在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统.pdf

本发明涉及在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统。在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统包括具有过热器区段的太阳能接收器、涡轮、蒸汽回路、热能存储组件以及辅助蒸汽回路。包括热能存储介质的热能存储组件构造成使蒸汽回路接收蒸汽的一部分，以加热热能存储介质。热能存储组件可从过热器区段上的任意位置接收蒸汽。此外，生成辅助蒸汽流的辅助蒸汽回路被引入到过热器区段上的任意位置，辅助蒸汽流与热能存储组件处于热连通以被加热。与太阳能接收器相比，热能存储组件的容量可相对小，并且可以是紧凑的，以放置在塔的顶部。

权利要求书
1.   一种在太阳能运行式功率设施中的辅助蒸汽供应系统，所述系统包括：
太阳能接收器，其用于加热流过其中的蒸汽，所述太阳能接收器包括过热器区段，所述过热器区段包括多个过热器面板组件；
涡轮，其可依赖于从所述太阳能接收器接收的、流过所述多个过热器面板组件的蒸汽而运行；
蒸汽回路，其使得蒸汽能够从所述太阳能接收器通过所述多个过热器面板组件流至所述涡轮，以运行所述涡轮；
热能存储组件，其具有热能存储介质，所述热能存储组件构造成通到所述蒸汽回路，以从所述蒸汽回路接收蒸汽的预定部分，以对所述热能存储介质进行加热/充能，其中，所述热能存储组件能够从至少如下位置处接收蒸汽以加热所述热能存储介质：
在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及
在多个过热器面板组件之间的期望位置处；以及
辅助蒸汽回路，其构造成使辅助蒸汽流循环，所述辅助蒸汽回路构造成与所述热能存储组件处于热连通，以使得所述辅助蒸汽流能够被所述热能存储介质加热/放能，且引入所述多个过热器面板组件，以达到其预定的状况，其中，所述辅助蒸汽流适于至少在如下位置处引入所述接收器过热器区段：
在所述多个过热器面板组件的在所述涡轮之前的出口处，以及
在所述多个过热器面板组件之间的合适位置处。

2.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助蒸汽回路能够：
在激活所述蒸汽回路之前激活达预定时间，作为所述太阳能运行式功率设施的起动前准备，以及
在蒸汽中止之后激活达预定时间，作为所述太阳能运行式功率设施的停机后准备。

3.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太阳能接收器包括与所述过热器区段处于热连通的蒸汽鼓和蒸发器区段，以生成蒸汽，所述蒸汽在所述过热器区段中加热。

4.   根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蒸汽回路使得蒸汽能够从所述太阳能接收器流至所述涡轮，从而从所述蒸汽鼓流至所述涡轮。

5.   根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述辅助蒸汽回路中的辅助蒸汽流构造成从所述蒸汽鼓生成。

6.   根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蒸汽鼓适于使用在所述蒸发器区段上的热通量来生成辅助蒸汽流，所述辅助蒸汽流为用于在热能存储组件中加热的饱和蒸汽流。

7.   根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述辅助蒸汽回路包括阀组件，其适于使所述蒸汽鼓降压，以产生用于在所述热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。

8.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括给水加热组件，其适于在流体方面连通至所述热能存储组件，以在所述热能存储组件中加热时产生所述辅助流体流。

9.   根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括阀组件，其适于使所述给水加热组件降压，以产生用于在所述热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。

10.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括蒸汽储蓄器，其适于在流体方面连通至所述热能存储组件，以在所述热能存储组件中加热时产生所述辅助流体流。

11.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件包括：
第一和第二存储罐，其适于存储所述热能存储介质，其中，所述第一存储罐适于存储相对热的热能存储介质，且所述第二存储罐适于存储相对冷的热能存储介质；以及
换热器，其布置在所述第一存储罐与第二存储罐之间，其中，来自所述第二存储罐的相对冷的热能存储介质在所述换热器中从充能性接收器蒸汽吸收热量，以产生存储在所述第一存储罐中的相对热的热能存储介质，且其中，来自所述第一存储罐的相对热的热能存储介质在所述换热器中供应热量至所述辅助蒸汽流，以产生存储在所述第二存储罐中的相对冷的热能存储介质。

