熱電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種熱電站，其包括：蒸汽動力區(qū)塊，其包括被配置以用于從工作流體中提取熱能以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)；太陽能熱力系統(tǒng)，其被配置以用于從沖擊太陽輻射中捕獲熱能并且加熱所述工作流體；燃?xì)鈩恿^(qū)塊，其包括兩個或更多個燃?xì)鉁u輪機(jī)，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)均與廢熱回收系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，所述廢熱回收系統(tǒng)被配置以用于通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)而捕獲廢熱；熱回收蒸汽發(fā)生器，其被配置以利用所述廢熱的熱能來加熱所述工作流體；和控制器，其被配置來指導(dǎo)所述熱電站的運(yùn)行。所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊的總?cè)萘康扔谒鰺犭娬镜目側(cè)萘?。所述控制器被配置來運(yùn)行所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊以提供最低量的電力，加上等于由所述太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生的電力量的電力。
【專利說明】熱電站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能熱電站，更具體來說涉及包括太陽能蒸汽渦輪機(jī)和與太陽能蒸汽渦輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱電站。
【背景技術(shù)】
[0002]能源供應(yīng)商日益尋求替代性主要能源。一種這樣的能源為太陽能，且一種利用太陽能的方式為采用中央塔式發(fā)電站。
[0003]可以由太陽能接收器系統(tǒng)利用日照來產(chǎn)生過熱蒸汽或超臨界蒸汽，或者用來加熱熔鹽。太陽能接收器系統(tǒng)可以包括太陽能塔，該太陽能塔接收從定日鏡的太陽能場反射回來的聚集太陽光。定日鏡可以對準(zhǔn)太陽能接收器系統(tǒng)。定日鏡可以調(diào)整其定向以隨著太陽橫越天空而追蹤太陽，從而將太陽光持續(xù)反射到與接收器系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個或多個對準(zhǔn)點(diǎn)。太陽能接收器可以被構(gòu)造來使用從定日鏡接收到的日照來加熱水或蒸汽或超臨界蒸汽或者任何其它類型的太陽能流體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)目前所公開的主題的一個方面，提供一種熱電站，其包括:
[0005]蒸汽動力區(qū)塊，其包括被配置以用于從工作流體中提取熱能以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)；
[0006]太陽能熱力系統(tǒng)，其被配置以用于從沖擊太陽輻射中捕獲熱能并且加熱工作流體；
[0007]燃?xì)鈩恿^(qū)塊，其包括兩個或更多個燃?xì)鉁u輪機(jī)，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)均與廢熱回收系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，廢熱回收系統(tǒng)被配置以用于通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)而捕獲廢熱；
[0008]熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其被配置以利用廢熱的熱能來加熱工作流體；和
[0009]控制器，其被配置來指導(dǎo)熱電站的運(yùn)行；
[0010]其中，燃?xì)鈩恿^(qū)塊的總?cè)萘康扔跓犭娬镜目側(cè)萘?，且其中，控制器被配置來運(yùn)行燃?xì)鈩恿^(qū)塊以提供最低量的電力，加上等于由太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生的電力量的電力。
[0011]可通過在全容量情況下運(yùn)行一個燃?xì)鉁u輪機(jī)并且利用其廢熱的熱能來加熱工作流體而產(chǎn)生最低量的電力。
[0012]燃?xì)鈩恿^(qū)塊可以包括三個燃?xì)鉁u輪機(jī)。
[0013]燃?xì)鉁u輪機(jī)全部被配置來產(chǎn)生等量的電力。
[0014]HRSG可以被配置來向工作流體提供一定量的熱能，該熱能的量足以產(chǎn)生介于由燃?xì)鉁u輪機(jī)直接產(chǎn)生的電力量的30%至50%之間的電力。
