可再生发电系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享有2020年3月9日提交的美国临时专利申请号62/987,135的优先权，其全部纳入本文。
3.关于联邦资助研究的声明
4.不适用。
背景技术：5.本公开涉及一种利用可再生能源生成高温过热蒸汽的系统，以驱动原动机(诸如汽轮机(steam turbine))和/或输送热量(即高温热量)，其中仅可再生能源系统的一部分需要被设计、改造和制造，以能够承受生成高温过热蒸汽所需的高温工作流体。
技术实现要素：6.描述了一种可再生能源系统，用于产生过热蒸汽以为汽轮机提供动力，加热co2或加热其他工作流体以驱动发电机和/或提供高温热量。这些类型的系统已经面临某些问题，即，如何将高温过热蒸汽供应给汽轮机(或将此类其他工作流体介质加热至高温)，以便在不要求整个可再生系统在高温下运行的情况下，汽轮机将最有效地运行。如上所述，本公开涉及将任何工作流体或介质加热至高温，但在本公开中，重点主要是生成过热蒸汽以驱动汽轮机，其使用可再生能源驱动发电机，其中仅系统的一部分需要被设计和改造以承受生成过热蒸汽所需的高温。然而，本领域技术人员应当理解，本公开适用于将任何传热流体或蓄热介质加热至高温。
7.蒸汽的过热通常需要整个可再生能源系统在这种高温下运行，这继而又需要可再生能源系统被设计为能够承受如此高的高温，以便，例如，由可再生能源系统提供的能量能够使大量的蒸汽过热。继而，这要求可再生能源系统及其部件(例如，泵、阀门、管道等)由相当昂贵的高温材料(诸如合金或其他高温合金或材料)制成。在带有镜面反射器(例如，定日镜)的聚光太阳能(csp)系统用于在塔中加热工作流体的情况下，其要求定日镜场相当大，并且其要求必须在塔中加热工作流体，并在高温下将其通过管道输送至系统，以便在例如630℃(1166℉)或更高的温度下向涡轮机供应过热蒸汽。为了在如此高的温度下生成过热蒸汽，必须将工作流体加热到基本上高于要生成的过热蒸汽的温度的温度，并且必须在诸如夜间或阴天时(如果可再生系统是太阳能发电系统)或在风不吹时(如果可再生能源系统使用风力发电)的长时间内提供足够量的热工作流体。例如，可能期望将被用于过热蒸汽的工作流体加热并储存在远高于过热蒸汽所需温度的非常高的温度范围内。然而，应当认识到，如果csp系统被用于将合适的工作流体加热至如此高的温度，这会对系统造成重大的工程设计问题和成本，因为整个系统必须被设计和制造成能够承受生成高温过热蒸汽所需的高温，这带来了大量的工程和成本问题。
8.已经认识到，具有使用可再生能源为汽轮机提供动力的系统将是有利的，其中由csp系统产生的低/中热量被用于生成低/中温蒸汽，并且然后另一分区
(compartmentalized)的可再生能源系统被用于将低/中温蒸汽加热到所需的过热状态。例如该第二可再生能源系统可以是光伏(pv)系统(或发电的其他可再生能源系统)，其中由pv系统生成的全部或部分电力被用于局部加热工作流体至其所需的高温，其中热工作流体被用于使低/中温蒸汽过热以将过热蒸汽输送到汽轮机。根据本公开，该高温工作流体可以是传热气体，其由第二可再生能源系统生成的电力所供电的电加热器所电加热的高温存储介质来加热。以这种方式，整个系统中只有一部分需要被设计成在上述高温下运行。这最大限度地减少了处理高温的高温材料的需要，并最大限度地降低了高温热损失。
9.最简单地说，本公开是一种利用来自第一分区或区块的热量的分区可再生发电系统，其可以是生成低/中温蒸汽的低/中温可再生能源系统，诸如聚光太阳能(csp)系统。根据本公开，第二分区或区块是产生电能的另一可再生能源系统。该第二分区或区块可以是任何可再生发电系统，诸如光伏(pv)系统、风力涡轮机系统、水力发电系统或蓄电池组系统。由该第二可再生能源系统生成的电能(或该电能的一部分)被用于提升或增强高温工作流体的温度(即，加热)，该高温工作流体被用于对由低/中温系统生成的蒸汽进行过热，这样整个系统中只有一小部分需要被加热到高温。更具体地说，来自第二可再生系统的热量被用于加热蓄热介质，而蓄热介质继而被用于将第二工作流体加热到足够高的温度，以生成使汽轮机有效运行所需的足够量的过热蒸汽。蓄热介质的量使得当来自第二可再生能源的能量不可用时(诸如在夜间或当风不吹时)，蓄热介质将继续加热高温工作流体以生成过热蒸汽。在本公开的这个分区系统中，两个可再生能源系统都向共享或主动力循环系统(被称为第三分区或区块)提供热量，其包括汽轮机，使得两个可再生能量系统都为汽轮机供电。以这种方式，第一可再生能源系统提供低/中热量以制造低/中温蒸汽，并且第二可再生能源系统(例如，pv系统)提供温度足够高的工作流体以使低/中温蒸汽过热，并供应使汽轮机有效运行所需的过热蒸汽。
10.此外，根据本公开，仅第二可再生能源系统的一部分需被设计，以承受供应高温工作流体所需的高温，其中该高温工作流体务必使被供应至汽轮机的低/中温蒸汽过热。因此，与其他系统相比，这种分区系统具有的设备和施工成本要低得多。第一和第二可再生能源系统必须具有足够的蓄热能力，以当可再生能源系统不可用时(诸如在夜间、阴天或风不吹时)，在较长时间内(例如，8-12小时或更长时间内)供应发电系统的汽轮机。
11.更具体地说，本公开的优选实施例描述了一种为第三区块(即动力系统，诸如驱动发电机的汽轮机)提供动力的分区可再生发电系统。在该优选实施例中，从或由第一可再生能源系统(诸如从低/中温聚光太阳能(csp)系统)收集的热量加热第一或低/中温工作流体(诸如，熔融盐)，并且其中来自csp系统的热量经由熔融盐工作流体纳入能量存储。所存储的第一或低/中温工作流体的量足以在第一可再生能源系统不可有效运行的很长一段时间内(诸如在当太阳不照射的恶劣天气期间或在夜间)生成低/中温蒸汽。来自该低/中温可再生能源系统的热量由第二或高温可再生能源系统提升或增强，后者加热第二或高温度工作流体(例如，传热气体)，使得仅第二可再生能源系统的一部分需要被改造和构造，以承受可能需要向汽轮机供应过热蒸汽的高温。第二或高温可再生能源系统优选为发电的系统，诸如光伏(pv)电力系统、风力发电电力系统、水力发电系统、电池备用电力存储系统等。来自第二可再生能源系统的电力经由电阻加热器等蓄热介质以加热到非常高的温度。蓄热介质优选(但不一定是)利用蓄热介质(优选熔融金属或类金属)的相变的存储系统的熔化潜热
来存储高温热量。然而，在本公开更广泛的方面内，可以使用不发生相变的蓄热介质，诸如大量混凝土、砂、岩石或陶瓷材料。循环传热气体以与蓄热介质处于热交换关系，以被加热到足够高的温度，从而使低/中温蒸汽过热。当第二可再生能源系统不可用时，诸如当天气恶劣和/或太阳不照射时、在夜间或当风不吹时，被加热的蓄热介质的热容量足以使系统运行以生成这种过热蒸汽。因此，两种可再生能源系统都提供热量，以向汽轮机供应过热蒸汽。重要的是，根据本公开，仅第二可再生能源系统中加热和储存蓄热介质的部分以及第二系统中将热的传热气体输送至过热器的部分需要被改造和构造，以能够承受蓄热介质和传热气体的高温。
12.如前所述，本公开在其优选实施例中是一种利用来自第一或低/中温可再生能源系统(诸如，聚光太阳能(csp)系统)的热量的分区或分段的可再生能源发电和/或热量发电系统和方法。来自该第一可再生能源系统的能源由第一工作流体(诸如熔融盐)存储在适当的存储罐等中。该相对低/中温热量被用于产生低/中温蒸汽。来自第二可再生能源系统(诸如光伏(pv)发电系统)的高温热量被用于将低/中温蒸汽提升为过热蒸汽，该过热蒸汽被供应给公共动力循环中的汽轮机/发电机组。因此，仅第二可再生能源系统的一部分必须被改造成具有高温材料和部件，这显著降低了整个系统的成本。在本公开的系统的优选实施例中，由第二可再生能源系统(例如，光伏(pv)系统)产生的一些或全部电可被用于发电，并且其中一些能源可被用于加热蓄热介质，诸如熔融金属或类金属，使得高温能源(以来自熔融金属或熔融类金属的熔化潜热的形式)可以被存储在合适的高温存储罐或容器中。来自蓄热介质的热量被用于将传热气体加热至高温，然后进而将其供应给过热器等，以使由第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热。因此，这两个可再生能源系统被用于在公共蒸汽动力循环中提供热量以形成和使蒸汽过热，其中两个可再生系统的储能能力足以在其中来自可再生能源系统或源的能量可能无法直接可用(诸如在夜间或当风不吹时)的很长一段时间内提供来自公共蒸汽动力循环的预期功率。本公开的可再生能源工厂的新型分区使用合适的可再生工艺的组合来独立生成中/低温蒸汽，并将其过热到所需的高温，以驱动公共蒸汽动力循环或系统中的汽轮机。
13.例如，并且为了说明目的，第一或低/中温可再生能源系统，诸如csp系统，可被用于生成高达例如约470℃(878
°
f)的低/中温蒸汽。制造高温过热蒸汽所需的其余热量来自第二或高温可再生能源系统，诸如pv系统或其他发电的可再生能源系统。由第二可再生能源系统生成的全部或部分电力被用于加热第二或高温工作流体(例如，高温传热气体)，其中仅第二可再生能源系统的一部分需要被设计和构造成在非常高的温度下运行(例如，高达约1500℃(约2732℉))，从而使发电的总成本降低到最低，同时还提供实现最大效率和灵活性的途径。
14.本公开的其他方面、目的和特征将在下文中部分公开，并且对于本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