12.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件包括：
单个存储罐，其适于使用在所述单个存储罐中的分隔件分成第一区段和第二区段，以存储所述热能存储介质，其中，所述第一区段适于存储相对热的热能存储介质，且所述第二区段适于存储相对冷的热能存储介质；以及
换热器，其在流体方面构造成通到所述存储罐，其中，来自所述第二区段的相对冷的热能存储介质从所述充能性接收器蒸汽吸收热量，以产生存储在所述第一区段中的相对热的热能存储介质，且其中，来自所述第一区段的相对热的热能存储介质在所述换热器中供应热量至所述辅助蒸汽流，以产生存储在所述第二区段中的相对冷的热能存储材料。

13.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件包括壳体和管式换热器，其具有壳体侧和管侧，其中，所述热能存储介质存储在壳体侧，且其中，经加热的蒸汽流和所述辅助蒸汽流过所述管侧以分别加热和冷却所述热能存储介质。

14.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件包括：
第一部件，其适于操作处于较低的温度范围的热能存储介质；以及
第二部件，其适于操作处于较高的温度范围的热能存储介质，其中，处于较低以及较高温度的相对热的热能存储介质适于逐渐供应热量到所述辅助蒸汽流。

15.   根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述较低和较高的热能存储介质具有不同的成分。

16.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件包括：
固体本体，其适于被加热且保留来自接收器的充能性蒸汽中的热量，其中，在所述固体本体中保留的热量供应到待加热的辅助蒸汽流。

17.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括排出机构，以排出从所述过热器区段离开的辅助蒸汽流。

18.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相比所述太阳能接收器，所述热能存储组件具有相对低的热容量且能够接收在所述太阳能接收器中生成的总蒸汽的大约0%到大约10%的预定部分。

19.   根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能存储组件适于与所述太阳能接收器一起放置在塔上。

