一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能发电技术领域和气体压缩领域，具体涉及一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统。


背景技术：

2.能源是社会发展的重要基础，随着经济的发展和社会需求的不断提高，人们对能源的需求量也持续增长。其中电力在现代生产、生活中的地位尤其重要。目前世界上大约65%的电力由化石燃料提供，20%由核电站提供，剩下的由可再生能源提供，如太阳能、水能、生物质能、风能及地热能等。随着化石能源的枯竭，开采的成本和难度会越来越大，在能源和环境的双重压力下，减少对化石能源的依赖，探求可代替的新能源是现在人类的必然选择。
3.我国是太阳能资源最丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，年辐射量在5000mj/m2以上。据统计资料分析，中国陆地面积每年接收的太阳辐射总量为3.3
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103~8.4
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10
3 mj/m2，相当于24000亿吨标准煤的储量，因此，研究太阳能发电技术对我国乃至全人类的持续发展有重要意义。近年来，各国均注重太阳能新技术的研发和推广应用，但由于太阳能能流密度低，分散性强，应用太阳能更容易获得中、低温热源，通过有机朗肯循环可以对这部分太阳能热源进行利用。
4.压缩空气蓄能是国际上出现的新型蓄能方式，在发电的过程中，发电机与压缩机相连，富裕的电力带动压缩机对空气做功，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气。空气压缩的过程中，分子之间的间距变小，分子间碰撞变剧烈，压缩机机械功转化为空气的内能，被压缩的空气温度升高。通常，高温压缩空气通过冷凝器冷却后，高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，并在电网负荷高峰期被释放出来推动涡轮机发电。在这个过程中，若将高温压缩空气的热量通过恰当的方式回收、利用，则可以进一步减少能源消耗，提高能源利用率。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种利用能流密度低、分散性强的太阳能作为热源发电、生产压缩空气用于空气蓄能的太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，包括工质回路系统、空气压缩系统、冷却水系统；所述工质回路系统包括工质泵、预热器、回热器、太阳能蒸发器、透平发电机组、冷凝器，各设备通过工质管道依次连接，形成闭合回路；所述空气压缩系统包括常压空气入口、空气压缩机、预热器、压缩空气出口，通过空气管道依次连接；所述冷却水系统包括冷却水入口、冷凝器、冷却水出口，通过冷却水管道依次连接；上述太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，所述工质回路系统与空气压缩系统通过透平发电机组、空气压缩机同轴直连；所述工质回路系统与冷却水系统通过冷凝器耦合连接。
7.所述工质回路系统工质泵出口通过工质管道与预热器工质入口连接，预热器工质出口通过工质管道与回热器冷流侧工质入口连接，回热器冷流侧工质出口通过工质管道与太阳能蒸发器工质入口连接，太阳能蒸发器工质出口通过工质管道与透平发电机组工质入口连接，透平发电机组工质出口与回热器热流侧工质入口连接，回热器热流侧工质出口通过工质管道与冷凝器工质入口连接，冷凝器工质出口通过工质管道与工质泵入口连接，形成闭合回路。
8.上述基于太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，太阳能通过太阳能蒸发器的太阳能加热器将热量传给有机工质，为透平发电机组提供能量，为透平发电机组提供能量后的工质作为热流工质将余热通过回热器再次传递给经过预热器后的冷流工质，通过回热器后的热流工质再依次通过冷凝器、工质泵、预热器后，作为冷流工质进入回热器吸收热流工质的余热，通过回热器后的冷流工质进入太阳能蒸发器，反复以上过程，不断发电、产生压缩空气。
9.上述基于太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，透平发电机组的电机与空气压缩机同轴直连，带动空气压缩机对空气进行压缩，在空气压缩的过程中，分子之间的距离变小，分子碰撞加剧，压缩机械能转化为气体内能，气体温度升高，高温压缩空气通过预热器对工质进行预热，既产生常温压缩空气，又提高了工质的温度，充分利用了余热资源。
10.本发明的有益效果是，本发明利用太阳能进行发电，可减少化石燃料的消耗；耦合了压缩空气储能技术，将压缩空气过程中所产生的废热回收利用，减少向环境排放的废热量，提高太阳能的利用效率。
附图说明
11.图1为本发明一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统的流程示意图。
12.图中：1、工质泵；2、预热器；3、回热器；4、太阳能蒸发器；5、透平发电机组；6、空气压缩机；7、冷凝器；8、常压空气入口；9、压缩空气出口；10、冷却水入口；11、冷却水出口。
具体实施方式
13.本发明的核心为提供一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，采用这种系统，可利用太阳能输出电能并产生压缩空气，同时能够为高温压缩空气冷却，回收余热用于提高系统的热效率，节能降耗。
14.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
15.实施例1: 在一种具体实施方式中，如图1，一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，包括工质回路系统、空气压缩系统、冷却水系统；工质回路系统包括工质泵（1）、预热器（2）、回热器（3）、太阳能蒸发器（4）、透平发电机组（5）、冷凝器（7），各设备通过工质管道依次连接，形成闭合回路；空气压缩系统包括常压空气入口（8）、空气压缩机（6）、预热器（2）、压缩空气出口（9），通过空气管道依次连接；冷却水系统包括冷却水入口（10）、冷凝器（7）、冷却水出口（11），通过冷却水管道依次连接；太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，工质回路系统与空气压缩系统通过透平发电机组（5）、空气压缩机（6）同轴
直连；工质回路系统与冷却水系统通过冷凝器（7）耦合连接。
16.具体地，工质回路系统工质泵出口通过工质管道与预热器工质入口连接，预热器工质出口通过工质管道与回热器冷流侧工质入口连接，回热器冷流侧工质出口通过工质管道与太阳能蒸发器工质入口连接，太阳能蒸发器工质出口通过工质管道与透平发电机组工质入口连接，透平发电机组工质出口与回热器热流侧工质入口连接，回热器热流侧工质出口通过工质管道与冷凝器工质入口连接，冷凝器工质出口通过工质管道与工质泵入口连接，形成闭合回路。
17.太阳能通过太阳能蒸发器的太阳能加热器将热量传给有机工质，为透平发电机组提供能量，为透平发电机组提供能量后的工质作为热流工质将余热通过回热器再次传递给经过预热器后的冷流工质，通过回热器后的热流工质再依次通过冷凝器、工质泵、预热器后，作为冷流工质进入回热器吸收热流工质的余热，通过回热器后的冷流工质进入太阳能蒸发器，反复以上过程，不断发电、产生压缩空气。透平发电机组的电机与空气压缩机同轴直连，带动空气压缩机对空气进行压缩，在空气压缩的过程中，分子之间的距离变小，分子碰撞加剧，压缩机械能转化为气体内能，气体温度升高，高温压缩空气通过预热器对工质进行预热，既产生常温压缩空气，又提高了工质的温度，充分利用了余热资源。
18.由上述一种太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统，全年接受直射辐照量为1860kwh
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‑2，集热器面积1400m2，全年发电量为19.5万kwh，获得0.6mpa的压缩空气937万nm3。
19.实施例2: 本实施例的太阳能耦合有机朗肯循环发电及空气压缩系统与实施例1相同，不同之处在于本发明的直射辐照量和集热器面积，全年接受直射辐照量为1200kwh
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‑2，集热器面积2000m2，全年发电量为12万kwh，可将206万nm3的空气从0.6mpa压缩至2.8mpa。
20.本发明的具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，而并非是对本发明实施方式的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。