本發(fā)明總地涉及能源領(lǐng)域，且更具體地涉及一種光熱發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)能發(fā)電的特點是在負荷低谷的時候發(fā)電能力比較強，但用戶在負荷低谷并無旺盛的需求，而現(xiàn)階段又沒有大容量的蓄能設(shè)備，因此產(chǎn)生棄風(fēng)。

造成風(fēng)能發(fā)電“棄風(fēng)”原因主要有四個方面的原因：

一、風(fēng)電場的規(guī)劃與電網(wǎng)的規(guī)劃在某種程度上出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)，風(fēng)電場的建設(shè)速度和整個電網(wǎng)特別是送出工程建設(shè)有不同步問題，影響了風(fēng)電場的正常運行。

二、由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的原因，風(fēng)電不能在當(dāng)?shù)赝耆?，所以有一部分電要送出來。那么在送出來的過程當(dāng)中，送出輸電線路能力的不足也影響了送出。

三、風(fēng)電本身具有不確定性，也有間歇性，其運行需要電網(wǎng)做好配合，即需要做好調(diào)峰。有一些地方，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足，特別是三北地區(qū)，例如華北、東北、西北等地在冬季要進行供暖，這需要首先要保證供暖機組的運行，而這導(dǎo)致調(diào)峰出現(xiàn)問題，在運行方式不允許的情況下，也導(dǎo)致棄風(fēng)。

四、整個風(fēng)電場運行的機制政策上還需要進一步的完善。

據(jù)統(tǒng)計，我國部分省市風(fēng)電棄風(fēng)達20％左右，“三北”(東北、華北和西北)一些風(fēng)資源豐富的地區(qū)或超過30％，直接經(jīng)濟損失達近百億元。

而光熱發(fā)電負荷主要集中在白天，通過蓄熱裝置，夜晚汽輪發(fā)電機組可低負荷運行，如果要夜晚也滿負荷發(fā)電，就需要增加鏡場和蓄熱裝置的投資或通過增加燃料如煤、天然氣等非可再生資源來增加汽輪機的運轉(zhuǎn)率和滿負荷率。

現(xiàn)有技術(shù)采用風(fēng)光電互補的方式解決風(fēng)電波動造成對電網(wǎng)的沖擊，其技術(shù)方案為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電分別通過相應(yīng)控制器把直流功率直接供給蓄電池組充電，然后通過逆變器并網(wǎng)后送至電網(wǎng)。這樣可以彌補了獨立發(fā)電的不足，有效地降低各自獨立運行時輸電功率的波動性，減少部分棄風(fēng)或棄光。

但是，現(xiàn)有的風(fēng)光互補系統(tǒng)雖然可以解決部分棄風(fēng)，但是也會電網(wǎng)產(chǎn)生一些不良影響，如孤島效應(yīng)、諧波污染等，另外也無法解決三北地區(qū)在冬季供暖電網(wǎng)調(diào)峰時的棄風(fēng)問題。

因此，需要提供一種光熱發(fā)電系統(tǒng)，以至少部分地解決上面提到的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為至少部分地解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：

風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置，所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能；

控制器，所述控制器與所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置連接，并與電網(wǎng)連接；

電加熱裝置，所述控制器選擇性地將所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的所述電能供應(yīng)至所述電加熱裝置；

光熱轉(zhuǎn)換裝置，所述光熱轉(zhuǎn)換裝置用于將光能轉(zhuǎn)換為熱能；

儲熱裝置，所述儲熱裝置中容納有介質(zhì)，并且所述儲熱裝置與所述光熱轉(zhuǎn)換裝置能夠熱交換，所述介質(zhì)由所述電加熱裝置加熱并且/或者由來自所述光熱轉(zhuǎn)換裝置的所述熱能加熱，以產(chǎn)生蒸汽；

汽輪發(fā)電裝置，所述汽輪發(fā)電裝置與所述儲熱裝置和所述電網(wǎng)連接，以接收來自所述儲熱裝置的所述蒸汽并產(chǎn)生用于傳輸至所述電網(wǎng)的電能。