说明书在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统
技术领域
本公开涉及使用水-蒸汽功率塔式接收器的太阳能热功率设施。
背景技术
在功率设施中使用的某些蒸汽发生器或锅炉经受频繁的停机和起动。例如，使用功率塔技术的集中式太阳能热功率设施在白天期间依靠太阳能来运行，而在夜晚停机(称为停机期间)。
这种集中式太阳能功率设施使用放置在塔的顶部的太阳能锅炉来产生蒸汽，蒸汽用于运行蒸汽涡轮，从而用于使用发电机发电。一般而言，除了各种其它构件，太阳能锅炉还可包括蒸发器区段和高温构件，诸如过热器区段和/或再热器区段。蒸发器区段产生蒸汽且将其供应至高温构件，诸如过热器区段，过热器区段使蒸汽过热以供应相对高温的过热蒸汽用于运行蒸汽涡轮。蒸发器区段或过热器区段中的每一个包括各种在流体方面连接的面板，其通过将来自定日镜场的阳光集中到其上来加热，由此加热用于发电的流体。
在正常运行期间，高温构件(诸如过热器区段的面板)达到其运行温度，且在停机期间，其由于外界对流冷却和辐射冷却而损失热量至相比在早晨起动功率设施所要求的温度相对较低或较高的残余温度。因此，在没有任何准备的情况下起动功率设施可导致各种问题，诸如由于在来自蒸发器区段的蒸汽的温度与过热器构件的金属温度之间的相当大的差而导致的过热器面板的疲劳损害。在蒸汽和过热器构件之间的该温度差可在其中生成通过壁的温度梯度，从而导致热应力。
为了平衡这种热应力且改进寿命/降低过热器面板或构件的疲劳，传统上，辅助蒸汽循环通过其中，以便预热或预冷过热器构件。相比太阳能接收器的总体蒸汽生成容量，所要求的辅助蒸汽的量非常小。功率设施中的传统辅助蒸汽源是来自燃烧化石燃料的锅炉或来自电锅炉。然而，与这种化石燃料锅炉相关联的问题是使用化石燃料以及基于化石燃料的使用的可变运营成本。化石燃料的使用增加了功率设施的碳排放物。电锅炉的使用增加了寄生功率的使用。太阳能热功率设施对于化石燃料或寄生功率的使用具有最大上限。而且，相当大的成本和热惯性与所安装的从塔的底部延伸到顶部的管道相关联。此外，在多云季节，太阳能接收器以相对高的压力运行，通常使得辅助蒸汽的引入很困难。这是因为，在这种情形下，太阳能锅炉以比化石燃料或电锅炉的压力更高的压力运行。太阳能锅炉的降压可导致其后续起动的显著延迟。而且，如果蒸发器区段与过热器区段隔离，且在其间的压力不同，则可难以在其间建立连接。
因此，需要排除生成辅助蒸汽以预热和预冷过热器区段的传统技术，从而不依赖于燃烧化石燃料的锅炉或电锅炉用于供应辅助蒸汽。
发明内容
本公开在以下简化的发明内容中描述了在太阳能功率设施中的使用热能存储组件的辅助蒸汽供应系统，以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解，本公开预期克服上文中所讨论的缺点，且包括其所有优点，以及提供一些额外的优点。本发明内容不是本公开的全面概述。其既不预期确定本公开的关键或决定性的元素，也不刻画本公开的范围。而是，本发明内容的唯一目的是以作为对下文中示出的更详细描述的前序的简化形式示出本公开的一些概念、其方面以及优点。
本公开的目的是描述一种在太阳能功率设施中的使用热能存储组件的辅助蒸汽供应系统，其构造成排除了生成辅助蒸汽的传统技术，诸如，使用燃烧化石燃料的锅炉或电锅炉，以便以方便的方式预热和/或预冷过热器区段。本公开的各种其它目的和特征将根据以下详细描述和权利要求中显而易见。
上述和其它目的可通过在太阳能运行式功率设施中具有辅助蒸汽供应系统(下文中还称为‘系统’)而实现。系统包括太阳能接收器、涡轮、蒸汽回路、热能存储组件和辅助蒸汽回路。太阳能接收器包括过热器区段，其具有多个过热器面板组件。太阳能接收器适于生成蒸汽及加热流过其中的蒸汽。而且，涡轮可使用从太阳能接收器接收的流过多个过热器面板组件的蒸汽而运行。蒸汽回路构造成使得蒸汽能够从太阳能接收器通过多个过热器面板组件流至涡轮，用于涡轮运行。而且，热能存储组件具有热能存储介质，且构造成通到蒸汽回路以从接收器蒸汽回路接收蒸汽的预定部分，以对热能存储介质进行加热/充能。热能存储组件能够从多个过热器面板组件上的任意期望位置(诸如从出口位置或在面板之间的位置)接收蒸汽以加热热能存储介质。通过热能存储组件从在正常运行状况期间在太阳能接收器中生产的总蒸汽接收的蒸汽的预定部分是大约0%到大约10%，而蒸汽余下的主要部分进入蒸汽涡轮。热能存储组件可不包括流过其中的蒸汽的冷凝。此外，辅助蒸汽回路构造成使辅助蒸汽流循环，且与热能存储组件处于热连通，以使得辅助蒸汽流能够被热能存储介质加热且引入多个过热器面板组件以达到其预定状况。辅助蒸汽流因此使热能存储组件放能。从热能存储组件出来的经加热的辅助蒸汽流适于在多个过热器面板组件上的任意期望位置处引入，诸如在出口位置或在面板之间的位置。
