源。
还可以根据本发明的原理及结构，设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。
Claims (11)
1.工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，包括太阳能采集系统、发电机组，其特征是：由太阳能采集系统和太阳能发电机组组成一组太阳能发电系统，至少包含二组太阳能发电系统以及至少一组非太阳能提供的能源系统，为太阳能发电系统提供补充能源，一组太阳能发电系统可以与另外一组太阳能发电系统进行串联和/或并联连接，一组发电系统的发电后的余热被另一组发电系统利用，实现多级余热利用的发电，二组太阳能发电系统可以由一组太阳能低温发电系统与一组太阳能高温发电系统构成。
2.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是：还设置有不同温度的蓄热器，蓄热器设置在太阳能发电系统中，在低温发电机组进入发电机组前、高温发电机组进入发电机组前、高温发电机组所排出口，蓄热器设置在工厂化农业建筑内部或者外部地面以下或者以上，在蓄热器内设置有蓄热材料，蓄热材料选自下列至少一种或其组合:
水；
B、导热油；
C、固液相变、固固相变物质；
D、熔融盐。
3.根据权利要求1或2所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是: 太阳能低温发电系统采用太阳能高温发电系统发电机组所排出的工作介质的热能为能源实现低温太阳能发电，或者太阳能低温发电系统发电后的工作介质的能源被高温太阳能发电的系统用于高温发电，采用下列一种方式将太阳能高温发电机组所排出的工作介质的热能为能源，用于低温太阳能发电机组的发电：
A、将高温发电机组所排出的工作介质直接输送到低温发电机组中进行发电；
B、以高温发电机组所排出的工作介质为热源经过一组换热装置，将低温发电的工作介质加热进行发电，高温热发电的发电机工作介质出口设置有一个换热器，换热器高温端为高温发电的工作介质由高温降低为低温，换热器的低温端将低温发电的工作介质进行升温或蒸发；
C、将高温发电机组所排出的工作介质输送蓄热器中，通过一组换热装置与蓄热器进行换热后将热能进行蓄热，低温发电机组与蓄热器之间设置有一组换热器，在需要发电时通过换热器与低温发电机组进行换热实现发电
太阳能低温发电系统发电后的工作介质的能源作为高温太阳能发电的能源，采用下列方式之一：
将低温发电后的余热与高温热源混合共同构成高温发电的能源；
将低温发电的余热进行再加热到高温太阳能发电的热源的温度，进行高温发电；
将低温发电的余热进行再加压到高温太阳能发电的热源的温度和压力，进行高温发电。
4.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是: 高温发电机组和低温发电机组可以组成两个独立的发电循环系统发电，在高温与低温发电机组之间上设置有换热装置，将高温的发电机组排出的热源与低温发电机组的工作介质进行换热，用于高温发电机组的热源加热低温工作介质实现双级发电，非太阳能能源为低温或高温发电机组入口端提供互补能源，太阳能高温发电系统的冷凝温度为60-300摄氏度，太阳能高温发电采用汽轮机或背压汽轮机组发电，太阳能低温采用膨胀机机组发电，太阳能高温发电机组采用蒸汽为工作介质进行发电，太阳了低温采用有机工作介质的郎肯循环发电。
5.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是: 太阳了低温采集系统采用下列一种或其组合，并且太阳能低温采集部分铺设在工厂化农业建筑屋顶：
A、真空管；
B、平板；
太阳能高温采集系统采用下列一种或其组合，铺设在地面或者工厂化建筑物顶部：
A、槽式；
B、塔式；
D、碟式；
E、菲涅尔镜式。
6.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是: 非太阳能的其他能源选自下列至少一种：
生物质提供的能源，包括各种植物燃烧或者沼气化或者生物质裂解产生气化产生的能源，由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒；
人类或者动物排出的粪便产生的沼气提供的能源，由工厂化农业养殖提供的动物粪便产生的沼气为能源；
地热：地热能提供的能源；
余热：工业或者企业、家庭提供的余热。
7.根据权利要求5所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是: 由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒直接燃烧，或者由工厂化农业部分提供的生物质、菌棒、养殖动物排出的粪便所形成的沼气，或者由麻风树、棕榈油榨油所剩余的果壳渣经燃烧或裂解或沼气化形成的生物质能源，可以将工厂化农业部分产生的废弃物进行循环利用，同时太阳能发电的余热供给工厂化农业提供干燥、供暖的能源，从而实现循环经济的利用。
8.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统多联产系统，其特征是：还设置有多联产设备，多联产设备设置在发电机组工作介质排出口，多联产设备可以作为发电系统的冷凝器与发电机组进行串联，或者与发电系统冷凝器进行并联，将发电后的工作介质的余热加以利用，多个多联产设备设置之间通过串联、并联、混合连接实现连接；多联产设备选自下列至少一种：
A、供暖设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、供暖的散热器、地板采暖管道、循环泵组成的一个循环密闭系统，该换热器的高温流体为发电循环工作介质，实现对发电工作介质进行冷凝，换热器的低温供暖流体通过换热器将热能转换到低温供暖流体上，低温供暖流体经循环泵将热能传递到供暖的散热器、地板采暖管道上，实现对建筑的供暖；
B、生活热水设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、水开关、洗浴喷头组成、泵组成，该换热器的高温流体为发电循环工作介质，实现对发电工作介质进行冷凝和利用，低温流体将生活热水加热；