[0015]太陽能熱力系統(tǒng)可以包括定日鏡陣列，該定日鏡陣列被配置來將沖擊太陽輻射反射到收集塔。可以在收集塔內(nèi)加熱工作流體。
[0016]HRSG包括一個或多個熱交換器。該熱交換器可以包括省煤器、蒸發(fā)器和過熱器。[0017]控制器被配置來在全太陽能模式、全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ街械囊粋€模式下運(yùn)行熱電站。
[0018]在全太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)可以在其全容量情況下產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生最低量的電力。
[0019]在全燃?xì)饽Ｊ较拢柲軣崃ο到y(tǒng)可以不產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊在其全容量情況下產(chǎn)生電力。
[0020]在部分太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)可以在低于其全容量的情況下產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生介于最低量與其全容量之間的電力。
[0021]根據(jù)目前所公開的主題的另一個方面，提供一種產(chǎn)生電力的方法，該方法包括提供一種熱電站，該熱電站包括:
[0022]蒸汽動力區(qū)塊，其包括被配置以用于從工作流體中提取熱能以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)；
[0023]太陽能熱力系統(tǒng)，其被配置以用于從沖擊太陽輻射中捕獲熱能并且加熱工作流體；
[0024]燃?xì)鈩恿^(qū)塊，其包括兩個或更多個燃?xì)鉁u輪機(jī)，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)均與廢熱回收系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，廢熱回收系統(tǒng)被配置以用于通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)而捕獲廢熱；
[0025]熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其被配置以利用廢熱的熱能來加熱工作流體；和
[0026]控制器，其被配置來指導(dǎo)熱電站的運(yùn)行；
[0027]其中，燃?xì)鈩恿^(qū)塊的總?cè)萘康扔跓犭娬镜目側(cè)萘?，且其中，方法包括運(yùn)行燃?xì)鈩恿^(qū)塊以提供最低量的電力，加上等于由太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生的電力量的電力。
[0028]可通過在其全容量情況下運(yùn)行一個燃?xì)鉁u輪機(jī)并且利用其廢熱的熱能來加熱工作流體而產(chǎn)生最低量的電力。
[0029]燃?xì)鈩恿^(qū)塊可以包括三個燃?xì)鉁u輪機(jī)。
[0030]燃?xì)鉁u輪機(jī)全部被配置來產(chǎn)生等量的電力。
[0031]HRSG可以被配置來向工作流體提供一定量的熱能，該熱能的量足以產(chǎn)生介于由燃?xì)鉁u輪機(jī)直接產(chǎn)生的電力量的30%至50%之間的電力。
[0032]太陽能熱力系統(tǒng)可以包括定日鏡陣列，該定日鏡陣列被配置來將沖擊太陽輻射反射到收集塔。可以在收集塔內(nèi)加熱工作流體。
[0033]HRSG包括一個或多個熱交換器。該熱交換器可以包括省煤器、蒸發(fā)器和過熱器。
[0034]控制器被配置來在全太陽能模式、全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ街械囊粋€模式下運(yùn)行熱電站。
[0035]在全太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)可以在其全容量情況下產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生最低量的電力。
[0036]在全燃?xì)饽Ｊ较?，太陽能熱力系統(tǒng)可以不產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊在其全容量情況下產(chǎn)生電力。