在一个实施例中，热能存储组件的容量构造成在辅助蒸汽供应系统中使用，相对于太阳能接收器的容量，其可相对小。在这种实施例中，相对小的热能存储组件可与太阳能接收器一起放置在太阳能塔的顶部。
在本公开的一个实施例中，辅助蒸汽回路能够：在接收器蒸汽回路的激励之前被激励预定时间，作为太阳能运行式功率设施的起动前准备，以及，在接收器蒸汽中止后被激励预定时间，作为太阳能运行式功率设施的停机后准备。在本文中，蒸汽回路还可被称为“接收器蒸汽回路”，且在太阳能接收器中产生的蒸汽可称为“接收器蒸汽”，且贯穿说明书，它们可互换地引用。
在本公开的一个实施例中，太阳能接收器包括与过热器区段处于热连通的蒸汽鼓和蒸发器区段，以生成蒸汽，蒸汽在过热器区段中加热。在该实施例中，蒸汽回路使得蒸汽能够从太阳能接收器流到过热器，从而从蒸汽鼓流到过热器，且然后流到涡轮。进一步在本实施例中，在辅助蒸汽回路中的辅助蒸汽流构造成从接收器的蒸汽鼓生成。在该实施例中，蒸汽鼓适于使用蒸发器区段的热通量，以生成用作辅助蒸汽的饱和蒸汽流，辅助蒸汽用于在热能存储组件中加热。此外，在本实施例的一个方面，辅助蒸汽回路包括阀组件，其适于使蒸汽鼓降压，以产生用于在热能存储组件中加热的辅助蒸汽流。在该实施例中，热能存储组件可不生成辅助蒸汽，而是可仅使供应到其的饱和蒸汽过热。
在本公开的另一实施例中，系统可包括给水加热组件，其适于在流体方面连通至热能存储组件，以在热能存储组件中加热时产生辅助蒸汽流。
在本公开的另一实施例中，系统可包括蒸汽储蓄器，其适于在流体方面连通至热能存储组件，以在热能存储组件中加热时产生辅助蒸汽流。
在本公开的一个实施例中，热能存储组件包括构造成两个分离的存储罐的组件，即，第一和第二存储罐，以及换热器。第一和第二存储罐适于存储热能存储介质。具体地，第一存储罐适于存储相对热的热能存储介质，而第二存储罐适于存储相对冷的热能存储介质。而且，换热器适于布置在第一和第二存储罐之间。在热能存储组件的充能期间，相对冷的热能存储介质适于从引入热能存储组件的充能性蒸汽吸收热量，由此变成相对热的热能存储介质。相对热的热能存储介质存储到第一存储罐中。在放能期间，来自第一存储罐的相对热的热能存储介质适于在换热器中供应热量到辅助蒸汽流且后续存储在第二存储罐中。泵用于使热能存储介质从一个罐通过换热器流到另一个罐中。
在本公开的另一实施例中，热能存储组件包括单个存储罐和换热器。该实施例的单个存储罐适于使用分隔壁来分成第一和第二区段，以存储热能存储介质。第一区段适于存储相对热的热能存储介质，而第二区段适于存储相对冷的热能存储介质。而且，换热器在流体方面构造成通到存储罐。如上所述，在热能存储组件的充能期间，相对冷的热能存储介质适于从引入热能存储组件的蒸汽吸收热量，由此变成相对热的热能存储介质。相对热的热能存储介质存储到存储罐的第一区段中。在放能期间，来自罐的热区段的相对热的热能存储介质在换热器中供应热量到辅助蒸汽流且存储在第二区段中。类似于上述实施例，泵用于使热能存储介质从第一区段通过换热器流到第二区段。
在本公开的又一实施例中，热能存储组件包括壳体和管式换热器。壳体和管式换热器具有壳体侧和管侧。热能存储介质存储在壳体侧，且充能性蒸汽以及辅助蒸汽流过管侧以分别加热和冷却热能存储介质。
在本公开的又一实施例中，热能存储组件包括第一部件和第二部件。第一部件适于使用处于较低的运行温度范围的热能存储介质。而且，第二部件适于使用处于较高的运行温度范围的热能存储介质。处于较低或较高温度的热的热能存储介质可适于逐渐供应热量到辅助蒸汽流。在两个系统中的热能存储介质可不同。热能存储介质的典型示例可为熔盐和导热油。