15.图1是本公开的具有主动力循环系统的分区可再生能源系统的示意图，主动力循环系统(如方框c所示)包括利用来自低/中聚光太阳能(或其他可再生能源)系统的热量的汽轮发电机组(如方框a所示)，汽轮发电机组具有足够的能量存储能力以对向再热器/过热
器供应低/中温蒸汽的省煤器/蒸发器进行加热，其中低/中温蒸汽由第二可再生能源系统(如方框b所示)加热的高温工作流体(例如，传热气体)进行过热，其中第一可再生能源系统和第二可再生能源系统都具有足够的蓄热容量，以在可再生能源系统长时间不可操作期间运行该系统；
16.图2是现有技术的可再生能源系统的示意图，其中来自聚光太阳能(csp)系统的热量加热合适的被存储在热储罐中的工作流体(诸如合适的熔融盐)，并且热的工作流体从罐中抽出以在再热器/过热器中加热低/中温蒸汽，并且供应过热蒸汽至汽轮机，并且其中离开再热器/过热器的熔融盐被供应到省煤器/蒸发器，在供应至过热器之前该熔融盐加热来自汽轮机的冷凝物，并且其中来自省煤器/蒸发器的相对较冷的熔融盐被发送至冷罐，其中当csp系统运行时，它将通过csp系统再循环。当来自可再生能源系统的热量不可用时，热罐储存足够的熔融盐来为系统供电；
17.图3类似于图1，进一步示出了如图1所示的本公开的动力系统；
18.图3a是沿3a-3a线截取的图3的一部分的图示，其具有类热回收蒸汽发电机式(类hrsg(heat recovery steam generator)式)布置，通常以101所指示的，该布置被纳入动力系统中，类hrsg布置具有在气密外壳或壳体内的一个或多个盘管(coil)，其中类hrsg布置内的盘管由高温工作流体加热，该高温工作流体由储存在高温蓄热罐29中的熔融金属蓄热介质加热，高温蓄热罐29继而由第二再生能源回收系统11加热；
19.图4类似于图1，示出了如图1所示的动力系统；
20.图4a是沿图4所示的线4a-4a截取的图4的一部分的图示，示出了由第一可再生能源系统9加热的某些部件，该系统9还具有在高压冷凝泵17的排放物和蒸发器15之间的热交换器，被配置为帮助来自热罐23的熔融盐向再热器/过热器19供应蒸汽；
21.图4b是图4a的省煤器/蒸发器的图示，其中蒸发器和省煤器具有多个平行的壳管式热交换器(hx)；
22.图5类似于图1，示出了如图1所示的动力系统；
23.图5a是沿图5的线5a-5a截取的视图，示出了图1的第一和第二可再生能源系统的某些部件以及第一类hrsg系统和纳入其中的第二类hrsg的某些部件，其中来自熔融金属储罐29的加热工作流体被供应到第二类hrsg系统的入口以加热其中的盘管，以接收来自汽轮机5高压抽出的蒸汽，并向汽轮机5供应中压和高压；
24.图6类似于图1，示出了如图1所示的动力系统；
25.图6a是沿图6的线6a-6a截取的视图，其类似于(但不同于)图5a的布置，示出了第一和第二可再生能源系统的某些部件与类hrsg系统的某些部件组合，以向汽轮机5供应高压和中压蒸汽；以及
26.图7是图1所示的动力系统的一部分的视图，示出了由高温罐29中的熔融金属蓄热介质加热的工作流体如何向过热器/再热器供应热量，并且过热器/再热器如何接收来自蒸发器和来自高压汽轮机排气中的蒸汽，以及过热器/再热器如何向汽轮机的中温和高压入口供应高温过热蒸汽。
27.对应的附图标记指示整个附图中的对应部分。
具体实施方式
28.如图1所示，本公开的分区或分段系统整体在1处指示。该分区系统包括主要(或主)蒸汽动力发电系统，通常如图3所指示并且如方框c所示。高温过热蒸汽被供应至汽轮机5(原动机)，汽轮机5进而驱动发电机7。过热蒸汽部分由第一或低/中温可再生能源系统生成，如图9所指示(如方框a所示)，并且部分由第二或高温可再生能源系统生成，如图11所指示(如方框b所示)。第一或低/中温可再生能源系统9生成低/中温蒸汽，其由第二或高温可再生能源系统11加热，以形成高温过热蒸汽，被输送至汽轮机5。
29.更具体地说，除了汽轮机5和发电机7之外，主要或主蒸汽发电设备3还包括冷凝器13，其接收来自汽轮机5的低温蒸汽和/或冷凝物。离开冷凝器13的液体给水经由泵17被供应至低/中温省煤器/蒸发器15。如下文将详细描述的，来自第一或低/中温可再生能源系统9的相对低/中温热量加热省煤器/蒸发器15中的给水，以形成低/中温蒸汽(例如，在约460℃或860
°
f)，然后将其供应至再热器/过热器19，在那里由第二或高温可再生能源系统11的高温部分20(如下文所述)使其再加热并过热至相对较高的温度(例如，约630℃或1166
°
f)。被供应至过热器的传热气体被加热至，例如，足够高的温度(例如，从约800℃-1100℃(1472℉-2012℉))，从而使来自省煤器/蒸发器15的低/中温蒸汽过热，并将过热蒸汽供应至汽轮机5，从而使汽轮机最有效地运行。要特别指出的是，整个第一可再生能源系统9在低/中温下运行，使得所有部件和管道可以由低/中温材料制成。重要的是，仅第二可再生能源系统11的高温部分20在高温下运行。这意味着仅高温部分20的部件需要由高温材料设计、改造和构造，其降低第二可再生能源系统的构造和运行成本。这降低了第一可再生能源系统和第二可再生能源系统的成本。如本文所用，术语“管道”不限于管道，还包括流道、管线、导管、通道、管子和能够输送工作流体的其他结构，如本领域普通技术人员所理解的。此外，尽管低/中温蒸汽在再热器/过热器19中被再加热和过热，但在本公开更广泛的方面内，取决于汽轮机的不同，可以无需对低/中温蒸汽进行再加热，因此仅需要过热器。
30.如图1所示，第一或低/中温可再生能源系统9最好是温度降低的聚光太阳能(csp)系统，其使用例如多个定日镜(未示出，但本领域技术人员熟知)，定日镜被控制为将阳光反射到塔顶部的接收器21上，以将第一工作流体加热至低/中温，诸如约470℃或878
°
f。该第一工作流体可以是，例如，众所周知并广泛用于csp系统的熔融盐，其在接收器中被循环并被加热。在一天中，当太阳照射时，由接收器加热到这种低/中温(例如，470℃或878
°
f)的熔融盐被储存在热罐(或其他合适的储存容器或储存器)23中。在一天中，当太阳照射或不照射时，或在夜间，以这种低/中温(例如，470℃)储存的熔盐可从热罐23中抽出，并被供应至省煤器/蒸发器15，以加热和蒸发由泵17供应的给水，以形成低/中温蒸汽(例如，约460℃或860℉)。熔融盐在通过省煤器/蒸发器15后，以较低温度(例如，约290℃或554
°
f)被储存在冷罐25中，其中该较低温度足以使盐保持熔融状态。被储存在热罐23中的熔融盐的量足以在白天(例如，当太阳可以直接向省煤器/蒸发器15供应这种低/中温能量时)以及当太阳长时间不照射时(诸如在夜间或恶劣天气期间)向省煤机/蒸发器15供应低/中温能量。本领域技术人员将认识到，热罐23可被形成尺寸为：取决于系统被设计为在阳光不照射和/或夜间运行的时间长度，而容纳更多或更少量的此类低/中温熔融盐。在低/中温熔融盐在省煤器/蒸发器15中生成了蒸汽后，现在温度较低的熔盐(例如，可以在290℃(554℉)左右)被储存在冷罐25中。当太阳照射时，冷罐25中相对较冷但仍处于熔融状态的盐被供应至接收器21，
以便将其再加热至所需的高温(例如，约470℃，878
°
f)，并被储存在热罐23中。本领域技术人员将理解，第一可再生能源系统9可以是上述定日镜系统，或者可以是槽式反射器太阳能系统，可以使用另一种类型的太阳能集热系统，或者使用地热工作流体加热系统，或者任何其他可再生热源。当然，罐23和25最好用合适的绝缘材料进行绝缘。
31.如方框b所示，第二或高温可再生能源系统11优选地包括可再生能源发电系统，诸如光伏(pv)系统。然而，其他类型的可再生能源发电系统，诸如风力涡轮机发电机、水力发电系统或电池存储系统，可被用于替代光伏(pv)系统。对于图1所示的光伏(pv)系统11，多个合适的pv太阳能电池板(诸如本领域公知但图1中未示出)被定位为接收阳光并将阳光转换为电能。当然，这样的系统的问题是，在太阳不照射的情况下，诸如在多云的日子或晚上，电力无法轻易地被大量储存以供运行。在第二可再生能源系统11中，由pv可再生能源电力系统生成的电力的全部或仅一部分可被直接馈送到电网27中，和/或所生成电力的一部分可被用于为电加热器28供电，其被定位于包括大量合适的高温蓄热介质(如以30指示)的蓄热罐(或其他合适的蓄热容器或蓄热容器)29内。在优选实施例中，该高温蓄热介质30是由加热器熔化并在蓄热罐内保持熔融状态的金属或类金属。然而，在本公开更广泛的方面内，蓄热介质不必是熔融金属或类金属，而可以是一定量或质量的固体蓄热材料，诸如砂、岩石、混凝土或陶瓷材料。这种固体蓄热材料可以不处于诸如熔融硅的类金属的相对较高的温度，但是仍然具有足够的热容量来将工作流体加热到使被供应给汽轮机5的蒸汽过热所需的温度。除了处于更高的温度之外，熔融硅蓄热材料可以需要比固体蓄热材料更小的质量和更小的占地面积。
32.例如，在该第二可再生能源系统11中，约75％的发电量可直接被馈送入电网27，并且其余25％可被用于为加热器28供电，以便加热并将罐或容器29中的蓄热材料30的温度保持在所需水平，无论蓄热介质是熔融金属还是熔融类金属，或者是固体蓄热材料，诸如砂、岩石、混凝土或陶瓷。当然，这些百分比可以在100％被馈送入电网和100％被用于为罐29中的电加热器供电之间变化。本领域技术人员将理解，电加热器28可以是电阻加热器、感应线圈、电弧加热器，诸如被用于电弧炉、微波加热器或本领域公知的其他合适的电加热器。
33.根据本公开，罐29中的高温蓄热材料30被加热到比热罐23中的熔融盐温度高得多的温度，以便高温蓄热材料将第二工作流体(高温传热气体)加热到足以使被供应至汽轮机5的低/中温蒸汽过热的足够高温度(例如，约800℃-1100℃(1472
