用于控制熔鹽溫度的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)，且更具體地，涉及用于控制太陽(yáng)能接收器中的熔鹽溫度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于直接蒸汽中央接收器(DSCR)的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)包括大片的定日鏡以及放置在具有相當(dāng)高度的塔上的太陽(yáng)能接收器。定日鏡將直接日光集中到太陽(yáng)能接收器以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽用于運(yùn)轉(zhuǎn)蒸汽渦輪來(lái)發(fā)電。典型地，太陽(yáng)能熱發(fā)電設(shè)備在晴朗的陽(yáng)光時(shí)段內(nèi)每天循環(huán)操作，而在夜間或在多云季節(jié)里關(guān)閉。然而，如果太陽(yáng)能熱發(fā)電設(shè)備要滿足日益增長(zhǎng)的電力需求，則其需要不管陽(yáng)光是否可得都要可操作，即，在夜間或在多云天。這種太陽(yáng)能熱發(fā)電設(shè)備的實(shí)現(xiàn)生成了在白天存儲(chǔ)太陽(yáng)能熱能且在夜間或在多云天使用該熱能的要求。為了滿足這種要求，一般使用包括諸如熔鹽的太陽(yáng)能存儲(chǔ)流體的中央接收器。具有熔鹽的中央接收器一般稱為熔鹽中央接收器(MSCR)。
[0003]典型的MSCR系統(tǒng)10在圖1中顯而易見(jiàn)。MSCR系統(tǒng)10包括MSCR 12、熱和冷存儲(chǔ)罐14、16以及熔鹽蒸汽發(fā)生器(MSSG)循環(huán)18。在MSCR 12處加熱的熔鹽流體存儲(chǔ)在熱存儲(chǔ)罐14中，處于大約550°C到600°C的溫度。在其熱能通過(guò)MSSG循環(huán)18利用以通過(guò)具有渦輪和發(fā)電機(jī)裝置22的發(fā)電循環(huán)20發(fā)電后，熔鹽存儲(chǔ)在冷存儲(chǔ)罐16中，處于大約290 V的溫度，熔鹽從冷存儲(chǔ)罐16進(jìn)一步發(fā)送至MSCR 12用于再加熱。在圖1中，虛線示出了熔鹽流動(dòng)回路。
[0004]在這種MSCR系統(tǒng)中，要求熔鹽的溫度維持在大約550°C到600°C的具體溫度。具體地，要求在MSCR 12的出口處維持熔鹽的這種溫度，以便最大化效率，同時(shí)避免由過(guò)熱導(dǎo)致的熔鹽的退化。
[0005]常規(guī)地，這種溫度通過(guò)調(diào)整施加到MSCR 12表面的太陽(yáng)能熱通量或通過(guò)調(diào)整通過(guò)MSCR 12的熔鹽流來(lái)控制。由于固有的動(dòng)態(tài)的太陽(yáng)能每日正常輻射(DNI)的存在，這些方法都可能對(duì)于提供溫度的適當(dāng)控制而言相對(duì)緩慢且效率低。
[0006]因此，存在對(duì)備選準(zhǔn)備的需要，以便獲得對(duì)在MSCR的出口處相對(duì)熱的熔鹽溫度的相對(duì)更迅速的響應(yīng)以及因此改進(jìn)的控制性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開(kāi)描述了一種系統(tǒng)和方法，其用于控制太陽(yáng)能接收器中的熔鹽溫度，該系統(tǒng)和方法在以下簡(jiǎn)化的
【發(fā)明內(nèi)容】
中示出以提供對(duì)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方面的基本理解，本公開(kāi)旨在克服上文中所討論的缺點(diǎn)以包括其所有優(yōu)點(diǎn)，以及提供一些額外的優(yōu)點(diǎn)。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不是本公開(kāi)的全面概述。其既不旨在指示本公開(kāi)的關(guān)鍵或決定性的元素，也不記敘本公開(kāi)的范圍。而是，本公開(kāi)的唯一目的是作為對(duì)下文中示出的更詳細(xì)描述的前序以簡(jiǎn)化形式示出本公開(kāi)的一些概念、其方面以及優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本公開(kāi)的一個(gè)目的是描述一種系統(tǒng)和方法，其用于將尤其是在太陽(yáng)能接收器的出口處的太陽(yáng)能接收器中的熔鹽溫度控制成維持在550°C到600°C之間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相對(duì)熱的熔鹽溫度的相對(duì)更快的響應(yīng)以及因此改進(jìn)的控制性能。而且，本公開(kāi)的目的是描述這種系統(tǒng)和方法，其用于控制在太陽(yáng)能接收器中的熔鹽溫度，該系統(tǒng)和方法以有效且經(jīng)濟(jì)的方式方便地使用。本公開(kāi)的各種其他目的和特征將從以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求中顯而易見(jiàn)。