在本公开的一个额外实施例中，热能存储组件包括固体存储介质，其适于加热且保留来自热能存储介质的热量。在固体本体中所保留的热量适于供应到被加热的辅助蒸汽流。
特别地在本公开中指出本公开的这些以及其它方面，以及表征本公开的具有新颖性的各种特征。为了更好地理解本公开、其运行优点及其用途，应当参考附图以及描述性材料，其中示出了本公开的示例性实施例。
附图说明
参考结合附图的以下详细描述和权利要求书将更好地理解本公开的优点和特征，在附图中，类似元件使用类似符号指示，且其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的塔式太阳能功率设施的示意图；
图2是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了为热能存储组件充能(获得热量)的第一实施例；
图3是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了为热能存储组件充能的第二实施例；
图4是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了热能存储组件的放能(损失热量)的第一实施例；
图5是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了热能存储组件的放能的第二实施例；
图6是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了热能存储组件的放能的第三实施例；
图7是根据本公开的示例性实施例的在太阳能功率设施中的辅助蒸汽供应系统的示意图，其描述了热能存储组件的放能的第四实施例；
图8到图12是根据本公开的各种示例性实施例的热能存储组件的各种示例的示意图。
贯穿附图的若干视图的描述，类似附图标记参考类似部件。
具体实施方式
为了全面理解本公开，结合上述附图来参考以下详细描述，包括所附权利要求书。在下文的描述中，为了解释的目的，陈述了许多具体细节以提供对本公开的全面理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，本公开可在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情形中，结构和装置仅以框图形式示出，以便避免使本发明模糊不清。在本说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“另一实施例”、“各种实施例”的引用意思是结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中各处的出现不必然都指的是相同实施例，也不必然是与其它实施例相互排斥的单独或备选的实施例。此外，描述了各种特征，其可通过一些实施例而不通过其它实施例呈现。类似地，描述了各种要求，其可为对于一些实施例的要求，而可不是对于其它实施例的要求。
虽然为了说明，以下描述包含许多细节，但是本领域技术人员将意识到对于这些细节的许多变型和/或备选项在本公开的范围内。类似地，虽然许多本公开的特征关于彼此或结合彼此描述，但是本领域技术人员将理解，这些特征中的许多可独立于其它特征提供。因此，陈述了本公开的该描述，而没有对本公开的一般性的任意损失，且没有对本公开施加限制。而且，在本文中诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等的相对术语不指示任何顺序、高度或重要性，而是其用于区分一个元件与另一个元件。而且，本文中的术语“一”以及“一个”不指示对量的限制，而是指示至少存在一个所参考的物件。