°
f-2012
°
f))。例如，罐29中的高温蓄热材料可被加热至约1000℃(1832℉)至约1500℃(2732℉)的范围。因此，传热气体被蓄热罐29中的蓄热介质加热到足以使再热器/过热器19中的低/中温蒸汽过热的温度，从而可以将所需温度的过热蒸汽供应给汽轮机5。该高温传热气体经由供应管线31供应到再热器/过热器19，以使来自蒸发器15的低/中温蒸汽过热，并向汽轮机5供应使汽轮机高效运行的足够量并且处于所需高温的过热蒸汽。罐29中的蓄热介质具有足够高的热容量和体积，并且处于足够高的温度以在长时间内(诸如当太阳不照射时或在夜间)向汽轮机5供应这种过热蒸汽。在本公开中，术语“类金属”被定义为指表现出金属的某些性质和非金属的某些性质的化学元素或其他物质。
34.如上所述，优选的高温蓄热材料可以优选为熔融金属或类金属。在本公开更广泛的方面内，熔融金属或类金属的一些常见示例包括但不限于金属或类合金，诸如钠、锡、铅及其合金，诸如铅铋共晶或lbe，或类金属，诸如硼、硅、锗、砷、锑、碲和钋。特别优选的高温
蓄热材料是熔融硅。如上所述，在本公开更广泛的方面内，传热介质不必是熔融金属或类金属，而可以是由电加热器28加热至高温并储存在罐或容器29中的大量砂、岩石、混凝土或陶瓷材料。
35.根据本公开，高温传热工作流体优选为传热气体，诸如空气、氮气、co2或惰性气体，并进行循环以与储罐29中的蓄热材料处于传热关系，从而由其中的蓄热材料进行加热。被加热的传热气体随后流经再热器/过热器19，以使来自省煤器/蒸发器15的低/中温蒸汽过热。传热气体优选但不一定被加压至相对较低的压力，例如约20-40英寸的水柱等，但本领域技术人员将理解，该气体可被加压至任何所需压力，正压力或真空。合适的高温鼓风机或泵(图1中未示出)被用于使传热气体循环，以便与蓄热罐29中的高温蓄热介质30处于传热关系。传热气体以足够高的温度和足够的量被供应至再热器/过热器19，以使来自省煤器/蒸发器15的低/中温蒸汽过热，其被供应至汽轮机5。传热气体经由回流管线33返回罐29，以便再次被罐29中的蓄热材料加热。以这种方式，应当理解的是，仅第二可再生能源系统11的高温部分20需要由高温材料改造并构造，以承受罐29中高温蓄热材料的高温。具体而言，高温部分20包括罐29、罐29中的加热器28以及将高温传热气体从罐29循环至再热器/过热器19的供应管道31。取决于再热器/过热器19的构造和操作，后者可以不需要由这种高温材料构造，因为它实际上由从省煤器/蒸发器15进入的低/中温蒸汽冷却。同样，回流管线33不需要由高温材料构造。还应理解，通过使用这种传热气体，在长时间停机的情况下，没有传热气体在第二可再生能源系统的高温部分20中“冻结”的危险。
36.优选地(但不一定)，蓄热介质为熔融硅(si)。硅的熔点为1414℃(2577
°
f)，并且沸点为2355℃(4270
°
f)，因此其熔融状态下的温度范围很广。根据本公开，虽然熔融硅可能在其熔点以上有一些显热，但与金属或类金属的熔化潜热相比，由于这种可能的显热而产生的附加蓄热通常相对较小，如下文所述。应理解的是，当传热气体在较长时间内被罐29中的熔融硅加热时，硅的温度可以在不会导致硅凝固的情况下下降到其冰点。这是由于硅的较大的潜热能力。人们还认识到，熔融硅将与氧和其他材料发生化学反应。因此，罐29优选地密封和/或填充有非氧化性气体，诸如氮气，或惰性气体，诸如氦气或氩气，以使其中的熔融金属或类金属不被暴露于大气中。此外，优选传热气体不与罐29中的熔融金属或类金属蓄热介质直接接触，以减少熔融蓄热介质的氧化或其他化学降解。当然，如果使用固体蓄热介质，诸如岩石、砂、混凝土或陶瓷材料，氧化可以不是问题。
[0037]“熔化潜热(latent heat of fusion)”是指必须被供应给被加热至其熔点将其从固体变为液体的材料的固体的热量的量。材料的比潜热(l)是衡量相变期间每单位质量(m)释放或吸收的热能(q)，被称为材料的“熔化潜热”，并且通常以国际单位制表示为焦耳/摩尔[j/mol]。硅的熔化温度约为1414℃(2577℉)，并且硅的熔化潜热为50.55kj/mol，并且硅的汽化潜热为384.22kj/mol。重要的是，与可以以液态存储的其他金属相比，硅的熔化热(50.55kj/mol)相当大。例如，铅(pb)的熔化热为4.799kj/mol，并且锡(sn)的熔化潜热为7.322kj/mol。给定质量物质的潜热通过q＝m x l计算，其中：
[0038]
·
q是物质相变期间所释放或吸收的能量的量(以kj或btu为单位)，
[0039]
·
m是物质的质量(以kg或lb为单位)，以及
[0040]
·
l是特定物质的熔化潜热。
[0041]
硅的高熔化潜热是有利的，因为相对较小质量的材料可以比其他类似质量的类金
属或金属储存更多的能量。这通过需要较少质量的高温蓄热介质而降低了系统的成本，并减小了罐29的尺寸。即使通过使用熔融硅等可以实现较小质量的蓄热介质，也基于蓄热介质的温度来调整被供应给再热器/过热器19的传热气体的流量和温度，以便诸如当来自第二可再生能源系统11的能量不可用时，在较长时间内使被供应给汽轮机5的所需量的过热蒸汽过热。应当理解，如果使用固体蓄热介质(诸如岩石、混凝土、陶瓷或砂)代替熔融硅，则蓄热介质的温度将低于熔融硅，从而必须增加低温传热气体的流速。此外，应当理解，由固体蓄热材料加热的传热气体的温度必须远高于在再热器/过热器19中产生的过热蒸汽的温度。
[0042]
参考图1，对于第二可再生能源系统11，如方框b所示，蓄热介质优选为熔融金属或类金属，并且更优选为被储存在高温罐29中的熔融硅。通过电阻加热器28在罐29中生成热量，以将金属或类金属蓄热介质熔化至熔融状态并保持其熔融状态。适当的传热工作介质，优选低压传热气体(空气、co2、氮气(n2)或其他惰性气体)被循环，以便与罐29中的高温熔融金属或类金属蓄热介质处于传热关系。通过这种方式，传热气体被加热到足够高的温度(例如，1000℃或1832
°
f)，这样当它通过供应管线31从罐29被循环到再热器/过热器19时，热气体将使由省煤器/蒸发器15供应到再热器/过热器19的低/中温蒸汽过热。当传热气体流经再热器/过热器19时，它优选地对低/中温蒸汽进行再加热和过热，并以汽轮机高效运行所需的量、温度和压力向汽轮机5供应过热蒸汽。然而，本领域技术人员将认识到，根据本公开，只需要对低/中温蒸汽进行过热而不需要进行再加热。传热气体离开过热器，并经由回流管线33被再循环或返回至罐29，以被罐中的熔融金属或类金属蓄热介质再加热。以这种方式，热量从罐29中的热蓄热介质被转移到再热器/过热器19。应当理解，由于蓄热介质、并且特别是熔融硅的高熔化潜热，可以在不使状态从液体变为固体的情况下从蓄热介质中移除大量的热量。
[0043]
如上所述，罐29和供应管道31构成第二可再生能源系统11的高温部分20。然而，取决于应用和运行条件，高温部分也可包括再热器/过热器19和回流管道33。根据本公开，仅需要高温部分20由高温材料设计和制造。由于传热气体优选处于相对较低的压力，如上所述，高温部分20及其部件(包括管道、鼓风机、阀门等)在低压下运行，因此这些高温部件不需要承受过高的内部压力。本领域技术人员将理解，仅第二可再生能源系统11的高温部分20需要由高温(并且因此昂贵)材料(诸如合金等)设计和制造。还应理解，如果熔融金属或类金属蓄热介质是硅，则氮气、惰性气体或其混合物可以是优选的传热气体，以便使此类混合物中任何反应性气体的解离最小化和/或使硅的氧化最小化。然而，对于比熔融硅更冷和/或不易氧化的其他熔融金属或类金属或固体蓄热材料(例如，砂、岩石、混凝土或陶瓷材料等)，空气可以是合适的传热气体。应当理解，如果采用温度较低的蓄热介质，该蓄热介质在低于例如熔融硅的熔化温度的温度下储存热量，则被输送至再热器/过热器19的传热气体的温度可能低于其被熔融硅加热的温度。在这种情况下，传热气体的温度必须远高于被输送至汽轮机的蒸汽所需的过热温度，并且由这种温度较低的蓄热介质加热的温度较低的传热气体的质量流量必须被增加，以使再热器/过热器19中的所需量的蒸汽过热。
[0044]
本领域技术人员将理解，图1中所示的单一再热蒸汽/水发电系统3可以由多个再热亚临界蒸汽/水力循环、多个再热超临界蒸汽/水力循环或多个再热超亚临界蒸汽/水力循环代替。
[0045]
在运行中，本公开的分区系统1的低/中温可再生能源系统9在省煤器/蒸发器15内生成低/中温蒸汽，然后将其供应至再热器/过热器19，在那里被高温传热气体再加热和过热(或仅仅是过热)，传热气体由罐29中的蓄热介质加热并经由供应管道31被输送至再热器/过热器19以使低/中温蒸汽过热。如前所述，蓄热介质优选为硅，其由第二可再生能源系统11生成的电能加热至熔融状态。然而，在本公开更广泛的方面内，蓄热介质可以是温度较低的固体材料，诸如砂、岩石、混凝土或陶瓷材料。如果使用这种温度较低的蓄热材料，则它可以不需要由高温材料构造罐29和供应管道31。然而，本公开的系统和方法与其他系统相比具有明显的优势，即，向汽轮机5供应过热蒸汽所需的大部分热量由温度较低的可再生能源系统提供，并且第二再生能源系统11只需要供应再加热/过热由第一再生能源系统产生的低/中温蒸汽所需的高温热量。
[0046]
传热气体由罐29中的蓄热介质加热到足够高的温度，使得传热气体经由供应管线31被输送到再热器/过热器19，在那里它对被供应给再热器/过热器19的低/中温蒸汽进行再加热并过热(或仅仅过热)，以便以所需的温度将过热蒸汽(例如，在约630℃或1166