[0009]上文提到的其他目的，在一個(gè)方面可通過(guò)用于控制熔鹽溫度的熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)包括第一和第二存儲(chǔ)罐、太陽(yáng)能接收器裝置以及第一和第二回路。第一和第二存儲(chǔ)罐適于存儲(chǔ)熔鹽。第一存儲(chǔ)罐構(gòu)造成存儲(chǔ)相對(duì)冷的熔鹽，且第二存儲(chǔ)罐構(gòu)造成存儲(chǔ)處于預(yù)設(shè)溫度值的相對(duì)熱的熔鹽。進(jìn)一步，太陽(yáng)能接收器裝置構(gòu)造成從太陽(yáng)能源接收太陽(yáng)能。太陽(yáng)能接收器裝置包括入口端口、多個(gè)面板以及出口端口，以使得熔鹽能夠從其流動(dòng)。第一回路構(gòu)造成從第一存儲(chǔ)罐供應(yīng)相對(duì)冷的熔鹽到太陽(yáng)能接收器裝置，以使得相對(duì)冷的熔鹽能夠加熱直至生成處于預(yù)設(shè)溫度值的相對(duì)熱的熔鹽，且從太陽(yáng)能接收器裝置以設(shè)定溫度值供應(yīng)相對(duì)熱的熔鹽到第二存儲(chǔ)罐。而且，第二回路構(gòu)造成當(dāng)循環(huán)通過(guò)太陽(yáng)能接收器裝置的相對(duì)熱的熔鹽的溫度超過(guò)相對(duì)熱的熔鹽的預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，在包括至少在出口端口處以及至少在多個(gè)面板之間的一個(gè)位置處的適當(dāng)位置在第一回路中供應(yīng)預(yù)定量的相對(duì)冷的熔鹽，以便維持處于預(yù)設(shè)溫度值的從太陽(yáng)能接收器裝置的出口端口離開(kāi)的相對(duì)熱的熔鹽，用于存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)罐中。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)包括構(gòu)造到第一和第二回路的控制邏輯裝置?；谙鄬?duì)熱的熔鹽的溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度值，控制邏輯裝置使得來(lái)自第二回路的相對(duì)冷的熔鹽在適當(dāng)位置處流入第一回路中，以維持離開(kāi)太陽(yáng)能接收器裝置的相對(duì)熱的熔鹽處于預(yù)設(shè)溫度值。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)包括構(gòu)造到第一和第二回路的控制器單元?？刂破鲉卧獦?gòu)造成電控制且平衡提供到太陽(yáng)能接收器裝置的太陽(yáng)能以及相對(duì)冷的熔鹽從第二回路到第一回路的流動(dòng)，以便阻止相對(duì)熱的熔鹽溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度值。
[0012]在另一方面，提供了一種用于控制在熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)中的熔鹽的溫度的方法。方法包括在太陽(yáng)能接收器裝置中加熱相對(duì)冷的熔鹽，以獲得加熱到預(yù)設(shè)溫度值的相對(duì)熱的熔鹽，太陽(yáng)能接收器裝置具有入口端口、多個(gè)面板以及出口端口。方法還包括，當(dāng)循環(huán)通過(guò)太陽(yáng)能接收器裝置的相對(duì)熱的熔鹽的溫度超過(guò)相對(duì)熱的熔鹽的預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，在包括至少在出口端口處且至少在多個(gè)面板之間的一個(gè)位置處的適當(dāng)位置處，供應(yīng)預(yù)定量的相對(duì)冷的熔鹽，以便維持從太陽(yáng)能接收器裝置的出口端口離開(kāi)用于存儲(chǔ)以用于發(fā)電的相對(duì)熱的熔鹽的預(yù)設(shè)值。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括電控制和檢查預(yù)定量的相對(duì)冷的熔鹽的供應(yīng)，以便維持從太陽(yáng)能接收器裝置的出口端口離開(kāi)的相對(duì)熱的熔鹽的預(yù)設(shè)溫度值。
