一种基于煤气自备电厂的储能方法及系统与流程

本发明涉及蓄热发电，尤其涉及一种基于煤气自备电厂的储能方法及系统。

背景技术：

1、我国新能源发展迅速，如风力发电、太阳能发电、潮汐能发电等，但这些新能源发电受环境影响都存在很大的波动性，随着此类新能源占比的扩大，电网峰谷电能差不断加大。新能源发电产生了新问题，相比之前的火力发电，电网电能调配能力变差，经常造成电能供需关系的失衡，这种新形势下需要发展储能技术。

2、传统储能技术主要包括物理储能和电化学储能。如抽水蓄能和电池蓄能，在地方用电谷段时储存电能，在用电峰段时发电释放电能。实现电网的削峰填谷和消纳绿色能源。但抽水蓄能需要建设两个具有一定高度差的等容积水库，通过势能和电能的相互转化实现储能，但这种储能存在占地面积大、蒸发等损耗大、建设周期长，建设成本高等问题，需特定地理条件推广难度大。现有电化学储能同样存在建设成本高、电解液危险系数高、使用寿命有限，回收处理难度大等问题。所以亟需发展更多灵活多样的储能方式。

3、钢铁冶金领域中高炉炼铁和转炉炼钢会产生大量回收煤气，是炼铁炼钢过程中的副产品。回收煤气一般用于冶金企业的自用燃气，如用来加热热轧钢锭、预热钢水包，传统自备电厂发电等，回收煤气量稳定时一般可实现回收煤气的产、消平衡。当上述其中某个环节出现设备检修或暂停生产时，就会产生大量富余的回收煤气，放散掉的回收煤气造成了能源的极大浪费和环境污染。现有传统高炉煤气发电系统电能释放可控性差，同时也不利于助力电网的削峰填谷，难以发挥煤气发电的最大价值，不利于能源的高效利用。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于煤气自备电厂的储能方法，高炉煤气通过熔盐蓄热单元配合发电系统，依据电网需求可控发电，解决了传统煤气发电系统电能释放可控性差，不利于助力电网的削峰填谷的问题；本发明还提供了一种基于煤气自备电厂的储能系统，高炉煤气的化学能和物理热能通过设置的熔盐加热炉加热熔盐，实现热能的储存，释放能量时再通过换热器产生蒸汽带动汽轮机发电，解决了现有煤气发电时电能释放的可控性差，难以发挥煤气最大价值的问题。

2、本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种基于煤气自备电厂的储能方法，第一步，电网用电谷段时降低自备电厂火电机组的发电负荷，减少火电机组对回收煤气的消耗；

3、第二步，将第一步中多余回收煤气燃烧产生的热能通过设置的熔盐储能部储热；

4、第三步，电网用电峰段时，提高自备电厂火电机组的发电负荷，将第二步中熔盐储能部的储热供给自备电厂的火电机组进行发电。

5、进一步优化本技术方案，第二步中，多余回收煤气通入熔盐蓄热炉燃烧，升温后的熔盐泵入熔盐罐，将热能储存起来，自备电厂少发的电量缺口由电网买入，以维持企业正常运转，同时消纳电网谷电；

6、第三步中，提高自备电厂火电机组的发电负荷时，储存有热能的熔盐通过多级换热器与水进行热交换产生一定温度的压力蒸汽，压力蒸汽接入自备电厂火电机组的透平机；此时自备电厂的流体工质在火电锅炉和多级换热器的共同加热下使透平机达到最高发电负荷，自备电厂相比正常运转时增加的发电负荷是多发的电量，可降低电网用电峰段时耗能企业对电网的不利影响。

7、本发明还提供了一种储能单体储盐罐，包括罐体，罐体内设有浮动隔热板，浮动隔热板将罐体分割成上腔体和下腔体，上腔体内储存有储能高温熔盐，下腔体内储存有低温熔盐，上腔体的顶部设有热盐接口，下腔体的底部设有冷盐接口。