可選地，所述汽輪發(fā)電裝置包括發(fā)電機以及與所述發(fā)電機連接的汽輪機或抽汽式機組。

可選地，還包括與所述汽輪發(fā)電裝置連接的蒸汽產(chǎn)生裝置，所述蒸汽產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生蒸汽。

可選地，所述蒸汽產(chǎn)生裝置包括燃氣鍋爐、燃煤鍋爐和生物質(zhì)鍋爐中的至少一種。

可選地，所述控制器經(jīng)由變壓器與所述電網(wǎng)連接，以用于將所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電能升壓。

可選地，所述汽輪發(fā)電裝置經(jīng)由升壓站與所述電網(wǎng)連接，以用于將所述汽輪發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能升壓。

可選地，所述光熱轉(zhuǎn)換裝置包括延伸進入所述儲熱裝置的所述介質(zhì)中的集熱管。

可選地，所述汽輪發(fā)電裝置具有延伸進入所述儲熱裝置的所述介質(zhì)中的管路，以使得所述汽輪發(fā)電裝置產(chǎn)生的水能夠經(jīng)由所述管路被所述儲熱裝置加熱為蒸汽。

可選地，所述控制器根據(jù)所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的所述電能是否符合電網(wǎng)要求和/或所述電網(wǎng)是否允許并網(wǎng)發(fā)電而選擇性地供應(yīng)所述電能。

根據(jù)本發(fā)明的光熱發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置通過控制器判斷符合條件時，能夠直接通過變壓器輸送至電網(wǎng)并網(wǎng)后送至用戶，如果風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出的電不符合電網(wǎng)的要求時或在電網(wǎng)限制風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置并網(wǎng)發(fā)電時，將風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出的電通過電加熱裝置加熱儲熱裝置內(nèi)的介質(zhì)，從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能參與到光熱發(fā)電過程中。可以減少大部分棄風(fēng)，將棄風(fēng)期間的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為熱能，最終再轉(zhuǎn)換為電能，并且不額外增加風(fēng)能發(fā)電和光熱發(fā)電的投資。

附圖說明

為了使本發(fā)明的優(yōu)點更容易理解，將通過參考在附圖中示出的具體實施例更詳細地描述上文簡要描述的本發(fā)明?？梢岳斫膺@些附圖只描繪了本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)認為是對其保護范圍的限制，通過附圖以附加的特性和細節(jié)描述和解釋本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的光熱發(fā)電系統(tǒng)的一種實施方式的示意圖。

附圖標記說明：

1：風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置 2：控制器

3：變壓器 4：電網(wǎng)

5：用戶 6：光熱轉(zhuǎn)換裝置

7：儲熱裝置 8：電加熱裝置

9：汽輪機 10：發(fā)電機

11：升壓站

具體實施方式

在下文的討論中，給出了細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在特定的示例中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行詳盡地描述。需要說明的是，本文中所使用的術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并非限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種光熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1、控制器2、電加熱裝置8、光熱轉(zhuǎn)換裝置6、儲熱裝置7和汽輪發(fā)電裝置。

其中，風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能?？刂破?與風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1連接，并與電網(wǎng)4連接。控制器2選擇性地將風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1產(chǎn)生的電能供應(yīng)至電加熱裝置8。光熱轉(zhuǎn)換裝置6用于將光能轉(zhuǎn)換為熱能。

儲熱裝置7中容納有介質(zhì)(例如，水)，并且光熱轉(zhuǎn)換裝置6的熱能可以被輸送到儲熱裝置7，例如通過光熱轉(zhuǎn)換裝置6中的介質(zhì)(溫度較高)與儲熱裝置7中的介質(zhì)(溫度較低)之間的熱交換，使得儲熱裝置7中的介質(zhì)由電加熱裝置8加熱并且/或由來自光熱轉(zhuǎn)換裝置6的熱能加熱，以產(chǎn)生蒸汽。

汽輪發(fā)電裝置與儲熱裝置7和電網(wǎng)4連接，以接收來自儲熱裝置7的蒸汽并產(chǎn)生用于傳輸至電網(wǎng)4的電能。汽輪發(fā)電裝置包括發(fā)電機10以及與發(fā)電機10連接的汽輪機9或抽汽式機組。