现在彼此结合地参考图1和2。如在其中所示，图2示意性地示出了在如图1中所示的太阳能运行式功率设施10中的辅助蒸汽供应系统1000(在下文中称为“系统1000”)。除了各种其它用途，这种系统1000可用于具有蒸汽生成源的功率设施10的起动前及停机后准备中的至少一种，功率设施10诸如为具有太阳能接收器100的太阳能运行式功率设施10。然而，系统1000与除了太阳能功率设施的其它功率设施一起使用时，太阳能接收器100可由蒸汽发生器替换。用于太阳能运行式功率设施10的系统1000可典型地包括集中式太阳能塔组件20，其具有塔结构30和如上所述放置在其顶部的太阳能接收器100，其中太阳光线从定日镜场40集中，以通过使用涡轮200发电。具体地，太阳能接收器100包括蒸发器区段110、过热器区段120以及蒸汽鼓130，它们用于生成蒸汽的过程。蒸发器区段110和过热器区段120中的每一个包括各种管或管式面板(如在图2中所示，多个过热器面板组件120a-120d)，蒸汽通过其流动，以携带由于通过定日镜场40集中的太阳光线而蓄积在其中的太阳能热量。
因为用于具有塔式结构30、太阳能接收器100以及定日镜场40的太阳能运行式功率设施10的系统1000的结构和配置对于本领域技术人员已知，因此，为了获得对本公开的理解，不认为有必要在本文中提及所有的结构细节及其解释。而是认为如在图2-12中示意性所示地，描述系统1000和其用于图1的太阳能运行式功率设施10的起动前准备的各种相关联的构件就足够，系统1000和各种相关联的构件可成功地与经受频繁的起动和停机的任意太阳能运行式功率设施10或任意其它功率设施(除了太阳能)一起使用。而且，应当理解，太阳能接收器100可包括执行其所分配的用途的各种构件，且仅仅示出了与描述本公开的各种实施例相关的那些构件。
如在图2至图7中所示，系统1000的太阳能接收器100包括蒸发器区段110，其在流体方面构造成经由蒸汽鼓130通到过热器区段120，用于生成蒸汽。在正常运行期间，太阳能接收器100接收太阳能以加热流过其中的蒸汽。具体而言，蒸发器区段110适于生成蒸汽，蒸汽经由传递通过蒸汽鼓130供应到过热器区段120。蒸发器区段110从给水供应140通过蒸汽鼓130接收给水，且将其转变成蒸汽以重新存储在蒸汽鼓130中。经由使用调节阀132，来自蒸汽鼓130的蒸汽供应到过热器区段120，用于获得过热蒸汽。过热蒸汽供应到涡轮200用于发电。给水转变成蒸汽且然后蒸汽在太阳能接收器100中转变成过热的蒸汽，过热的蒸汽然后适于朝涡轮200移动，由此限定蒸汽回路300。蒸汽回路300在图2和3中示出为实线，蒸汽回路300使得蒸汽从太阳能接收器100(从蒸汽鼓130)通过多个过热器面板组件120a-120d流到涡轮200，以运行涡轮200。而且，阀210可合并入蒸汽回路300中，以调节在涡轮200中过热蒸汽的供应。
在本公开的一个实施例，然而在本文中未示出，系统1000还可包括构造成通到太阳能接收器100的再热区段和节热器(未示出)。再热区段能够对蒸汽进行再加热，例如，在多级涡轮的情形中，以在期望的级处供应经加热的蒸汽。而且，节热器按照要求提高蒸汽(具体是给水)的温度。节热器供应给水到蒸发器区段110用于进一步的运行。
如在图2和图3中所示(以实线示出)，为了从功率设施10发电，在蒸汽回路300中的蒸汽引导至蒸汽涡轮200。然而，如之前所述，一些设施(诸如太阳能设施)经受频繁的起动和停机，且在重启这种功率设施时常常出现问题。因此，功率设施要求进行起动前和停机后准备以将过热器面板120a-120d的温度变成期望的温度值。为了这样做，如之前所述地，传统上，辅助蒸汽循环经过其中以便预热或预冷过热器区段120，其中，在功率设施中的传统辅助蒸汽源通常来自燃烧化石燃料的锅炉或来自电锅炉，这会增加碳排放和寄生功率消耗。因此，本发明提供了热能存储组件400，其排除了生成辅助蒸汽的常规技术。
热能存储组件400包括热能存储介质，诸如熔盐、导热油或任何其它适当介质。热能存储组件400构造成通到蒸汽回路300，以从蒸汽回路300接收预定部分的蒸汽，以加热热能存储组件。在本公开的一个实施例中，相比太阳能接收器100的容量，热能存储组件400的容量可相对小。在这种实施例中，热能存储组件400可在尺寸上较小，且可与太阳能接收器100一起放置在塔30的顶部。而且，在这种实施例中，由于热能存储组件400相对小，在正常运行状况期间，通过热能存储组件400从太阳能接收器100中产生的总蒸汽接收的蒸汽的预定部分是大约0%到大约10%，而蒸汽的剩余主要部分进入蒸汽涡轮200。而且，阀520可构造成且部分打开以从过热器区段120接收预定部分的过热蒸汽，以为热能存储组件400充能。热能存储组件400能够从过热器区段120的任意期望位置接收蒸汽，以加热热能存储介质。例如，期望位置可如图2中所示，位于过热器面板120d的在涡轮发动机200之前的出口122处，或者在多个过热器面板组件120a-120d之间的位置处，诸如124处，如在图3中所示。