°
f下)供应至汽轮机5。离开过热器的传热气体通过返回管道33返回，以由罐29中的蓄热介质进行再加热。因为可以仅第二可再生能源系统11的热部分20需要由高温材料设计和构造，并且因为蓄热罐29及其相关联的管道和部件(例如，阀和泵)在低压下运行，所以系统11的总成本可以降低，并且它将具有改进的使用寿命并大大降低整个分区系统1的维护和运行成本。如前所述，根据本公开，取决于所选择的蒸汽循环和汽轮机，可以无需对低/中温蒸汽进行再加热。
[0047]
还可以存在上述任何能源的低温子系统(图1中未示出)，例如，hrsg向发电循环的一个或多个低温部分提供热量，作为示例，主要用于为蒸汽/水循环中的高压(hp)给水加热，当提高整体效率可行时，在一些情况下，向在蒸汽/水循环中添加的中压和/或低压的蒸汽发电水平提供热量，作为用于co2循环的“回热”或其他部分的热源，用于直接发电，例如在低温co2循环或有机朗肯循环系统中。
[0048]
除了在主动力循环系统3(如方框c所指示)中生成有用的动力之外，本公开的分区系统1的另一个有用的优点是在其他过程中使用在任一可再生能源系统中生成的热量，诸如海水淡化、化学和/或石化过程、炼油过程或区域供暖等，可以利用所需的任何工作流体(诸如传热流体、蒸汽/水等)输出有用的热量。
[0049]
此外，本领域技术人员将认识到，本公开的分区系统1通过允许第一或csp可再生能源系统9在低/中温下运行来最小化其成本，因为只有第二可再生能源系统11的高温部分20需要被加热到由第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽进行再加热/过热所需的高温。这允许本公开的整个第一可再生能源系统9使用低成本碳钢和低成本钢或不锈钢作为其部件，从而降低第一可再生能源系统的成本。目前的技术高温材料，诸如合金和高温不锈钢材料，价格昂贵，并且有时更难制造。根据本公开，这些昂贵的材料仅需要用于第二可再生能源系统11的高温部分20，即热罐29和供应管道31，以及包括在其中的将传热气体与罐29和再热器/过热器19中的蓄热介质连接的其他部件。应当理解，在使用熔融硅作为蓄热介质的本公开的优选实施例中，再热器/过热器19可以不需要由高温材料制成，因为它由被过热的低/中温蒸汽冷却。这使系统1的总成本最小化。然而，由于可再生能源系统11生成的电能的一部分(甚至很大一部分)可被出售给商业电网，因此无需最小化该系统。由于
系统11的高温部分20中的高温热量是由上述公开的电加热器28生成的，因为高温材料(诸如铬镍铁合金)仅被需要用于第二可再生能量系统的高温部分20，所以第二可再生能源系统11的尺寸最小化并且因此成本最小化。这将使工厂的总成本降至最低。高温蓄热介质、方法和成本、总电力和/或热输出、存储容量等也可以被优化。
[0050]
此外，本领域技术人员将认识到，第一可再生能源系统9的运行温度不必高到使被供应给汽轮机5的蒸汽过热。通过这种方式，系统9的所有部件和管道都可以由温度较低的材料制成，这降低了整体构造和运行成本。
[0051]
将进一步理解，为了进一步提高动力系统3的效率，如方框c所示，有必要(或非常有必要)向汽轮机5供应高温过热蒸汽。然而，现有技术的可再生能源系统是可用的，如图2所示，在于其具有足够的温度和热容量以使有效驱动汽轮机所需的蒸汽过热，被设计用于从源(例如，来自接收器)到储罐和到过热器操纵高温工作流体。这导致了一种系统，其需要使用更昂贵的高温金属来耐受高温工作流体，并且需要更大的定日镜场等。用于这些高温和发电所需规模的一些设备(例如，高温工作流体泵等)可能尚不可用，并且需要被开发。这种高温设备的成本将非常高，并且很可能成本过高。
[0052]
相反，与本公开的分区可再生能源系统1的使用相比，仅第二可再生能源系统11的高温部分20中的一部分需要被设计和改造，以操纵使被供应给汽轮机的蒸汽过热所需的高温工作流体。这导致了本公开的整个系统1的大量成本节约、提高了效率并使运行和维护成本最小化。
[0053]
本领域技术人员还将认识到，在目前的可再生能源发电市场中，人们普遍认为pv可再生能源系统构成了一种相对便宜的发电方法。人们还普遍认为，随着方法、材料、能量转换为电力的效率等的进步，与pv发电相关联的成本将继续降低。出于这个原因，如本文所公开的，期望以借助于来自pv(或其他发电)可再生能源系统生成高温热量来代替标准csp工厂的最高温度部分(例如，如图2所示)。此外，本领域技术人员将认识到，高温蓄热系统，诸如熔融金属或类金属蓄热介质或工作流体的熔化潜热，是相对便宜且目前可用的。利用较低成本的pv电力来加热这种高温蓄热系统中的工作流体(诸如在热罐29中)，提供了在无需在整个csp可再生能源系统9中生成高温工作流体(如图2所示)的情况下，一种相对低成本的路径来向发电循环提供高温热量。这可以导致从系统的csp部分加热的成本大大降低，并且从而允许在低/中或第一可再生能源系统9中使用较低等级的工作流体(例如，熔融盐)，并允许以较低温度、较低成本的材料制造部件和管道。
[0054]
再进一步，根据本公开，csp系统的定日镜场的尺寸可能会减小，这将减少定日镜系统的尺寸和成本。这通过使用包括第一或低/中温系统9以生成低/中温蒸汽并且然后使用第二可再生能源系统11(诸如光伏(pv)和/或其他可再生能源发电系统)的分区可再生能源系统，其将蓄热介质(例如，熔融硅等)加热至高温并将该高温蓄热介质存储在热罐29中。应当理解，罐29中有足够量的蓄热介质，不仅将传热气体加热到足够高的温度以在第二再生能源系统运行时，以及在第二再生能源系统无法运行(诸如夜间或太阳不照射时)的长时间内，对第一或较低温度再生能源系统产生的低/中温蒸汽进行过热。
[0055]
如本领域技术人员将理解的，现有技术的csp系统试图通过提高进入和贯穿系统的温度来提高发电循环的整体效率。如上所述，这需要使用高温和高成本材料来处理这些高温，并且因此需要较大的定日镜场，以在高温下生成足够的接收器工作流体质量流，从而
加热更高效的发电循环。
[0056]
发电循环：图1给出了一种示例蒸汽/水力发电循环，在这种情况下，该循环将太阳能热发电的两个分区或部分(csp和pv)耦合在一起，为公共电力循环的不同部分提供热量。如图2示出了用于比较/对比的标准(现有技术)csp蒸汽/水循环。在图2中，来自太阳能接收器的工作流体经由热罐，以串联布置通过蒸汽/水力循环的蒸汽/水加热部分进行处理，并返回到冷罐以用于输送回至太阳能接收器进行加热。这需要csp系统将蒸汽加热至足够的温度和压力，以供应所需量的过热蒸汽，并将过热蒸汽输送至汽轮机。这要求csp接收器的部分、连接csp接收器和热罐的管道以及从热罐到再热器/过热器的管道由高温材料设计和建造。由于从接收器到热罐以及从热罐到再热器/过热器可以有一定距离，因此系统的相当一部分必须由此类高温材料构造，诸如合金或类似材料。
[0057]
发电循环也可以是次临界、跨临界和/或超临界co2发电循环、orc，或者可能是许多其他选项之一，其中第二发电循环工作流体以有助于热量和/或电力生成的方式从原始太阳能接收器工作流体接收热量。
[0058]
虽然具有所述主电力系统3和两个分区可再生能源系统9和11的上述分区系统1可以是优选的，但可以看出，可以用槽式csp系统代替“电力塔式”csp。此外，关于第二可再生能源系统11所述的pv系统可以用风力、水力或地热发电系统代替，其中由例如风力系统生成的一部分电力被用于加热罐29中的高温熔融金属工作流体，以代替图1所示的pv系统。在这种使用风的系统中，热罐29将储存足够量的热蓄热介质(例如，熔融金属或熔化类金属)，以便在没有足够的风期间，它可被用于在再热器/过热器19中生成高温、过热的蒸汽。当然，可以使用合适的电池储电系统来代替罐29和熔融金属蓄热介质，或者这种电池储能系统可被用于附加的蓄热或备用目的。当然，如果第二可再生系统11是水力发电或地热发电系统，则可以减小或取消对蓄热介质的尺寸或甚至是需要，并且可以由电加热器直接加热传热气体。可以使用pv、风能和备用电池的不同组合。再进一步，还可以使用不同形式的可再生能源系统，诸如水电、地热、燃料电池、抽水蓄能和不同形式的蓄热。
[0059]
再进一步，本领域技术人员将认识到，图1中所示的单一再加热蒸汽/水发电系统3可以例如由多个再热亚临界蒸汽/水动力循环、多个再热超临界蒸汽/水发电循环或多个再热超亚临界蒸汽/水发电循环所取代，和/或由以下方式取代：
[0060]
a.除了讨论的高压(hp)和再热(rh)蒸汽系统外，还可以添加中压(ip)和/或低压(lp)蒸汽系统。
[0061]
b.为工艺等添加其他系统加热器，以便在输出动力的同时输出有用的热量。
[0062]
c.带和/或不带所有其他循环配置(例如，回热、中冷、增压)的亚临界、超临界、混合压力co2循环。
[0063]
d.带和/或不带所有其他循环配置(例如，回热、中冷、增压)、上述循环配置的组合和排列的orc循环。
[0064]
如图2所示，常规的csp发电和/或热量发电和储存设施通常是定日镜场将太阳辐射聚焦到包含csp工作流体的接收器的形式，该工作流体用接收器的吸收能量进行加热。目前的工厂利用蒸汽/水的动力循环工作流体来吸收来自热罐的csp工作流体的热量，并将流体输送回冷罐以再加热接收器中的csp工作流体。为了提高动力循环的效率，动力循环工作流体的压力和温度在可用设备设计能力范围内最大化。为了使功动力循环工作流体温度最
大化，csp工作流体也必须处于非常高的温度，事实上，其温度高于动力循环工作液体所需的温度。