[0037]在部分太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)可以在低于其全容量的情況下產(chǎn)生熱能，且燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生介于最低量與其全容量之間的電力。【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為了理解本發(fā)明并且知道在實(shí)踐中可以如何執(zhí)行本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖通過非限制性實(shí)例來描述實(shí)施方案，其中:
[0039]圖1是根據(jù)目前所公開的主題的熱電站的示意圖；
[0040]圖2A和圖2B是圖1中示出的熱電站的太陽能熱力系統(tǒng)的各種實(shí)例的示意圖；
[0041]圖3是圖1中示出的熱電站的燃?xì)鈩恿^(qū)塊的示意圖；
[0042]圖4是圖1中示出的熱電站的熱回收蒸汽發(fā)生器的示意圖；和
[0043]圖5A至圖5C是表示在各種模式下運(yùn)行的熱電站的一個實(shí)例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]如圖1中示意性地示出，提供了一種熱電站(統(tǒng)一用10表示)。熱電站10被設(shè)計來提供電力，因此包括大量元件，其中許多元件在本發(fā)明中并未描述，在這種發(fā)電站中通常提供這些元件，而且為精通本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知；然而，為簡潔起見，本發(fā)明省略了這些不必描述的元件以便理解本發(fā)明。
[0045]熱電站10包括蒸汽動力區(qū)塊12、太陽能熱力系統(tǒng)14、燃?xì)鈩恿^(qū)塊16和熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)18。另外，提供控制器20來指導(dǎo)熱電站10的運(yùn)行。應(yīng)了解，雖然在圖1中將控制器20示出為單個元件，但在實(shí)踐中，可以提供若干個一起工作的控制器以指導(dǎo)熱電站10的運(yùn)行。
[0046]蒸汽動力區(qū)塊12被配置來利用熱量以產(chǎn)生電力。同樣地，蒸汽動力區(qū)塊12包括一個或多個蒸汽渦輪機(jī)22，蒸汽渦輪機(jī)22被配置以利用工作流體(通常是水)的熱能以驅(qū)動連接到這些蒸汽渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)24，從而產(chǎn)生電力。蒸汽動力區(qū)塊12還包括用于將工作流體載運(yùn)至蒸汽渦輪機(jī)22以及從蒸汽渦輪機(jī)22載運(yùn)工作流體的管道26。應(yīng)了解，雖然在圖1中示出一個蒸汽渦輪機(jī)22，但蒸汽動力區(qū)塊12可以包括若干個渦輪機(jī)，例如以串聯(lián)方式設(shè)置(即，從一個渦輪機(jī)輸出的工作流體用來作為對另一個渦輪機(jī)的輸入)并且在不同壓力下運(yùn)行的若干渦輪機(jī)。若干蒸汽渦輪機(jī)22可以具有共同的傳動軸來驅(qū)動單個發(fā)電機(jī)24，或者它們可以各自驅(qū)動單獨(dú)的發(fā)電機(jī)。另外，蒸汽動力區(qū)塊12可以包括冷凝器、給水加熱器、泵和圖1中未示出的各種其它元件。
[0047]在熱電站10的運(yùn)行期間，由太陽能熱力系統(tǒng)14和HRSG18產(chǎn)生蒸汽(利用蒸汽動力區(qū)塊16產(chǎn)生的熱量，如下文所描述)。該蒸汽用來驅(qū)動蒸汽渦輪機(jī)22，蒸汽渦輪機(jī)22轉(zhuǎn)而驅(qū)動發(fā)電機(jī)24，從而產(chǎn)生電力，該電力可以被供應(yīng)到電網(wǎng)。
[0048]太陽能熱力系統(tǒng)14被配置以用于從沖擊太陽輻射捕獲熱能。如圖2A中所示出，太陽能熱力系統(tǒng)包括中央塔發(fā)電站(統(tǒng)一用28表示)。中央塔發(fā)電站28包括多個定日鏡30，定日鏡30被配置以追蹤太陽并且將沖擊太陽輻射反射到收集塔34的加熱區(qū)32，進(jìn)而將沖擊太陽輻射聚集在加熱區(qū)上，由此聚集沖擊太陽輻射。提供一個或多個管道36以將未被加熱的水帶到加熱區(qū)32，由所聚集的太陽輻射進(jìn)行加熱。
[0049]根據(jù)圖2B所示出的另一個實(shí)例，太陽能熱力系統(tǒng)14可以包括線聚焦太陽能集熱器(統(tǒng)一用35表示)。線聚焦太陽能集熱器包括多個槽式集熱器37，于其焦點(diǎn)處安置了管狀輻射吸收器38。槽式集熱器37被配置來追蹤太陽并且將沖擊太陽輻射聚集到管狀輻射吸收器38。[0050]根據(jù)參照圖2A和圖2B所描述的實(shí)例中的任何一個，熱電站10被設(shè)計來促使太陽能熱力系統(tǒng)14將熱能供應(yīng)至蒸汽動力區(qū)塊12。