具有经加热的热能存储介质的热能存储组件400可用于生成辅助蒸汽流。为了这样做，如在图4和图5中所示(以实线路径)，辅助蒸汽回路500引入系统1000中。在如图4和5所示的一个实施例中，辅助蒸汽回路500构造成从蒸汽鼓130接收辅助蒸汽流，以与热能存储组件400处于热连通，以使得辅助蒸汽流被热能存储介质加热，且引入多个过热器面板组件120a-d，以达到其预定状况。在该期间，阀132和210保持闭合。辅助蒸汽流适于至少在多个过热器面板组件120a-d的在涡轮200之前的出口122处(如在图4中所示)或在多个过热器面板组件120a-d之间的合适位置(诸如124，如在图5中所示)引入热能存储组件400。
如在图4和5中所示的实施例中，在一个方面，辅助蒸汽回路500包括阀组件510，其适于为蒸汽鼓130降压，以产生用于在热能存储组件400中加热的辅助蒸汽流。而且，除了接收用于对热能存储介质进行加热/充能的蒸汽的一部分，合并在辅助蒸汽回路500中的阀520还调节在过热器面板120a-d中的辅助蒸汽流。在又一实施例中，热通量还可用于在蒸发器区段100中蒸发水，以产生用于热能存储组件400的辅助蒸汽流。如在图2和3中所示，在功率设施的正常运行中，辅助蒸汽回路500可被隔离，在停机位置使用阀组件510与蒸汽鼓130隔离(以虚线示出)，以及在打开位置使用阀132和210隔离。而且，阀配置520可部分打开用于从过热器区段120接收过热蒸汽的一部分，以为热能组件400充能。
在本公开的另一实施例中，如在图6中所示，代替如在上述实施例中的蒸汽鼓130(在图2-5中)，具有给水供应140的给水加热组件600适于在流体方面连通至热能存储组件400，以在热能存储组件400中加热时产生辅助蒸汽流，蒸汽流在辅助蒸汽回路500中循环。给水加热组件600产生蒸汽且将其供应到热能存储组件400，在该处其充能以变成在辅助蒸汽回路500中循环的辅助蒸汽流。在这种实施例中，还可存在阀组件610，其适于为给水加热组件600降压，以产生辅助蒸汽流，用于在热能存储组件400中加热且在辅助蒸汽回路500中循环。其它构型与关于图2-5描述的相同。
在本公开的又一实施例中，如在图7中所示，代替如在上述实施例中的蒸汽鼓130(在图2-5中)，系统1000可包括蒸汽储蓄器800，其适于在流体方面连通至热能存储组件400以在热能存储组件400中加热时产生辅助蒸汽流。该实施例的蒸汽储蓄器800可从任意优选的源蓄积蒸汽，以将所述蒸汽供应至热能存储组件400，在其中蒸汽充能变成辅助蒸汽流以在辅助蒸汽回路500中循环。图7的这种系统1000可包括阀部件810以调节要求供应到热能存储组件400以产生辅助蒸汽流的蒸汽的量。其它构型与关于图2-5描述的相同。
如在全部图2-7中所示，系统1000可包括排出机构700以排出在过热器区段120的预热或预冷后从其离开的辅助蒸汽流。
辅助蒸汽回路500具有在对由热能存储组件400中的蒸汽鼓130、辅助给水组件600或蒸汽储蓄器800中的一个所产生的蒸汽充能后生成的辅助蒸汽流，在激励蒸汽回路300之前，辅助蒸汽回路500能够使得辅助蒸汽流通过过热器面板组件210a-d达预定时间且处于预定参数。预定参数是辅助蒸汽的预定温度、预定压力以及预定流速中的至少一个的变量。辅助蒸汽流的预定参数可使得这种参数可能够获得沿过热器面板组件210a-d的期望温度分布，以最小化在其上的热应力。而且，这种参数还可在运行时变化，用于获得沿过热器面板组件210a-d的期望温度分布，以最小化在其上的热应力。
现在参考图8-12，示出了热能存储组件400的各种示例。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，除了本文中所公开的，可存在各种其它组件，且其应当被认为在本公开的范围内。而且，图8至12是简化的线形图且描述为示出热能存储组件400的一般概念，且可被认为仅受限于说明书，因为其预期包括可在其中要求的各种其它结构特征。
