一种基于摩擦纳米发电机的发电系统

技术领域

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种基于摩擦纳米发电机的发电系统。

背景技术

在能源匮乏及环境危机的大背景下，提高能源利用率日益受到人们的重视。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在当前阶段，太阳能光伏的技术相对成熟，应用较为光伏，但其储能难以解决。但是光伏发电系统难以储能，目前较为成熟的光伏储能配套方式仍然是电池储能，但电池储能的造价始终太高，同时难以避免引发火灾等事故，对于发电厂这样功率等级的大规模储能需求，各种类型的电池储能目前都难以推广。因此长期以来太阳能光伏发电都面临着弃光的问题，将15％甚至更高的能量白白浪费。另一方面，由于夜间没有太阳能，大量收纳太阳能光伏发电的电源在夜间又面临缺单的问题，需要调峰电站，或者电网其他电源侧调度电能满足需求。为此各地方政府及能源局专门出台政策，要求新建的光伏电站必须按照一定比例配备光热电站或者储能电站。但目前光热电站的成本始终较高，因此多个地方政府都出台了光热与光伏比例，即规定了最小光热占比，这样对于电站建设单位以及投资单位形成了一定的经营和投资压力，各单位都在积极寻找降价降低投资的方法。

另一方面，在太阳能资源丰富的地区，也有风能资源可以利用，目前风力发电的单位造价相对较低。但风能同样存在不连续不稳定的特征，本身也存在需要储能的问题。同时，风电往往存在夜间风力更大的特点。但风力发电和太阳能光伏发电是两套不同的发电体系，配备的配套电器设备有不小的区别，单独建立风力发电为太阳能光伏发电解决昼夜调峰问题经济性上和工程施工上并非十分合理。若能在光伏电站附近地区建立低风速风力发电站，并且两套发电系统的部分设备，则可以有利于改善经济性。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于在维持较低投资成本的前提下实现太阳能发电的储能，提供了一种基于摩擦纳米发电机的发电系统，摩擦纳米发电技术与光热电站结合，采用摩擦纳米发电技术将风能转化为电能，再通过电加热器将电能转化为热能储存，这样解决了风能的储存问题，同时节省了风力发电下游的电气输出设备，同时降低了光热电站镜场面积，节省了投资。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于摩擦纳米发电机的发电系统，包括光热发电系统、储热系统和摩擦纳米发电组件；

光热发电系统包括镜场、吸热器和动力岛，动力岛为超临界CO

CO

低温盐罐的出口分为两路，一路与吸热器的入口相连接，另一路与电加热器的熔盐侧入口相连接，吸热器的出口和电加热器的熔盐侧出口均与高温盐罐的入口相连通，高温盐罐的出口与熔盐-CO