[0051]太陽能熱力系統(tǒng)14在運(yùn)行時連接到蒸汽動力區(qū)塊12，以便向蒸汽動力區(qū)塊12供應(yīng)經(jīng)過加熱的工作流體。為了達(dá)到這一目的，根據(jù)參照圖2A所描述的實(shí)例的太陽能熱力系統(tǒng)14的管道36 (或者根據(jù)參照圖2B所描述的實(shí)施例的管狀輻射吸收器38 ;在本描述中，雖然將全部參考參照圖2A所描述的實(shí)施例，但應(yīng)了解，也同樣可以參考參照圖2B所描述的實(shí)施例，必要時加以修訂)連接到蒸汽動力區(qū)塊12的管道26。蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體從其管道26流到太陽能熱力系統(tǒng)14的管道36，在管道處，通過沖擊太陽輻射來加熱工作流體。接著，經(jīng)過加熱的工作流體被載運(yùn)至動力區(qū)塊12，在此處，工作流體被用來驅(qū)動動力區(qū)塊的蒸汽渦輪機(jī)22，隨后，工作流體被返回至太陽能熱力系統(tǒng)14以重新加熱。
[0052]燃?xì)鈩恿^(qū)塊16是聯(lián)合循環(huán)的部分。其被配置來利用天然氣以產(chǎn)生電力，并且將熱力提供給HRSG 18。
[0053]燃?xì)鈩恿^(qū)塊16利用天然氣作為其熱能的來源。同樣地，如圖3中所示出，燃?xì)鈩恿^(qū)塊16可以包括若干個燃?xì)鉁u輪機(jī)40，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)40機(jī)械地連接到發(fā)電機(jī)42。燃?xì)鉁u輪機(jī)40被配置來利用天然氣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以驅(qū)動發(fā)電機(jī)42，發(fā)電機(jī)42被配置以使用由燃?xì)鉁u輪機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來產(chǎn)生電力。另外，燃?xì)鉁u輪機(jī)40中的每一個都配有相關(guān)聯(lián)的廢熱回收系統(tǒng)44。廢熱回收系統(tǒng)44被配置來通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)40 (例如，利用其廢氣)來捕獲廢熱以供另一過程使用。可以提供通風(fēng)口 46來排放任何過剩的熱量和/或廢氣。燃?xì)鈩恿^(qū)塊16還包括冷凝器(未示出)，和這種系統(tǒng)通常包括的其它元件。
[0054]HRSG 18被配置以利用燃?xì)鉁u輪機(jī)40的廢熱來加熱蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。同樣地，HRSG 18包括一個或多個熱交換器，該熱交換器被配置來將廢熱回收系統(tǒng)44所捕獲的廢熱的熱能轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。例如，如圖4中所示出，HRSG 18可以包括省煤器46、蒸發(fā)器48和過熱器50。另外，它還包括可能被視為必要的其它組件，如煙道氣煙筒(flue gas stack) 52等。
[0055]熱電站10被配置以通過太陽能熱力系統(tǒng)14和燃?xì)鈩恿^(qū)塊16的組合(經(jīng)由HRSG18)或者通過兩者的組合選擇性地加熱蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。另外，熱電站被配置以使燃?xì)鉁u輪機(jī)40中的一些或全部同時運(yùn)行?？刂破?0被配置以指導(dǎo)如上文的熱電站10的運(yùn)行。
[0056]因此，熱電站10被設(shè)置以使得可以在必要時通過每次一個以上的輸入，即通過HRSG 18和太陽能熱力系統(tǒng)14來加熱蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。如圖1中所示出，這可以通過提供適當(dāng)?shù)拈y54和其它合適的流向設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，以選擇性地確定HRSG 18與太陽能熱力系統(tǒng)14之間的工作流體的路線。或者，蒸汽渦輪機(jī)22可以被配置來接收多個輸入。
[0057]熱電站10可運(yùn)行以產(chǎn)生預(yù)定量的電力，而不用考慮太陽能條件(在下文中，此預(yù)定量的電力被稱為熱電站的“容量”，盡管在特定條件下可以產(chǎn)生的實(shí)際電力量會更高)。為支持此觀點(diǎn)，熱電站的每一個組件也被設(shè)計來產(chǎn)生預(yù)定量的電力，或者產(chǎn)生可以被蒸汽動力器件12轉(zhuǎn)換成預(yù)定量電力的一定量的熱能。
[0058]具體來說，燃?xì)鈩恿^(qū)塊16的總?cè)萘?包括可以由HRSG 18利用以驅(qū)動蒸汽動力區(qū)塊12的廢熱的量)可以至少等于熱電站10的容量。因此，在沒有太陽的時候，所有燃?xì)鉁u輪機(jī)40都是可以運(yùn)行的，且其廢熱可以用來驅(qū)動蒸汽動力區(qū)塊12。因此，由燃?xì)鉁u輪機(jī)40和蒸汽渦輪機(jī)22產(chǎn)生的總電力可以等于熱電站10的容量。