[0065]
频繁的相对大规模(至少相对于常规化石燃料发电厂而言)负荷变化，特别是在太阳和云层交替的情况下，可以导致短时间内的显著的生命周期利用率。这可能导致快速疲劳故障，特别是在目前通常被用于csp应用(用于熔融盐至蒸汽/水热交换器)中的厚管/板壳管式热交换器(hx)中。
[0066]
使之更复杂的是太阳热量的可利用性，当云层在太阳位置和定日镜场位置之间通过时，太阳热量本质上能够“瞬间”消失。这将导致csp工作流体和动力循环工作流体的质量流量和温度快速变化。鉴于目前通常使用壳管式换热器在两种工作流体之间转移热量，必须考虑这些运行温度差梯度对寿命周期的影响。由于动力循环工作流体的运行压力和温度通常很高，这些壳管式换热器必须具有非常专业的设计和/或遭受低循环疲劳故障。csp接收器的目前状态是，它们几乎达到了壳管式换热器能够成功耐受的峰值温度。类似地，随着csp工作流体和动力循环工作流体温度的升高，动力循环工作流体(pcwf)的压力也具有基本达到了目前类型csp工厂的最大值。最严重的问题出现在hpshtr束中，其中温度处于最高值，并且动力循环工作流体压力仍然很高。这存在储存问题，特别是在热罐中。盐温度的升高和能够维持这些较高温度的盐的使用具有提高材料和熔融盐成本的能力，并进一步加剧壳管式换热器的问题。
[0067]
目前的技术依靠csp熔融盐出口/热温度来提高动力循环的效率。由于两个主要因素，提高该热熔盐温度是非常昂贵的：1、接收器材料和熔融盐种类必须被提升至可在更高温度下运行的材料和盐；2、为定日镜场增加了大量的有效面积。上述两个因素都为整个csp发电设施增加了大量成本。附加的成本增加将与增加合金材料的管道、熔融盐罐、泵和其他外围设备相关联。这存在重大的技术挑战，其中目前的熔融盐到蒸汽/水壳管式热交换器布置被用于为提升用于朗肯循环发电的蒸汽。也可以采用其他类型的传热，但成本大大增加。
[0068]
利用与便宜的高温熔融金属或类金属潜热储能耦合的便宜的pv，避免了进一步提高盐温度的需要，从而避免了所有涉及的问题。
[0069]
现在参考图3a，类热回收蒸汽发生器(hrsg)组件，如以101被指示的，是再热器/过热器19的替代或扩展实施例，如图1所示。更具体地说，组件101由第二可再生能源系统11供应热量，如图1和3所示，用于加热一个或多个盘管，例如，以103a、103b、103c和103d被指示的，定位于类hrsg设备的封闭壳体105内。应当理解，根据本说明书，可以在壳体105中提供更少或更多的用于相同或不同目的的盘管。如图3a所示，工作流体(诸如氮气)由高温储罐29中的高温蓄热材料30(例如，熔融金属或类金属)加热，其由第二可再生能源系统11通过电加热器28进行加热，如上所述。工作流体经由管线31以足够高的温度和足够高的质量流速离开罐29，以便加热上述盘管103a、
……
、103d和其中的流体，用于下文所述的目的。当然，当工作流体流经壳体105时，工作流体中的热能被转移到盘管，其在工作流体流经每个盘管时对其进行冷却。工作流体离开壳体105，并且高温鼓风机107经由管线33将工作流体返回到罐29，用于在罐29中由蓄热介质30进行再加热。如图所示，离开罐29的工作流体的温度可以，例如，约为1100℃，并且离开鼓风机107的工作流体温度可以约为500℃，但这些温度仅为示例性温度，并且可以取决于环境而发生很大变化。
[0070]
如图3a进一步所示，盘管103d经由管线109从汽轮机5的高压级以约为370℃的温
度接收蒸汽，并由流经类似热回收蒸汽发生器(hrsg)组件101的工作流体经过盘管103d进行再加热。来自盘管103d的再加热蒸汽被供应到盘管103d上游的盘管103b的入口，在那里它被过热到约630℃，然后经由管线111被供应到汽轮机5的中压级。可替选地，可以将离开盘管103b的蒸汽供应至汽轮机5的高压级。再进一步，来自蒸发器15的蒸汽经由管线113被供应至盘管103c的入口，盘管103c用作第一高压过热器。离开盘管103c的过热蒸汽被供应到盘管103a的入口，以在其遇到盘管103a时被进入的热工作流体(其处于最高温度)进一步过热。来自盘管103a出口的过热蒸汽通过管线113被输送至汽轮机5的高压级。
[0071]
在图4、4a和4b中，图1和3中的省煤器/蒸发器15被更详细地显示出来，其包括蒸发器201和省煤器203。来自热罐23的熔融盐在约470℃的温度下进入蒸发器201，并从蒸发器中排出，并在较低温度下通过管线205被输送至省煤器203，但仍远高于由泵17被供应至省煤机203的给水和冷凝物的温度。由泵17从冷凝器13被供应到省煤器203的给水和/或冷凝物的温度低于离开蒸发器201的经由管线205流向省煤器203的熔融盐的温度。如图4a所示，给水和/或冷凝物由省煤器203中的熔融盐所加热。熔融盐经由管线207以约为290℃的温度返回至冷罐25。在省煤器203中加热的给水经由管线209被供应至蒸发器201。来自蒸发器201的蒸汽经由管线211以约460℃的温度被供应至高压过热器103a，如图3a所示。蒸发器201和省煤器203可以由多个平行的壳管式热交换器组成，如图4b所示。
[0072]
在图4b中，示出了一对省煤器/蒸发器，如通常以213a、213b被指示的。其中的每一个都包括蒸发器217a、217b和省煤器219a、219b。每个省煤器217a、217b经由泵17(如图1所示)经由相应的管线221a、221b从冷凝器13接收高压锅炉给水和/或冷凝物，从而给水在相应的省煤器219a、219b中被加热。被加热的水由相应的管线223a、223b被供应到相应的蒸发器217a、217b的入口。熔融盐经由相应的管线225a、225b从蒸发器217a、217b排出，并被馈送进省煤器219a、219b的入口，以初步加热从冷凝器13接收的给水。静止的熔融盐从省煤器219a、219b经由管线227以约290℃的温度返回冷罐25。来自蒸发器217a、217b的蒸汽经由管线229被供应到图3a的高压过热器盘管103a。
[0073]
现在参考图5和5a，图1中的省煤器/蒸发器15和再热器/过热器19被显示为两个单独的类hrsg组件的一部分，如通常以301和303被指示的。首先，参照类hrsg组件301，来自热罐23的热熔融盐被供应到定位于具有入口端309和出口端311的壳体307中的第一盘管305a和最后或第四盘管305d。盘管305a和305d用作熔融盐加热器，以将空气(或其他合适的工作流体)加热至略低于470℃的温度，该温度通过再循环管道或通道313从出口311被再循环至入口309。当然，在再循环管道中纳入适当的高温风扇或鼓风机(未示出)，以将被加热空气通过壳体307从入口移动到出口并通过再循环管道。来自给水/冷凝泵17的冷凝物和/或给水被供应至第三盘管305c的入口315，该第三盘管用作省煤器以加热给水/冷凝物并将被加热给水/冷凝物供应至第二盘管305b的入口317。最后提到的盘管用作蒸发器，以在略低于460℃的温度下生成蒸汽，并被供应至分离器319。应当注意，用于hrsg组件301的所有热量由第一可再生能源系统9供应。
[0074]
类hrsg组件303包括壳体321，其容纳多个盘管，如以323a、323b、323c和323d被指示的。壳体321具有入口端325和出口端327。工作流体，诸如氮气，由被储存在罐29中的高温蓄热介质30加热至高温(例如，约1100℃)，并被供应至壳体321的入口端325。该热工作流体依次流动通过壳体，首先通过或经过盘管323a，并且然后依次流动通过或经过其他盘管
323b、323c和323d。工作流体在较低温度(例如，约500℃)下经由出口327离开壳体，并借由再循环管道或通道329被再循环回罐29，以便由罐29中的高温蓄热介质30进行再加热。当然，在再循环管道中纳入高温鼓风机或风扇330，以使工作流体再循环。
[0075]
来自汽轮机5的高压级的蒸汽被供应到用作再热器的第四盘管323d的入口端。在离开再加热盘管323d时，再加热蒸汽流向用作第二再热器的第二盘管323b的入口。离开第二再热器盘管323b的蒸汽被供应到汽轮机5的中间级，或者可替选地，被供应到高压汽轮机上的一级。来自分离器319的蒸汽被供应到用作第一高压过热器的第三盘管323c的入口。过热蒸汽离开盘管323c并被供应到用作第二高压过热器的第一盘管323a的入口。过热的高压蒸汽在约630℃的温度下离开盘管323a，并被供应至汽轮机5的高压级。当然，随着高温工作流体从入口325流向出口327，并通过或经过盘管323a
–
323d，工作流体的温度将降低。
[0076]
现在参考图6和6a，示出了构成图1所示的省煤器/蒸发器15和再热器/过热器19的本公开系统的稍微不同的实施例。与图5a中所示的实施例类似，图6a示出了图1中的省煤器/蒸发器15和再热器/过热器19由两个单独的类hrsg组件的一部分组成，如以401和403被指示的，其中组件401构成省煤器/蒸发器15的等效物，并且其中组件403构成再热器/过热器19的等效物。
[0077]
组件403如图6a所示，具有壳体405，其具有入口407和出口409，以及被定位于壳体405内的多个盘管，如以411a、411b、411c和411d被指示的。入口407接收热工作流体，诸如氮气，该工作流体已由被储存在罐29中的高温蓄热介质30加热至高温(例如，约1100℃)。当热工作流体通过壳体405从其入口407流向其出口409时，壳体内的盘管被流经壳体405中的工作流体依次加热，用于下文所述的目的。因此，被定位于组件403中的盘管由第二可再生能源系统11加热。