[0014]方法還包括電控制和平衡提供到太陽(yáng)能接收器裝置的太陽(yáng)能的量以及在太陽(yáng)能接收器裝置中的相對(duì)冷的熔鹽的流動(dòng)，以便阻止相對(duì)熱的熔鹽溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度值。
[0015]這些連同本公開(kāi)的其他方面，以及表征本公開(kāi)的新穎性的各種特征特別地在本公開(kāi)中指出。為了更好地理解本公開(kāi)、其操作優(yōu)點(diǎn)及其用途，應(yīng)當(dāng)參考附圖以及描述性材料，其中存在本公開(kāi)的示出的示例性實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0016]通過(guò)參考結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求書(shū)，本公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)和特征將更好理解，在附圖中，類(lèi)似的元件用類(lèi)似的符號(hào)標(biāo)識(shí)，且其中:
圖1是熔鹽太陽(yáng)能接收器發(fā)電設(shè)備的示意側(cè)視圖；
圖2是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例、用于控制熔鹽溫度的熔鹽太陽(yáng)能接收器的示意側(cè)視圖；以及
圖3是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例、用于控制熔鹽溫度的具有接收器的兩個(gè)分支的熔鹽太陽(yáng)能接收器的示意側(cè)視圖。
[0017]貫穿附圖的若干視圖的描述，類(lèi)似的參考標(biāo)記參考類(lèi)似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了全面理解本公開(kāi)，結(jié)合上述附圖來(lái)參考以下詳細(xì)描述，包括所附權(quán)利要求。在以下描述中，為了解釋的目的，陳述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開(kāi)的全面理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，將顯而易見(jiàn)的是，本公開(kāi)可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在其他情形中，結(jié)構(gòu)和裝置僅以框圖形式示出，以便避免使本公開(kāi)模糊。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“另一實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”的引用的意思是，結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本公開(kāi)的至少一個(gè)實(shí)施例中。短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”在各種地方的出現(xiàn)不必都指的是相同實(shí)施例，也不必是與其他實(shí)施例相互排斥的單獨(dú)或備選實(shí)施例。此外，描述了各種特征，其可通過(guò)一些實(shí)施例而不是通過(guò)其他實(shí)施例來(lái)呈現(xiàn)。類(lèi)似地，描述了各種要求，其可以是用于一些實(shí)施例的要求，但是可以不是其他實(shí)施例的要求。