[0059]太陽能熱力系統(tǒng)14的總?cè)萘?即，通過使用太陽能熱力系統(tǒng)所提供的熱能，蒸汽動力區(qū)塊12可以產(chǎn)生的電力的量)小于熱電站10的容量。燃?xì)鉁u輪機(jī)40中的每一個的總?cè)萘?即，燃?xì)鉁u輪機(jī)自身所產(chǎn)生的電力量加上蒸汽動力區(qū)塊12經(jīng)由HRSG 18使用廢熱的熱能而可以產(chǎn)生的電力量)使得太陽能熱力系統(tǒng)12的總?cè)萘颗c一些燃?xì)鉁u輪機(jī)(例如，其中一個燃?xì)鉁u輪機(jī))的總?cè)萘康慕M合等于熱電站10的總?cè)萘?。因此，?dāng)太陽能熱力系統(tǒng)14在全容量情況下運(yùn)行時，僅需要運(yùn)行一些燃?xì)鉁u輪機(jī)40來使熱電站10能夠在全容量情況下運(yùn)行。
[0060]因此，控制器20被配置以在以下三種模式中的一種模式下運(yùn)行熱電站10:全太陽能模式、全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ健?br> [0061]在全太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)14在其全容量情況下產(chǎn)生熱能，該熱能被轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。此情況可能發(fā)生在高直射輻照期間(諸如，在晴天時)?？蛇x地，也可以運(yùn)行一些(例如，一個)燃?xì)鉁u輪機(jī)40來產(chǎn)生額外量的電力。另外，通過HRSG18將來自燃?xì)鉁u輪機(jī)40的廢熱轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。由蒸汽動力區(qū)塊12通過使用由太陽能熱力系統(tǒng)14和HRSG 18轉(zhuǎn)移給它的熱能而產(chǎn)生的電力量，加上由一個(或多個)燃?xì)鉁u輪機(jī)40在全太陽能模式下運(yùn)行時直接產(chǎn)生的電力量，可能等于熱電站的總?cè)萘俊?br> [0062]在全燃?xì)饽Ｊ较?，太陽能熱力系統(tǒng)14不產(chǎn)生熱能。此情況可能發(fā)生在惡劣天氣或晚上。所有燃?xì)鉁u輪機(jī)40都運(yùn)行以產(chǎn)生電力。另外，通過HRSG18將來自燃?xì)鉁u輪機(jī)40的廢熱轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。由HRSG 18產(chǎn)生的電力量加上由燃?xì)鉁u輪機(jī)40在全燃?xì)饽Ｊ较逻\(yùn)行時直接產(chǎn)生的電力量，等于熱電站的總?cè)萘俊?br> [0063]在部分太陽能模式下，太陽能熱力系統(tǒng)14在部分容量情況下產(chǎn)生熱能，該熱能被轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。此情況可能發(fā)生在低直射輻照期間，例如當(dāng)太陽輻射被阻擋時(例如，被云阻擋或在多云天氣條件下)，或者在冬季太陽高度角較小時。在必要時運(yùn)行燃?xì)鉁u輪機(jī)40中的一些以產(chǎn)生一定的電力，這些電力多于在全太陽能模式下產(chǎn)生的電力量。應(yīng)了解，取決于通過使用由太陽能熱力系統(tǒng)14產(chǎn)生的熱能而產(chǎn)生的電力量，燃?xì)鉁u輪機(jī)40中的一些可以在低于其全容量的情況下運(yùn)行。應(yīng)進(jìn)一步了解，雖然并非所有燃?xì)鉁u輪機(jī)40均可在部分太陽能模式下運(yùn)行，但相比于全太陽能模式，運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)更多。通過HRSG 18將燃?xì)鉁u輪機(jī)40的廢熱轉(zhuǎn)移至蒸汽動力區(qū)塊12的工作流體。由蒸汽動力區(qū)塊12通過使用由太陽能熱力系統(tǒng)14和HRSG 18轉(zhuǎn)移給它的熱能而產(chǎn)生的電力量，力口上由燃?xì)鉁u輪機(jī)40在部分太陽能模式下運(yùn)行時直接產(chǎn)生的電力量，等于熱電站的總?cè)萘俊?br> [0064]應(yīng)了解，在全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ狡陂g，控制器20運(yùn)行燃?xì)鈩恿^(qū)塊以產(chǎn)生一定的電力量(經(jīng)由HRSG 18從其廢熱直接產(chǎn)生)，加上在全太陽能模式下產(chǎn)生的最低電力量，等于太陽能熱力系統(tǒng)14在低于全容量的情況下產(chǎn)生的熱能的量。因此，在全燃?xì)饽Ｊ较拢柲軣崃ο到y(tǒng)14不提供任何熱能，因此燃?xì)鈩恿^(qū)塊16產(chǎn)生的電力量是它在全太陽能模式下產(chǎn)生的最低電力量加上等于太陽能熱力系統(tǒng)的總?cè)萘康碾娏α俊Ｔ诓糠痔柲苣Ｊ较?