[0078]
组件401具有壳体411，其具有入口端413和出口端415。多个盘管，如以417a、417b、417c和417d被指示的，被安装在壳体411内。从壳体405经由出口409排出的工作流体当进入壳体411的入口413时具有的温度约为500℃。当工作流体流过壳体411时，工作流体将依次加热盘管417a-417d。从出口415排出的工作流体进入再循环系统416。更具体地说，再循环系统具有将工作流体再循环回罐29的高温风扇421，在罐29中工作流体由高温介质30进行再加热。
[0079]
如图6a进一步所示，来自热罐23的熔融盐以，例如，约为565℃的温度被引入第一和第四盘管417a和417d的入口，以使这些最后提到的盘管加热(或更准确地再加热)从类hrsg组件403流经壳体411的工作流体。组件403中工作流体的这种再加热由第一可再生能源系统9完成。来自冷凝器13的给水/冷凝物由泵17引入到用作省煤器的第三盘管417c的入口，在那里它由流经壳体411的工作流体加热。离开第三盘管417c的被加热给水被引入第二盘管417b的入口，在那里它由流经壳体411的工作流体蒸发以形成中压蒸汽。在蒸发器盘管417b中蒸发的蒸汽流向分离器419，其将蒸汽与任何液态水分离，使得液态水返回至冷凝器13，并将蒸汽供应至组件403中盘管411c的入口，在那里蒸汽被过热，从而盘管411c用作第一高压过热器。来自盘管411c出口的过热蒸汽被供应至第二高压过热器盘管411a，并且随后被供应至汽轮机5的高压级。
[0080]
再进一步，如图6a所示，来自汽轮机5的高压级的蒸汽被供应到盘管411d的入口，在那里它被流经壳体405的工作流体再加热。被再加热的蒸汽离开盘管411d并被供应到盘
管411b的入口，在那里它被再加热使得盘管411b用作第二再热器。来自盘管411b出口的被再加热的蒸汽被供应至汽轮机5的中间级。
[0081]
现在转到图7，示出了关于图1所述的再热器/过热器19的更详细的图示。在图7中，再热器/过热器19被示为包括两个部分，即高压过热器501和再热器503。过热器501经由管线505从蒸发器15以约为460℃的温度接收中压蒸汽。如图1所示，再热器/过热器19经由管线31从高温罐29接收高温工作流体，优选为氮气，其中管线31也如图7所示。如前所述，从罐29供应的工作流体处于高温，例如约1100℃。如图7所示，进入的中压蒸汽在过热器501中由高温工作流体和过热蒸汽在例如约630℃的温度下过热，经由管线507被供应至汽轮机5的高压级。
[0082]
应当理解，当高温工作流体流经过热器501和再热器503或环绕流过它们时，其温度将随着其首先环绕流过过热器并且然后环绕流过再热器而降低。再热器503经由管线509以例如约为460℃的温度接收来自汽轮机5高压级的排气。该蒸汽被再加热至约630℃，并经由管线511被供应至汽轮机5的中压级。当工作流体从再热器509排出时，它经由管线33再循环回热罐29。
[0083]
由于可以在不脱离本公开的广泛范围的情况下对上述构造方法进行各种改变，因此，上述描述中包含的或附图中所示的所有内容都应被解释为说明性的，而不是限制性的。
技术特征：1.一种可再生发电系统，包括：蒸汽动力发电系统，其具有被配置为驱动发电机的汽轮机；第一或低/中温可再生能源系统，被配置为生成低/中温蒸汽；以及第二或高温可再生能源系统，被配置为用于使由所述第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热、并向所述汽轮机供应过热蒸汽，以使所述汽轮机高效运行。2.根据权利要求1所述的可再生发电系统，其中，所述第一或低/中温可再生能源系统被配置为：利用太阳能将第一工作流体加热至低/中温，并且存储被加热到所述低/中温的足够量的第一工作流体，以当第一可再生能源系统接收太阳能时和当在很长一段时间期间没有来自太阳的能量直接可用时足以生成所述低/中温蒸汽。3.根据权利要求2所述的可再生发电系统，其中，所述第二或高温可再生能源系统被配置为：利用可再生能源将传热工作介质加热到足够高的温度，以使由所述第一可再生系统生成的所述低/中温蒸汽过热，从而将过热蒸汽供应给所述汽轮机。4.根据权利要求3所述的可再生发电系统，其中，所述传热工作介质是气体。5.根据权利要求4所述的可再生发电系统，其中，所述第二可再生能源系统被配置为发电，其中由所述第二可再生能源系统生成的电力的至少一部分被配置为将高温蓄热介质电加热到足够高的温度，以在传热气体与所述蓄热介质发生传热关系时加热所述传热气体，使得所述传热气体能够过热所述低/中温蒸汽，用于容纳被加热至所述高温的蓄热介质的供应的罐，以及适于由所述传热气体加热的过热器，以使由所述第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热，并将过热蒸汽供应至所述汽轮机。6.根据权利要求4所述的可再生发电系统，其中，所述第一工作流体的供应被储存在热罐中，并且其中所述系统被配置为将所述第一工作流体从所述热罐输送到蒸发器，以生成所述低/中温蒸汽。7.根据权利要求6所述的可再生发电系统，其中，所述系统被配置为：将所述第一工作流体在离开所述蒸发器后储存在冷罐中，以在太阳能可用时，所述第一工作流体由所述第一可再生能源系统再加热至所述低/中温。8.根据权利要求5所述的可再生发电系统，其中，所述蓄热介质由电加热器加热至所需温度，并且其中所述电加热器被配置为由所述第二可再生能源系统供电。9.根据权利要求8所述的可再生发电系统，其中，所述第二可再生能源系统包括：用于容纳足够量的被加热的蓄热介质的蓄热介质存储罐，以便在所述第二可再生能源系统不可用时可以在长时间内使所述低/中温蒸汽过热。10.根据权利要求9所述的可再生发电系统，其中，所述系统被配置为：在低压下循环所述传热气体，以便使其与熔融的蓄热介质处于传热关系，所述系统被配置为：在足以使所述低/中温蒸汽过热的温度和流速下将被加热的所述传热气体供应至所述过热器，以便将过热蒸汽供应至所述汽轮机。11.根据权利要求10所述的可再生发电系统，其中，在所述传热气体使所述低/中温蒸汽过热后，所述系统被配置为返回所述传热气体，以由所述高温蓄热介质进行再加热。12.根据权利要求5所述的可再生发电系统，其中，所述蓄热材料是熔融金属或类金属。13.根据权利要求5所述的可再生发电系统，其中，所述蓄热材料是合适的高温固体材料，诸如砂、岩石、混凝土或陶瓷材料。
14.根据权利要求1所述的可再生发电系统，其中，所述系统被配置为使得在所述过热蒸汽为所述汽轮机提供动力后，来自所述汽轮机的低温蒸汽和/或冷凝物流向冷凝器，并且其中来自所述冷凝器的冷凝物被供应到蒸发器以生成所述低/中温蒸汽。15.根据权利要求1所述的可再生发电系统，其中，所述第一或低/中温可再生能源系统是聚光太阳能系统，并且其中所述第一工作流体是熔融盐工作流体。16.根据权利要求1所述的可再生发电系统，其中，所述第一或低/中温可再生能源系统是槽式反射器系统，并且其中所述第一工作流体是熔融盐工作流体。17.根据权利要求9所述的可再生发电系统，其中，所述第二可再生能源系统被配置为具有高温部分，所述高温部分包括：被配置为包含熔融蓄热介质以防止所述熔融蓄热介质的过度氧化或其他降解的所述高温蓄热介质存储罐，被配置为使向其供应的所述低/中温蒸汽过热的过热器，以及被配置为在所述传热气体已被所述熔融蓄热介质加热之后将所述传热气体供应至所述过热器以过热所述低/中温蒸汽的管道，并且其中所述高温蓄热罐和所述管道构成所述第二可再生能源系统的高温部分，并且其中仅所述高温部分需要由特殊高温材料构造。18.根据权利要求17所述的可再生发电系统，其中，所述熔融蓄热介质具有足够的量并且处于足够的温度，使得所述熔融蓄热介质能够将所述传热气体加热到足以长时间使所述低/中温蒸汽过热的温度。19.根据权利要求17所述的可再生发电系统，其中，所述熔融蓄热介质为类金属。20.根据权利要求19所述的可再生发电系统，其中，所述熔融蓄热介质为硅。21.根据权利要求6所述的可再生发电系统，其中，所述第一可再生能源系统包括省煤器/蒸发器，并且其中所述第一可再生能量系统被配置为将所述低/中温工作流体从蓄热罐供应至所述省煤器/蒸发器，以生成低/中温蒸汽。22.根据权利要求17所述的可再生发电系统，其中，所述熔融传热介质选自基本上由以下一种或多种组成的组：硼、硅、锗、砷、锑、碲、钋、铅铋共晶、钠、锡或铅。23.根据权利要求17所述的可再生发电系统，其中，所述熔融传热介质包括以下之一：硼、硅、锗、砷、锑、碲、钋、铅铋共晶、钠、锡或铅。24.根据权利要求5所述的可再生发电系统，其中，所述过热器包括高压过热器和再热器，所述高压过热器被配置为由高温蓄热罐(29)中的所述蓄热材料(30)加热至高温的所述传热气体进行加热，并且被配置为从所述蒸发器供应低/中温蒸汽，从而产生被输送到所述汽轮机的高压级的过热蒸汽，并且所述再热器被配置成接收来自所述汽轮机的高压汽轮机排气，并且进一步被配置成由、再热过热器中的所述传热气体加热，以产生被输送到所述汽轮机的中压级的中压蒸汽。25.根据权利要求24所述的可再生发电系统，被进一步配置为，在所述传热气体已通过所述过热器和所述再热器后，其被返回以由所述高温蓄热材料进行再加热。26.根据权利要求5所述的可再生发电系统，其中，所述第一工作流体的供应被储存在热罐(23)中，并且其中所述系统被配置为将所述第一工作流体从所述热罐(22)输送到蒸发器(15，201)以生成所述低/中温蒸汽。27.根据权利要求26所述的可再生发电系统，其中，所述蒸发器(15，201)包括被配置成从所述涡轮机接收冷凝物的省煤器(203)，所述蒸发器被配置成将所述第一工作流体从所