繼續(xù)參照圖1，控制器2可以根據(jù)例如風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1產(chǎn)生的電能是否符合電網(wǎng)4要求和/或電網(wǎng)4是否允許并網(wǎng)發(fā)電而選擇性地供應(yīng)電能。

由此，當(dāng)控制器2判斷風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1發(fā)出的電能夠如果可以并網(wǎng)，那么該風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1發(fā)出的電通過控制器2送至變壓器3，隨后升壓后通過電網(wǎng)4可送至客戶處。

當(dāng)如果風(fēng)力發(fā)出的電因各種原因不能并網(wǎng)發(fā)電時，該風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1發(fā)出的電能通過控制器2送至安裝在儲熱裝置7內(nèi)的電加熱裝置8，以加熱儲熱裝置7的介質(zhì)(例如水)，從而將電能轉(zhuǎn)換為熱能。

光熱發(fā)電的流程是，諸如鏡場的光熱轉(zhuǎn)換裝置6吸收太陽光，并將光熱轉(zhuǎn)換裝置6的集熱管中的介質(zhì)加熱，之后集熱管中的介質(zhì)通過第一循環(huán)管線被輸送至儲熱裝置7，與儲熱裝置7內(nèi)的介質(zhì)發(fā)生熱交換，以對儲熱裝置7中的介質(zhì)加熱。

而儲熱裝置7中的介質(zhì)通過第二循環(huán)管線將來自汽輪機9(汽機房)的水加熱成過熱蒸汽，并輸送回汽輪機9，以推動發(fā)電機10發(fā)電。之后發(fā)電機10的電能被輸送送至變電站，并網(wǎng)后通過電網(wǎng)4送至用戶5。從而可實現(xiàn)利用風(fēng)力發(fā)電棄風(fēng)的利用。

根據(jù)本發(fā)明的光熱發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1通過控制器2判斷符合條件時，能夠直接通過變壓器3輸送至電網(wǎng)4并網(wǎng)后送至用戶5，如果風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1發(fā)出的電不符合電網(wǎng)4的要求時或在電網(wǎng)4限制風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1并網(wǎng)發(fā)電時，將風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1發(fā)出的電通過電加熱裝置8加熱儲熱裝置7內(nèi)的介質(zhì)，從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能參與到光熱發(fā)電過程中?？梢詼p少大部分棄風(fēng)，將棄風(fēng)期間的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為熱能，最終再轉(zhuǎn)換為電能，并且不額外增加風(fēng)能發(fā)電和光熱發(fā)電的投資。

發(fā)電機10和汽輪機或抽汽式機組的構(gòu)造已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，本文將不再描述。

而為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)還可以包括與汽輪發(fā)電裝置連接的蒸汽產(chǎn)生裝置，蒸汽產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生蒸汽。例如，在由于光照不足或夜晚的情況下，光熱轉(zhuǎn)換裝置所產(chǎn)生的熱能不足，此時可以使用蒸汽產(chǎn)生裝置產(chǎn)生蒸汽以使得汽輪發(fā)電裝置能夠持續(xù)工作。。進一步，蒸汽產(chǎn)生裝置可包括燃氣鍋爐、燃煤鍋爐和生物質(zhì)鍋爐中的至少一種。這樣，由儲熱裝置7產(chǎn)生的蒸汽可以和蒸汽產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的蒸汽一起被輸送至汽輪發(fā)電裝置處。

可選地，控制器2可以經(jīng)由變壓器3與電網(wǎng)4連接，以用于將風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置1產(chǎn)生的電能升壓。而汽輪發(fā)電裝置可以經(jīng)由升壓站11與電網(wǎng)4連接，以用于將汽輪發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能升壓。

除非另有定義，本文中所使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文中出現(xiàn)的諸如“部件”等術(shù)語既可以表示單個的零件，也可以表示多個零件的組合。本文中出現(xiàn)的諸如“安裝”、“設(shè)置”等術(shù)語既可以表示一個部件直接附接至另一個部件，也可以表示一個部件通過中間件附接至另一個部件。本文中在一個實施方式中描述的特征可以單獨地或與其它特征結(jié)合地應(yīng)用于另一個實施方式，除非該特征在該另一個實施方式中不適用或是另有說明。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施方式進行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施方式只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施方式范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。