，太陽能熱力系統(tǒng)14提供的熱能的量低于其全容量，因此燃?xì)鈩恿^(qū)塊16提供的電力量是它在全太陽能模式下產(chǎn)生的最低電力量加上等于太陽能熱力系統(tǒng)在低于其總?cè)萘康那闆r下提供的電力量的電力量。[0065]僅出于說明的目的，現(xiàn)在參照示出一個實(shí)例的圖5A至圖5C，其中熱電站110具有420MW的總?cè)萘俊Ｌ柲軣崃ο到y(tǒng)114具有280MW的總?cè)萘?，以及燃?xì)鈩恿^(qū)塊116包括三個燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2、GT3，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)可以直接產(chǎn)生100MW的電力，且產(chǎn)生足夠的廢熱以供HRSG 118產(chǎn)生額外的40麗的電力。
[0066]特定地參照圖5A，在全太陽能模式下，蒸汽動力區(qū)塊112利用由太陽能熱力系統(tǒng)114提供的熱能產(chǎn)生280MW的電力。另外，燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl中的一個在運(yùn)行中，其直接產(chǎn)生100麗的電力。蒸汽動力區(qū)塊112利用由HRSGl 18提供的來自在此模式下運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl的廢熱的熱能產(chǎn)生額外的4(MW的電力。因此，在全太陽能模式下，熱電站110產(chǎn)生280+100+40=420MW 的電力。
[0067]現(xiàn)參照圖5B，在全燃?xì)饽Ｊ较?，所有燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2、GT3都在運(yùn)行，從而直接產(chǎn)生總計3X (100)=300MW的電力。蒸汽動力區(qū)塊112使用由HRSGl 18提供的來自在此模式下運(yùn)行的所有三個燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2、GT3的廢熱的熱能而產(chǎn)生額外的3X(40)=120MW的電力。因此，在全燃?xì)饽Ｊ较?，熱電?10產(chǎn)生3X (100)+3X (40)=420麗的電力。
[0068]舉例來說，如在圖5C中所表示的，在部分太陽能模式下，蒸汽動力區(qū)塊112利用由太陽能熱力系統(tǒng)114提供的熱能產(chǎn)生小于280麗的電力。另外，其它燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl、GT2、GT3中的一個或多個在部分容量或全容量情況下運(yùn)行，按照需要來彌補(bǔ)由于太陽能熱力系統(tǒng)114在小于其全容量的情況下運(yùn)行而未能產(chǎn)生的電力。
[0069]在確定這些額外燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2、GT3在哪種容量下運(yùn)行時，要考慮燃?xì)鉁u輪機(jī)直接產(chǎn)生的電力量，以及蒸汽動力區(qū)塊利用HRSG 118所提供的來自燃?xì)鉁u輪機(jī)的廢熱的熱能而可以產(chǎn)生的電力量。
[0070]舉例來說，當(dāng)太陽能熱力系統(tǒng)114能夠利用太陽能熱力系統(tǒng)114所提供的熱能產(chǎn)生210麗的電力時，兩個燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2都可以在75%的容量下運(yùn)行。因此，燃?xì)鉁u輪機(jī)可以直接產(chǎn)生總計2X (75)=150麗的電力。蒸汽動力區(qū)塊112可以使用由HRSG 118提供的來自所運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪機(jī)GT1、GT2的廢熱的熱能產(chǎn)生額外的2X (60) =60麗的電力。因此，在此模式下，熱電站110產(chǎn)生210+2X (75)+60=420MW的電力。
[0071]上文所描述的設(shè)置具有若干優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，由于有一個燃?xì)鉁u輪機(jī)GTl始終運(yùn)行并且由此HRSG 118始終運(yùn)行，因此HRSG始終維持在運(yùn)行溫度下。此外，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)在較低功率下運(yùn)行時可能不太有效，因此可以在較高功率級下運(yùn)行多個燃?xì)鉁u輪機(jī)以減少能源浪費(fèi)。另外，應(yīng)特別注意，可以在不使用儲熱器的情況下維持固定量的電力輸出，同時可以免除儲熱器的相關(guān)成本和低效。