[0019]雖然為了說(shuō)明的目的，以下描述包含許多細(xì)節(jié)，但是本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員將意識(shí)到對(duì)于這些細(xì)節(jié)的許多變型和/或備選在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。類(lèi)似地，雖然本公開(kāi)的許多特征根據(jù)彼此或彼此結(jié)合地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到這些特征中的許多可獨(dú)立于其他特征提供。因此，陳述了本公開(kāi)的該描述，而沒(méi)有對(duì)本公開(kāi)的一般性的任何損失，且沒(méi)有對(duì)本公開(kāi)施加限制。而且，在本文中諸如“第一”以及“第二”等的相對(duì)術(shù)語(yǔ)不指示任何順序、高度或重要性，而是其用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)元件。而且，本文中的術(shù)語(yǔ)“一”以及“一個(gè)”不指示對(duì)量的限制，而是指示所參考的物件中的至少一個(gè)的存在。
[0020]現(xiàn)在參考圖2和圖3，根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施例，示出了熔鹽太陽(yáng)能塔系統(tǒng)100 (下文中稱為‘系統(tǒng)100’ )的示例，該系統(tǒng)100用于捕獲由成片的太陽(yáng)跟蹤鏡或定日鏡所反射的太陽(yáng)能，且控制熔鹽溫度。圖2示出了帶有接收器的單個(gè)分支的熔鹽接收器，而圖3示出了帶有接收器的兩個(gè)分支的熔鹽太陽(yáng)能接收器。本文中，用于控制熔鹽溫度的方法還旨在結(jié)合圖2和圖3描述。由于系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)和裝置及其關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的布置、各種相關(guān)聯(lián)的元件可對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，為了獲得對(duì)本公開(kāi)的理解，不認(rèn)為有必要在本文中提及所有的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及其解釋。而是認(rèn)為簡(jiǎn)單地提及如下是足夠的，如在圖2和3中所示，在太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備中的系統(tǒng)100，僅僅示出了對(duì)于描述本公開(kāi)的各種實(shí)施例相關(guān)的那些構(gòu)件。
[0021]系統(tǒng)100包括第一和第二存儲(chǔ)罐110、120，太陽(yáng)能接收器裝置130 (在下文中稱為‘太陽(yáng)能接收器130’ )，以及第一和第二回路140、150。在圖2中，第一回路140以實(shí)線描述，而第二回路150以虛線描述，以更好地理解本發(fā)明。第一和第二儲(chǔ)存罐110、120適于存儲(chǔ)熔鹽，其在太陽(yáng)能接收器130中循環(huán)用于加熱。具體地，第一存儲(chǔ)罐110構(gòu)造成存儲(chǔ)相對(duì)冷的熔鹽(在其熱量被利用以生成功率之后，如在圖1中關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)所述)，且第二存儲(chǔ)罐120構(gòu)造成存儲(chǔ)在由太陽(yáng)能接收器130加熱后處于預(yù)設(shè)溫度值的相對(duì)熱的熔鹽。為了這樣做，太陽(yáng)能接收器130構(gòu)造成從太陽(yáng)能源也就是太陽(yáng)接收太陽(yáng)能。在典型的裝置中，在本文中未示出的太陽(yáng)能接收器130可放置在具有相當(dāng)高度的塔上，且由大片的定日鏡圍繞，太陽(yáng)能可從定日鏡上引導(dǎo)至太陽(yáng)能接收器130以加熱熔鹽。如在圖1中所示，太陽(yáng)能接收器130包括入口端口 132、多個(gè)面板134以及出口端口 136，以使得熔鹽能夠從其流過(guò)用于熔鹽的加熱。
[0022]第一回路140構(gòu)造成將相對(duì)冷的熔鹽從第一存儲(chǔ)罐110經(jīng)由合適的泵112和調(diào)節(jié)閥114供應(yīng)到太陽(yáng)能接收器130，以使得相對(duì)冷的熔鹽能夠在太陽(yáng)能接收器130中加熱直到預(yù)設(shè)溫度值。而且，來(lái)自太陽(yáng)能接收器130的相對(duì)熱的熔鹽以用于存儲(chǔ)在其中的預(yù)設(shè)溫度值供應(yīng)到第二存儲(chǔ)罐120。調(diào)節(jié)閥116可構(gòu)造成在第一回路140中靠近第二存儲(chǔ)罐120，以管理相對(duì)熱的熔鹽的流。具體地，在白天