摩擦纳米发电组件的输出端与电加热器的电侧入口相连接。

本发明进一步的改进在于，动力岛能够替换为常规蒸汽机组。

本发明进一步的改进在于，摩擦纳米发电组件分布布置在镜场的反射镜下方。

本发明进一步的改进在于，摩擦纳米发电组件的面积相对镜场的反射镜面积小。

本发明进一步的改进在于，摩擦纳米发电组件采用阵列式分布在镜场的反光镜下方。

本发明进一步的改进在于，摩擦纳米发电组件选用拍打式摩擦纳米发电机、颤振式摩擦纳米发电机或折叠式摩擦纳米发电机。

本发明进一步的改进在于，摩擦纳米发电组件输出的电能通过电加热器转化为热能储存在熔盐系统中，且摩擦纳米发电组件能够随时发电。

本发明进一步的改进在于，电加热器与吸热器并联，进入电加热器与吸热器的熔盐流量根据当时风能和太阳能的输入大小确定。

本发明进一步的改进在于，光热发电系统的动力岛根据电网需求运行，输出电能。

和现有技术相比较，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的发电系统，本系统是一种将TENG风力发电系统与光热发电系统结合起来的综合发电系统，该发明的特点是充分适应了现阶段TENG发电系统能量密度低的限制，将大面积的TENG发电系统采用阵列分布式布置于太阳能光热电站反射镜背面，节省了TENG发电系统的支架部分投资。同时，将TENG发电的电能直接转化为热能储存与光热配套的熔盐储能系统中，实现了风力发电的储能功能，并且由于利用的是光热储热系统，风力发电的储能投资也被节省，同时由于无需为TENG发电系统配备下游输变电设备、逆变器等设备，这部分电气系统投资接节省，最后由于增加了TENG发电系统贡献的能量储存，光热发电系统的镜场面积可以缩小，光热电站本身投资也将降低。

附图说明

图1为本发明基于摩擦纳米发电机的发电系统的结构示意图；

图2为反射镜及TENG组件布置示意图；其中图2(a)为45角方向试图，图2(b)为侧视图；

图3为TENG组件结构示意图；

图4为拍打式TENG组件原理示意图，其中图4(a)为压缩状态，图4(b)为释放状态，i表示电流，表示放电过程中有电流流过，箭头表示电流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种基于摩擦纳米发电机的发电系统，包括：光热发电系统1、储热系统2和摩擦纳米发电组件3。

光热发电系统1包括：镜场1.1、吸热器1.2和动力岛1.3，动力岛1.3可采用任意形式，例如常规蒸汽机组，或新型的超临界CO2机组等，以简单循环超临界CO2机组为例，包括：CO2透平1.3.1，CO2回热器1.3.2，CO2预冷器1.3.3，CO2压缩机1.3.4，CO2透平1.3.1出口与CO2回热器1.3.2的热侧进口相连接，CO2回热器1.3.2的热侧出口与CO2预冷器1.3.3的CO2侧入口相连接，CO2预冷器1.3.3的CO2侧出口与CO2压缩机1.3.4的入口相连接，CO2压缩机1.3.4的出口与CO2回热器1.3.2的冷侧入口相连接，CO2回热器1.3.2的冷侧出口与熔盐-CO2加热器2.3的CO2入口相连接，熔盐-CO2加热器2.3的CO2侧出口与CO2透平1.3.1的入口相连接。

储热系统2包括高温盐罐2.1、低温盐罐2.2、熔盐-CO2加热器2.3，电加热器2.4，低温盐罐2.2的出口分为两路，一路与吸热器1.2的入口相连接，吸热器1.2的出口与高温盐罐2.1的入口相连通，另一路与电加热器2.4的熔盐侧入口相连接，电加热器2.4的熔盐侧出口也与高温盐罐2.1的入口相连接，高温盐罐2.1的出口与熔盐-CO2加热器2.3的熔盐侧入口相连接，熔盐-CO2加热器2.3的熔盐侧出口与低温盐罐2.2的入口相连接。

摩擦纳米发电组件3的输出端与电加热器2.4的电侧入口相连接。

所述摩擦纳米发电组件3分布布置在反射镜下方，由于镜场中的反射镜根据结果分布在集热塔周围，角度和朝向不同意，并且需要跟光转动，摩擦纳米发电组件3的安装杆3.1固定在反射镜下方，摩擦纳米发电组件的发电部分主体部分可随风向的变化而绕安装杆3.1转动，从而适应光热系统反射镜的布置特点。摩擦纳米发电组件3的面积相对反射镜面积较小，例如反射镜面积可达到100m

所述摩擦纳米发电组件7可选用拍打式摩擦纳米发电机、颤振式摩擦纳米发电机、折叠式摩擦纳米发电机等。

该系统的摩擦纳米发电组件3输出的电能通过电加热器2.4转化为热能储存在熔盐系统中，摩擦纳米发电组件3可随时发电，不受限制，电加热器2.4与吸热器1.2并联，进入两个设备的熔盐流量根据当时风能和太阳能的输入大小确定。光热发电系统的动力岛1.3部分则根据电网需求运行，输出电能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。