[0072]本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解，在不脫離本發(fā)明(加以必要的修訂)范圍的情況下，可對其進(jìn)行多種變化、變更和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種熱電站，其包括: 蒸汽動力區(qū)塊，其包括被配置以用于從工作流體中提取熱能以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)； 太陽能熱力系統(tǒng)，其被配置以用于從沖擊太陽輻射中捕獲熱能并且加熱工作流體； 燃?xì)鈩恿^(qū)塊，其包括兩個或更多個燃?xì)鉁u輪機(jī)，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)均與廢熱回收系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，廢熱回收系統(tǒng)被配置以用于通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)而捕獲廢熱； 熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其被配置以利用廢熱的熱能來加熱工作流體；和 控制器，其被配置來指導(dǎo)熱電站的運(yùn)行； 其中，所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊的總?cè)萘康扔谒鰺犭娬镜目側(cè)萘?，且其中，所述控制器被配置來運(yùn)行所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊以提供最低量的電力，加上等于由所述太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生的電力量的電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電站，其中通過在全容量情況下運(yùn)行一個燃?xì)鉁u輪機(jī)并且利用其廢熱的熱能來加熱所述工作流體而產(chǎn)生所述最低量的電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊包括三個燃?xì)鉁u輪機(jī)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述燃?xì)馊勘慌渲脕懋a(chǎn)生等量的電力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述HRSG被配置來向所述工作流體提供一定量的熱能，所述熱能的量足以產(chǎn)生介于由所述燃?xì)鉁u輪機(jī)直接產(chǎn)生的電力量的30%至50%之間的電力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述太陽能熱力系統(tǒng)包括定日鏡陣列，所述定日鏡陣列被配置來將沖擊太陽輻射反射到收集塔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱電站，其中所述工作流體在所述收集塔內(nèi)加熱。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述HRSG包括一個或多個熱交換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電站，其中所述熱交換器包括省煤器、蒸發(fā)器和過熱器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述控制器被配置來在全太陽能模式、全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ街械囊粋€模式下運(yùn)行所述站。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱電站，其中在所述全太陽能模式下，所述太陽能熱力系統(tǒng)在其全容量情況下產(chǎn)生熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生最低量的電力。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中在所述全燃?xì)饽Ｊ较?，所述太陽能熱力系統(tǒng)不產(chǎn)生任何熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊在其全容量情況下產(chǎn)生電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的熱電站，其中所述部分太陽能模式下，所述太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生介于所述最低量與其全容量之間的電力。