如在图8中所示，在第一示例性实施例中，热能存储组件400包括第一和第二存储罐410、420，其适于存储热能存储介质。第一存储罐410可存储相对热的热能存储介质，且第二存储罐420可存储相对冷的热能存储介质。组件400还包括换热器430，其布置在第一和第二存储罐410、420之间。在充能模式期间，来自第二存储罐420的相对冷的热能存储介质流过换热器430，以从充能性接收器蒸汽获得热量，因此产生相对热的热能存储介质。经加热的热能存储介质然后存储在第一罐410中。在放能模式期间，来自第一存储罐410的相对热的热能存储介质构造成经由换热器430供应热量到流过辅助蒸汽回路500的辅助蒸汽流。其后，所得的其热量已经使用且处于相对冷的状态的相对冷的热能存储介质可存储在第二存储罐420中。
如在图9中所示，在第二示例性实施例中，热能存储组件400包括单个存储罐405，其适于由分隔件405a分成第一和第二区段410、420，以存储热能存储介质。第一区段410可存储相对热的热能存储介质，且第二区段420适于存储相对冷的热能存储介质。热能存储组件400还包括换热器430，其布置在第一和第二区段410、420之间。在充能模式期间，来自单个存储罐405的第二区段420的相对冷的热能存储介质流过换热器430，以从充能性接收器蒸汽获得热量，因此产生相对热的热能存储介质。相对热的热能存储介质然后存储在单个存储罐405的第一区段410中。在放能模式期间，来自第一区段410的相对热的热能存储介质构造成经由换热器430供应热量到流过辅助蒸汽回路500的辅助蒸汽流。其后，所得的其热量已经使用且现在处于相对冷的状态的相对冷的热能存储介质可存储在第二区段420中。
如在图10中所示，在第三示例性实施例中，热能存储组件400可为壳体和管式换热器。壳体和管式换热器400包括壳体侧405和管侧430。热能存储介质存储在壳体侧405，且经加热的蒸汽流和辅助蒸汽流过管侧430以分别加热和冷却热能存储介质。在充能模式期间，来自太阳能接收器100的相对热的充能性蒸汽在壳体侧405上加热热能存储介质。在放能模式期间，来自壳体侧405的相对热的热能存储介质构造成供应热量到流过辅助蒸汽回路的辅助蒸汽流。
如在图11中所示，在第四示例性实施例中，热能存储组件400包括第一部件410和第二部件420。第一部件410可使用处于较低温度的热能存储介质，而第二存储罐420可使用如上文所述由蒸汽加热的处于较高温度的热能存储介质。处于较低和较高温度的相对热的热能存储介质适于逐渐供应热量到通往辅助蒸汽回路500的辅助蒸汽流。在本公开的一个实施例中，用于供应热量到第一和第二部件410、420的热能存储介质可以是相同的，诸如熔盐，或可不同，诸如熔盐和导热油。第一和第二部件410、420可为具有建筑物形式的热能存储组件。
如在图12中所示，在第五示例性实施例中，热能存储组件400包括例如由混凝土制成的固体本体440。固体本体440可被加热，且保留来自如上文中所述从蒸汽回路300转移的蒸汽部分的热量，如在(a)中所示。而且，在固体本体440中所保留的热量供应至流过辅助蒸汽回路500的辅助蒸汽流，用于对其加热，如在(b)中所示。
本公开的系统在各种方面是有利的。系统排除了生成辅助蒸汽的常规技术，其严重依赖于燃烧化石燃料的锅炉或电锅炉，且提供具有降低的碳排放、化石燃料使用和/或寄生功率使用的方便解决方案。本公开的各种其它优点和特征从上述详细描述和所附权利要求中显而易见。
为了说明和描述的目的，已经示出了本公开的具体实施例的前述描述。其不预期是穷举的或将本公开限制到所公开的精确形式，且显而易见，关于上述教导，许多修改和变型是可能的。选择和描述该实施例以便最佳地解释本公开的原理和其实际应用，从而使得本领域技术人员能够通过适于所预期的特定用途的各种修改而最佳地使用本公开和各种实施例。应当理解，如环境可能暗示或认为方便的那样，构想到各种省略和等价物的替换，但是其预期涵盖应用或实现，而不脱离本公开的权利要求书的精神或范围。