述蒸发器输送到所述省煤器(203)，所述省煤器被配置为在其中加热所述冷凝物并将被加热的冷凝物输送至所述蒸发器，所述蒸发器被配置为使用所述第一工作流体来生成被输送至所述过热器的所述低/中温蒸汽。28.根据权利要求26所述的可再生能源系统，其中，所述第一工作流体在从所述省煤器排出后被输送至蓄冷罐。29.根据权利要求28所述的可再生能源系统，其被配置使得所述蒸发器和所述省煤器构成第一蒸发器和省煤器配对，并且其中所述可再生能源系统还包括第二蒸发器和省煤器配对，其中所述配对彼此并联连接，其中每一配对的蒸发器被配置成从所述热罐(23)接收所述第一工作流体，并且其中每一配对的省煤器被配置成从所述汽轮机接收冷凝物，其中每一配对的每一蒸发器被配置为在所述第一工作流体已经通过所述蒸发器之后向每个相应的省煤器供应所述第一工作流体，其中每个省煤器被配置为通过流经每个所述省煤器的所述第一工作流体加热所述冷凝物，并将被加热的冷凝物输送至其相应的所述蒸发器，每个所述省煤器被配置成将离开所述省煤器的所述工作流体输送至蓄冷罐。30.一种可再生发电系统，包括：蒸汽动力发电系统，具有被配置为驱动发电机的汽轮机，第一或低/中温可再生能源系统，被配置为生成低/中温蒸汽，以及第二或高温可再生能源系统，被配置为使由所述第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热并向所述汽轮机供应过热蒸汽，其中所述第一或低/中温可再生能源系统被配置为利用太阳能将第一工作流体加热至低/中温，并存储被加热到所述低/中温的足够量的第一工作流体，以在所述第一可再生能源系统接收太阳能时和当很长一段时间期间没有来自太阳的能量可用时足以生成所述低/中温蒸汽，所述低/中温可再生能源系统被配置为向蒸发器供应热量以生成所述低/中温蒸汽，第二或高温可再生能源系统被配置为利用可再生能源将高温传热工作流体加热到足够高的温度，以使由所述第一可再生系统生成的所述低/中温蒸汽过热，从而将过热蒸汽供应到所述汽轮机，所述第二或高温可再生能源系统具有过热器，其被配置为由所述高温工作流体加热以生成过热蒸汽，所述第二可再生能源系统被配置为发电，其中由所述第二可再生能源系统生成的电力的至少一部分被配置为将高温蓄热介质电加热到足够高的温度，以当所述高温工作流体与所述蓄热介质发生热传递关系时将所述高温工作流体加热到所需的高温，使得当所述高温工作流体与所述过热器发生运行关系时，所述高温工作流体使所述低/中温蒸汽过热并将过热蒸汽供应到所述汽轮机，罐用于容纳被加热到所述高温的所述蓄热介质的供应，所述发电系统具有类hrsg组件，其包括具有入口和出口的壳体，其中所述入口被配置为接收由所述高温蓄热介质加热的高温工作流体，其中所述高温工作流体流经所述壳体并从所述壳体流出，被配置为从所述出口接收所述高温工作流体并返回所述高温工作流体以由所述高温蓄热介质再加热的再循环系统，所述壳体在其中具有多个盘管，所述盘管被布置在所述壳体内，以由从所述入口到所述出口流过所述壳体的所述高温工作流体依次加热，所述多个盘管包括：被定位在所述壳体内的第一盘管，以便当高温工作流体进入所述壳体时成为由所述高温工作流体加热的所
述盘管中的第一个，被布置在所述壳体中所述第一盘管下游的第二盘管，被布置在所述壳体中所述第二盘管下游的第三盘管，以及被布置在所述壳体中所述第三盘管下游的第四盘管，所述工作流体的温度当它环绕通过每个所述盘管时降低，所述第四盘管被配置为以相对低温度接收来自所述汽轮机的蒸汽，以再加热所述蒸汽，并将被再加热蒸汽供应到所述第二盘管的入口，所述第二盘管被配置为对所述被再加热蒸汽进行再加热并将被再加热蒸汽供应到所述汽涡机的适当级，所述第三盘管具有入口，其被配置为接收由所述第一可再生能源系统加热的来自所述蒸发器的蒸汽，所述第三盘管被配置为将其中的所述蒸汽过热至略高于离开所述蒸发器的蒸汽的温度的温度，并将所述过热蒸汽供应到所述第一盘管的入口，其构造成第二过热器，所述第二过热器被配置为使所述蒸汽进一步过热，所述第一盘管将所述过热蒸汽供应到所述汽轮机。31.一种可再生发电系统，包括：蒸汽动力发电系统，具有被配置为驱动发电机(7)的汽轮机(5)；第一或低/中温可再生能源系统(9)，被配置为生成低/中温蒸汽；以及第二或高温可再生能源系统(11)，被配置为使由所述第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热并向所述汽轮机(5)供应过热蒸汽，其中所述第一或低/中温可再生能源系统(9)被配置为利用太阳能将第一工作流体(例如，熔融盐)加热至低/中温，并存储被加热到所述低/中温度的足够量的所述第一工作流体，以在所述第一可再生能源系统(9)接收太阳能时和当很长一段时间期间没有来自太阳的能量可用时足以生成所述低温/中温蒸汽，所述低/中温可再生能源系统(9)被配置为向蒸发器(15)供应热量以生成所述低/中温蒸汽，所述第二或高温可再生能源系统(11)被配置为利用可再生能源将高温传热工作流体加热到足够高的温度，以使由所述第一可再生系统生成的所述低/中温蒸汽过热，从而将过热蒸汽供应到所述汽轮机，所述第二或高温可再生能源系统(11)具有过热器(19)，其被配置为由所述高温工作流体加热以生成过热蒸汽，所述第二可再生能源系统(11)被配置为发电，其中由所述第二可再生能源系统生成的电力的至少一部分被配置为将足够量的高温蓄热介质(30)电加热到足够高的温度，以当所述高温工作流体与所述蓄热介质发生热传递关系时将所述高温工作流体加热到所需的高温，使得所述高温工作流体在当与所述过热器(19)发生运行关系时，使所述低/中温蒸汽过热并将所述过热蒸汽供应到所述汽轮机，罐(29)用于容纳被加热到所述高温的足够量的所述蓄热介质(30)，以当第二可再生能源系统(11)可用时以及当其很长一段时间不可用时生成被供应至所述汽轮机的所述过热蒸汽，所述发电系统(1)具有第一和第二类hrsg组件(301、303)，其每个包括壳体(307、321)，所述壳体(307、321)具有入口(309、325)和出口(311、327)，其中用于所述第一类hrsg组件(303)的入口(325)被配置为接收由所述高温蓄热介质(30)加热的所述高温工作流体，其中所述高温工作流体流经所述第二壳体(321)并经由所述出口(327)从所述第二壳体(321)离开，再循环系统(329)被配置为从所述第二壳体(321)的出口(327)接收所述高温工作流体并且返回所述高温工作流体以由所述高温蓄热介质(30)再加热，所述第二壳体(321)具有被布置在所述壳体(321)内的多个盘管(323d、323c、323b、323a)，适于由从所述入口(325)到所述出口(327)流经所述壳体(321)的所述高温工作流体
依次加热，所述多个盘管包括：被定位于所述壳体(321)内的第一盘管(323a)，以便在高温工作流体进入壳体(321)时成为由所述高温工作流体加热的所述盘管中的第一个，被布置在所述壳体中所述第一盘管(323a)下游的第二盘管(323b)，被布置在所述壳体中所述第二盘管(323b)下游的第三盘管(323c)，以及被布置在所述壳体(321)中所述第三盘管(323c)下游的第四盘管(323d)，所述工作流体的温度随着它环绕通过每个所述盘管时降低，所述第四盘管(323d)被配置为以相对低温度接收来自所述汽轮机的蒸汽，以再加热所述蒸汽，并且将被再加热蒸汽供应到第二盘管(323b)的入口，所述第二盘管(323b)被配置为对所述被再加热蒸汽进行再加热并将被再加热蒸汽供应到所述汽轮机(5)的适当级，所述第三盘管(323c)具有入口，其被配置为接收由所述第一可再生能源系统(9)加热的蒸汽，所述第三盘管(323c)被配置为将其中的所述蒸汽过热至略高于离开所述蒸发器(15)的蒸汽的温度的温度，并将所述过热蒸汽供应到所述第一盘管(323a)的入口，其构成被配置为进一步过热所述蒸汽的第二过热器，所述第一盘管将所述过热蒸汽供应到所述汽轮机，所述第一类hrsg组件(301)的所述壳体(307)具有位于其中的多个盘管(305a、305b、305c、305d)，再循环系统(313)被配置为循环传热气体(例如，空气)流从所述入口(309)经过所述盘管并从出口(311)离开而通过所述壳体(307)，所述壳体(307)中的第一和最后一个盘管(305a、305d)从热罐(23)接收熔融盐，用于加热流经所述壳体(307)的所述传热气体，所述第三盘管(305c)被配置为从所述给水泵(17)接收给水，以将所述给水加热到升高的温度，并且将被加热的给水供应到所述第二盘管(305b)的入口，所述第三盘管被配置为在低/中温下形成蒸汽并将所述低/中温蒸汽供应到所述第二类hrsg组件中的所述第二盘管(323b)的入口，以用于上述目的。32.一种可再生发电系统，包括：蒸汽动力发电系统，具有被配置为驱动发电机(7)的汽轮机(5)，第一或低/中温可再生能源系统(9)，被配置为生成低/中温蒸汽，以及第二或高温可再生能源系统(11)，被配置为使由所述第一可再生能源系统生成的低/中温蒸汽过热并向所述汽轮机(5)供应过热蒸汽，其中所述第一或低/中温可再生能源系统(9)被配置为利用太阳能将第一工作流体(例如，熔融盐)加热至低/中温，并存储被加热到所述低/中温度的足够量的所述第一工作流体，以在当所述第一可再生能源系统(9)接收太阳能时和当很长一段时间期间没有来自太阳的能量可用时足以生成所述低/中温蒸汽，所述低/中温可再生能源系统(9)被配置为向蒸发器(15)供应热量以生成所述低/中温蒸汽，所述第二或高温可再生能源系统(11)被配置为利用可再生能源将高温传热工作流体加热到足够高的温度，以使由所述第一可再生系统生成的所述低/中温蒸汽过热，从而将过热蒸汽供应到所述汽轮机，所述第二或高温可再生能源系统(11)具有过热器(19)，其被配置为由所述高温工作流体加热以生成过热蒸汽，所述第二可再生能源系统(11)被配置为发电，其中由所述第二可再生能源系统生成的电力的至少一部分被配置为将足够量的高温蓄热介质(30)电加热到足够高的温度，以当所述高温工作流体与所述蓄热介质发生热传递关系时将所述高温工作流体加热到所需的高温，使得所述高温工作流体在当与所述过热器(19)发生运行关系时，使所述低/中温蒸汽过热并将过热蒸汽供应至所述汽轮机，罐(29)用