14.一種產(chǎn)生電力的方法，所述方法包括提供一種熱電站，該熱電站包括: 蒸汽動力區(qū)塊，其包括被配置以用于從工作流體中提取熱能以驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)； 太陽能熱力系統(tǒng)，其被配置以用于從沖擊太陽輻射中捕獲熱能并且加熱工作流體； 燃?xì)鈩恿^(qū)塊，其包括兩個或更多個燃?xì)鉁u輪機(jī)，每一個燃?xì)鉁u輪機(jī)均與廢熱回收系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，廢熱回收系統(tǒng)被配置以用于通過運(yùn)行各自的燃?xì)鉁u輪機(jī)而捕獲廢熱；熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)，其被配置以利用廢熱的熱能來加熱工作流體；和 控制器，其被配置來指導(dǎo)熱電站的運(yùn)行； 其中，所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊的總?cè)萘康扔谒鰺犭娬镜目側(cè)萘?，且其中，所述方法包括運(yùn)行所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊以提供最低量的電力，加上等于由所述太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生的電力量的電力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過在全容量情況下運(yùn)行一個燃?xì)鉁u輪機(jī)并且利用其廢熱的熱能來加熱所述工作流體而產(chǎn)生所述最低量的電力。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊包括三個燃?xì)鉁u輪機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃?xì)鉁u輪機(jī)全部被配置來產(chǎn)生等量的電力。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述HRSG被配置來向所述工作流體提供一定量的熱能，所述熱能的量足以產(chǎn)生介于由所述燃?xì)鉁u輪機(jī)直接產(chǎn)生的電力量的30%至50%之間的電力。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述太陽能熱力系統(tǒng)包括定日鏡陣列，所述定日鏡陣列被配置來將沖擊太陽輻射反射到收集塔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在所述收集塔內(nèi)加熱所述工作流體。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述HRSG包括一個或多個熱交換器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述熱交換器包括省煤器、蒸發(fā)器和過熱器。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述控制器被配置來在全太陽能模式、全燃?xì)饽Ｊ胶筒糠痔柲苣Ｊ街械囊粋€模式下運(yùn)行所述站。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中在所述全太陽能模式下，所述太陽能熱力系統(tǒng)在其全容量情況下產(chǎn)生熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生最低量的電力。
25.根據(jù)權(quán)利要求23和24中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述全燃?xì)饽Ｊ较?，所述太陽能熱力系統(tǒng)不產(chǎn)生任何熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊在其全容量情況下產(chǎn)生電力。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述部分太陽能模式下，所述太陽能熱力系統(tǒng)在低于其全容量的情況下產(chǎn)生熱能，且所述燃?xì)鈩恿^(qū)塊產(chǎn)生介于所述最低量與其全容量之間的電力。
【文檔編號】F02C6/00GK103899503SQ201210584071
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】I.克羅伊澤, A.戈德曼, L.阿弗雷莫夫, J.巴拉克 申請人:光之源工業(yè)(以色列)有限公司