C、制冷设备：由换热器或者与换热器连接的蓄热器、制冷机组、循环泵组成的一个循环密闭系统，该换热器的高温流体为发电循环流体，实现对发电工作介质进行冷凝或利用，换热器的低温制冷流体通过换热器获得热能，通过制冷机组进行制冷；
D、开水设备：由与换热器进行换热的开水蓄热器、水开关组成，换热器将开水蓄热器的热水进行加热成为开水，
E、干燥设备：由与换热器进行换热的干燥设备，换热器为干燥设备提供热能，换热器的发电工作介质高温流体的温度高于40度；
F、烹饪设备：由与换热器进行换热的烹饪设备，换热器为烹饪设备提供 热能，换热器的发电工作介质高温流体的温度高于80度。
9.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统多联产系统，其特征是：多个工厂化农业建筑屋顶铺设太阳能采集系统，共同将采集的热能输送到一个蓄热器中，蓄热器与太阳能低温发电机组连接，工厂化农业建筑采用东西方向或者南北方向布局，每个工厂化农业建筑的长为50-300米，宽为15-30米。
10.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是：太阳能低温发电机组设置在距离每一个工厂化农业车间最短的距离的焦点上，太阳能高温采集部分设置在与焦点最近的距离上，高温蓄热部分设置在太阳能发电机组最近的距离上，低温蓄热部分设置在低温发电机组最近的距离上。
11.根据权利要求1所述的工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统，其特征是：多个太阳能低温采集系统铺设在工厂化农业建筑的屋顶进行采集，将经多个工厂农业建筑采集的能源，共同提供给一个低温太阳能发电机组中进行发电，同时在其周围地面铺设高温太阳能采集系统，高温太阳能发电系统设置在低温太阳能发电设备的周围，实现多级互补的发电，以上述的两级发电为基本发电单元，多个基本单元共同组成一个电站。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210154455.XA CN102865203B (zh) | 2011-05-17 | 2012-05-17 | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110127933 | 2011-05-17 | ||
| CN201110127933.3 | 2011-05-17 | ||
| CN2011101279333 | 2011-05-17 | ||
| CN201210154455.XA CN102865203B (zh) | 2011-05-17 | 2012-05-17 | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102865203A true CN102865203A (zh) | 2013-01-09 |
| CN102865203B CN102865203B (zh) | 2018-11-13 |
Family
ID=47444277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210154455.XA Expired - Fee Related CN102865203B (zh) | 2011-05-17 | 2012-05-17 | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102865203B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106415142A (zh) * | 2014-04-22 | 2017-02-15 | 威拓股份有限公司 | 宽带区域加热和冷却系统 |
| CN108443941A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-24 | 东南大学 | 一种分布式能源岛系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000077211A (ko) * | 1999-05-18 | 2000-12-26 | 엘. 프뤼트 멜빈 | 태양열 발전 및 에너지 저장 시스템 |
| KR20020046864A (ko) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 구자홍 | 메시지 큐 처리 방법 |
| CN101055121A (zh) * | 2007-05-31 | 2007-10-17 | 上海交通大学 | 微型分布式太阳能驱动冷热电联供系统 |
| WO2010022184A2 (en) * | 2008-08-19 | 2010-02-25 | Ram Power, Inc. | Solar thermal power generation using multiple working fluids in a rankine cycle |
| CN201499109U (zh) * | 2009-04-30 | 2010-06-02 | 北京智慧剑科技发展有限责任公司 | 一种可再生能源设施农业光伏电站 |
| WO2010082206A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Yeda Research And Development Company Ltd | Solar combined cycle power systems |
| CN203081664U (zh) * | 2011-05-17 | 2013-07-24 | 北京智慧剑科技发展有限责任公司 | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统 |
-
2012
- 2012-05-17 CN CN201210154455.XA patent/CN102865203B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000077211A (ko) * | 1999-05-18 | 2000-12-26 | 엘. 프뤼트 멜빈 | 태양열 발전 및 에너지 저장 시스템 |