于容纳被加热至所述高温的足够量的所述热存储介质(30)，以当第二可再生能源系统(11)可用以及当其很长一段长时间不可用时生成被供应至所述汽轮机的所述过热蒸汽，所述发电系统(1)具有第一和第二类hrsg组件(401、403)，其每个包括相应壳体(411、405)，所述相应壳体(411、405)各自具有相应入口(413、407)和出口(415、409)，其中用于第二类hrsg组件(403)的入口(407)被配置为接收由所述高温蓄热介质(30)加热的所述高温工作流体，其中所述高温工作流体流经所述第二壳体(405)并经由所述出口(409)从所述第二壳体(405)离开，再循环系统(416)被配置为从第一类hrsg组件(401)的壳体(411)的出口(415)接收所述高温工作流体并且返回所述高温工作流体以由所述高温蓄热介质(30)再加热，第一类hrsg组件(401)的壳体(411)具有由流经所述第一类hrsg组件401的所述高温工作流体依次加热的多个盘管(417a、417b、417c、417d)，所述多个盘管(417a、417b、417c、417d)包括：被定位于所述壳体(411)内的第一盘管(417a)，以便当高温工作流体经由入口(413)进入所述壳体(411)时成为由所述高温工作流体加热的所述第二壳体(411)中的所述盘管中的第一个，被布置在所述壳体(411)中所述第一盘管(417a)下游的第二盘管(417b)，被布置在所述壳体(411)中所述第二盘管(417b)下游的第三盘管(417c)，以及被布置在所述壳体(411)中所述第三盘管(417c)下游的第四盘管(417d)，所述工作流体的温度随着它环绕通过每个所述盘管时降低，所述第三盘管(417c)被配置为以相对较低温度从所述冷凝器(13)接收冷凝物，以再加热所述冷凝物并将被再加热冷凝物供应到第二盘管(417b)的入口，所述第二盘管(417b)被配置为蒸发所述再加热冷凝物并将蒸汽供应至所述第二类hrsg组件(403)，所述第一盘管和第四盘管(417a、417d)被配置为从所述热罐23接收所述第一工作流体，所述热罐23由所述第一可再生能源系统(9)加热，以便加热流经第一类hrsg组件(401)的高温工作流体，所述第二类hrsg组件(403)的所述壳体(405)具有定位于其中的多个盘管(411a、411b、411c、411d)，所述再循环系统(416)被配置为：通过所述壳体(407)从所述入口(407)经过所述盘管(411a、411b、411c、411d)并从出口(409)离开并且进入所述第一类hrsg组件(401)的入口(413)而循环所述高温传热气体流，所述壳体(411)中的所述第一和最后一个盘管(411a和411d)适于从热罐(23)接收熔融盐，以加热流经所述壳体(411)的所述传热气体，并在熔融盐从所述第一和最后一个盘管(411a，411d)排出后，将所述熔融盐返回到冷罐(25)，所述第三盘管(417c)被配置为从给水泵(17)接收给水，以将所述给水加热至升高的温度，并将被加热的给水供应到所述第三盘管(417c)的入口，所述第三盘管(417c)被配置为蒸发被加热的给水以形成低/中温蒸汽，并将所述低/中温蒸汽供应到所述第二类hrsg组件(403)中的第三盘管(411c)的入口，以用于使所述低/中温蒸汽过热，并且用于向所述汽轮机5供应高压过热蒸汽。33.一种利用蒸汽动力发电系统的可再生能源发电的方法，所述系统具有驱动发电机的汽轮机，生成低/中温蒸汽的第一或低/中温可再生能源系统，以及使所述低/中温蒸汽过热并向所述汽轮机供应过热蒸汽的第二高温可再生能源系统，所述高温可再生能源系统为发电的可再生能源系统，所述方法包括以下步骤：a、在所述低/中温可再生能源系统中利用太阳能将第一工作流体加热到所需的低/中温；
b、储存被加热到所述低/中温的一定量的第一工作流体，以在太阳能可用时和在太阳能很长一段时间不可用时足以生成所述低/中温蒸汽；c、利用可再生能源在第二可再生能源系统中发电；d、利用由所述第二可再生能源系统生成的电力的至少一部分将传热气体加热到高温；以及e、将高温传热气体以足够的量供应到过热器，以使所述低/中温蒸汽过热并将过热蒸汽供应到所述汽轮机。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第一工作流体是由所述第一可再生能源系统加热到所需的低/中温的熔融盐，并且其中所述方法还包括：存储被加热到所需的低/中温度的一定量的所述熔融盐，以及在所需的低/中温下将所述熔融盐供应至被配置为生成所述低/中温蒸汽的蒸发器，所储存的熔融盐的量在太阳能可用时和在太阳能短暂和/或很长一段时间不可用时都足以生成所述低/中温蒸汽。35.根据权利要求33所述的方法，还包括向过热器供应所述低/中温蒸汽。36.根据权利要求35所述的方法，其中，将所述传热气体加热至高温的步骤包括：将蓄热介质加热至高温，并利用所述蓄热介质将所述传热气体加热至足够高的温度，以使其能够使所述过热器中的所述低/中温蒸汽过热。37.根据权利要求35所述的方法，其中，被加热到这种高温的所述蓄热介质的量足以在来自所述第二可再生能源系统的能源不可用时短时间和/或很长一段时间加热所述传热气体，使得所述蓄热介质能够在这种短时间/很长一段时间内继续加热所述传热气体并且继续使所述低/中温蒸汽过热。38.根据权利要求33所述的方法，还包括：将所述高温可再生能源系统配置为具有高温部分，其包括用于容纳所述高温蓄热介质的储罐、和用于在传热气体被所述蓄热介质加热后将所述传热气体输送至所述过热器的管道。39.根据权利要求38所述的方法，还包括：配置所述高温部分以包括用于将所述传热气体从所述过热器返回的返回管道，以由所述蓄热介质再加热。40.根据权利要求38所述的方法，还包括：制造所述高温材料的高温部分。41.根据权利要求38所述的方法，其中，所述高温蓄热介质是金属或类金属，并且其中所述方法还包括：利用由所述第二可再生能源系统生成的电能将所述金属或类合金加热至熔融状态。42.根据权利要求41所述的方法，还包括：将所述传热气体加压至低压水平。43.根据权利要求41所述的方法，还包括：以防止作用于其上的任何反应性气体解离和/或防止所述熔化合金或类金属过度氧化的方式，而将所述熔融金属或类金属在储存所述储罐内。44.根据权利要求43所述的方法，其中，存储所述熔融金属或类金属的步骤包括：用能够防止所述熔融蓄热介质氧化的气体覆盖所述罐中的所述熔融蓄热介质。45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述传热气体是惰性气体。46.根据权利要求44所述的方法，其中，所述传热气体为氮气。47.根据权利要求44所述的方法，其中，所述传热气体是空气。48.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第一工作流体是动力循环工作流体，其亚
临界、超临界或混合相为二氧化碳(co2)，并且其中所述第一工作流体具有或不具有回热、双回热、中冷或增压等。49.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第一工作流体是有机朗肯循环(orc)中的动力循环，并且其中所述第一工作流体具有或不具有回热、双回热、中冷或增压。50.根据权利要求33所述的方法，其中，所述汽轮机具有包含所生成的中压和/或低压蒸汽的蒸汽动力循环。51.根据权利要求33所述的方法，其中，除了来自所述低/中温循环或高温循环或两者的动力之外，还输出一些热量。52.根据权利要求33所述的方法，其中，除了来自所述低/中温循环或所述高温循环或两者的动力之外和/或作为对其的代替，还输出至少一些热量。53.根据权利要求33所述的方法，其中，存在两个以上的可再生热源。54.根据权利要求33所述的方法，其中，一个或多个所述可再生能源系统包括电池备用系统。55.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第一可再生能源是太阳能、风能、水电、地热或其他可再生能源系统，并且其中所述工作流体被电加热。56.根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二高温存储介质是固体材料，诸如陶瓷、石头、混凝土等。
技术总结公开了一种利用可再生能源以生成高温过热蒸汽的系统，用于驱动原动机，诸如被耦合到发电机的汽轮机，和/或在仅可再生能源系统的一部分需要承受生成高温过热蒸气所需的高温工作流体的情况下传递热量。工作流体的情况下传递热量。工作流体的情况下传递热量。
技术研发人员：皮耶罗
受保护的技术使用者：努特埃里克森公司
技术研发日：2021.03.08
技术公布日：2022/11/1