| KR20020046864A (ko) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 구자홍 | 메시지 큐 처리 방법 |
| CN101055121A (zh) * | 2007-05-31 | 2007-10-17 | 上海交通大学 | 微型分布式太阳能驱动冷热电联供系统 |
| WO2010022184A2 (en) * | 2008-08-19 | 2010-02-25 | Ram Power, Inc. | Solar thermal power generation using multiple working fluids in a rankine cycle |
| WO2010082206A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Yeda Research And Development Company Ltd | Solar combined cycle power systems |
| CN201499109U (zh) * | 2009-04-30 | 2010-06-02 | 北京智慧剑科技发展有限责任公司 | 一种可再生能源设施农业光伏电站 |
| CN203081664U (zh) * | 2011-05-17 | 2013-07-24 | 北京智慧剑科技发展有限责任公司 | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106415142A (zh) * | 2014-04-22 | 2017-02-15 | 威拓股份有限公司 | 宽带区域加热和冷却系统 |
| US10883728B2 (en) | 2014-04-22 | 2021-01-05 | Vito | Broad band district heating and cooling system |
| CN108443941A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-24 | 东南大学 | 一种分布式能源岛系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102865203B (zh) | 2018-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | A remote integrated energy system based on cogeneration of a concentrating solar power plant and buildings with phase change materials | |
| CN101832682A (zh) | 储能型太阳能吸收式制冷系统 | |
| CN101825073A (zh) | 一种分布式太阳能梯级利用系统 | |
| CN102242698A (zh) | 分布式蓄能蓄热热电联产机组 | |
| Okonkwo et al. | Thermodynamic analysis of energy storage supported multigeneration system | |
| CN103307803A (zh) | 一种复合利用能量的冷、热水供应装置 | |
| Cioccolanti et al. | Performance assessment of a solar trigeneration system for residential applications by means of a modelling study | |
| CN103047778A (zh) | 聚光太阳热能分布式能源综合利用系统 | |
| CN203476624U (zh) | 一种低温型有机朗肯循环太阳热发电系统 | |
| CN109099605A (zh) | 一种碟式太阳能光热能源梯级利用系统 | |
| CN102809245A (zh) | 完全太阳能全天候冷热电气联产联供系统 | |
| CN203081665U (zh) | 分布式多级太阳能热发电系统 | |
| Lei et al. | Thermodynamic investigations on an integrated heat pump with thermal storage for wind-solar hybrid heating | |
| Kuyumcu et al. | Hybrid geothermal and solar thermal power plant case study: Gumuskoy GEPP | |
| CN209116569U (zh) | 一种碟式太阳能光热能源梯级利用系统 | |
| CN203081664U (zh) | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电系统 | |
| CN103775144B (zh) | 高聚光型太阳能光热直接蒸发式流体正压循环发电系统 | |
| CN102865203B (zh) | 工厂化农业多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 | |
| CN115342410A (zh) | 一种生物质锅炉和太阳能聚光光伏光热耦合的零碳供热系统 | |
| CN206300246U (zh) | 生活热水系统 | |
| CN102878035B (zh) | 多级太阳能与其他能源互补热发电及多联产系统 | |
| CN102865112A (zh) | 背热循环发电及多级背热循环发电及多联产系统 | |
| CN106352597A (zh) | 采用pvt集热器进行吸附制冷与发电系统 | |
| JP6138495B2 (ja) | 発電システム | |
| CN201662276U (zh) | 太阳能吸收式储能制冷系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181113 Termination date: 20200517 |