8、进一步优化本技术方案，浮动隔热板的外周边缘上侧设有向上的环形翘起部，浮动隔热板内部设有真空腔，浮动隔热板与上腔体相接的上表面设有绝热层。

9、进一步优化本技术方案，浮动隔热板的纵切面为中心向上隆起的穹顶弧形，浮动隔热板与下腔体相接的下侧设有弧形导流板，弧形导流板设置在浮动隔热板与罐体相对滑动处的下侧，弧形导流板与浮动隔热板之间通过设置的多个竖向筋板连接，弧形导流板与浮动隔热板之间构成导流腔。

10、进一步优化本技术方案，罐体中设有竖直的导向柱，浮动隔热板与导向柱对应的位置设有滑孔，浮动隔热板通过滑孔与导向柱滑动连接，滑孔的下侧通过竖向的隔板连接有截面为弧形的内导流板，浮动隔热板的上部设有至少两吊环，吊环的上侧连接有拉绳的底部一端，拉绳的顶部一端连接有牵拉部，罐体的顶部设有穿孔部，牵拉部设置在罐体的顶部外侧，拉绳通过穿孔部穿出。

11、进一步优化本技术方案，罐体的底部设有向上隆起的弧形部，弧形部的外周边缘底部设有环状底，冷盐接口设置在环状底的上侧，冷盐接口的轴线方向与圆形的罐体内壁切向平行，弧形部的上部设有环状支撑筒，环状支撑筒的内部填充有固体储热材料，环状底的上侧设有环状电加热部。

12、本发明还提供了一种基于煤气自备电厂的储能系统，包括自备电厂的原有火电机组和燃料源，还包括主要由熔盐炉和熔盐储能部组成的第一循环单元，燃料源通过流量控制阀组与火电锅炉和熔盐炉的燃料进口分别连接，燃料源与流量控制阀组之间连接有储气柜；第一循环中熔盐炉将燃料燃烧产生的热能储存在熔盐储能部中；熔盐储能部连接有第二循环单元，第二循环单元中设置有多级换热器，熔盐储能部通过多级换热器释放热量给流体工质，升温升压后的流体工质与火电机组中的透平机连接。

13、进一步优化本技术方案，熔盐储能部包括高温熔盐罐和低温熔盐罐，在第一循环中高温熔盐罐与熔盐炉的热熔盐出口连接，低温熔盐罐与熔盐炉的熔盐进口连接；在第二循环中高温熔盐罐通过第二熔盐泵将热熔盐输送给多级换热器，熔盐通过多级换热器与流体工质热交换后被送入低温熔盐罐。

14、进一步优化本技术方案，熔盐储能部包括权利要求至任意一项的单体储盐罐，在第一循环中上腔体与熔盐炉的热熔盐出口连接，下腔体与熔盐炉的熔盐进口连接；在第二循环中上腔体通过第二熔盐泵将热熔盐输送给多级换热器，熔盐通过多级换热器与流体工质热交换后被送入下腔体。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明方案利用企业现有发电系统，仅添加少量设备即可实现，整体投资少见效快，而且本项目可轻松实现百兆瓦级以上且可实现长时储能，对电网的安全及削峰填谷具有重大的意义；2、原有的高炉煤气可选择地直接发电或通过熔岩锅炉配合储能单元进行储热，回收煤气利用率高，避免设备检修时造成大量煤气的浪费，减少环境污染；3、熔盐储热单元释放热量时可控性好，配合蒸汽多级换热器产生的高温高压蒸汽实现可控发电，易于助力电网的削峰填谷；4、熔盐储能突破了原有储能的固有方式，具有建设成本低、占地面积小、使用安全寿命长，设备维护成本低，能量转化效率高；5、适配各类产生煤气的冶炼行业，助力企业降低碳排放，降低企业自身能源消耗的同时，提高电网的稳定运行能力；6、利用本专利方案可方便的实现削峰填谷，消纳绿电，能够有效降低企业整体碳排放，助力电网稳定，实现一举多赢；7、本系统兼具绿色发电、储能和调峰电源等多重功能，能够安全、高效、长时储存能量并且稳定供能，可为电力系统提供长周期调峰能力，并网后同时也是帮助新能源安全可靠替代传统化石能源的有效手段。8、本装置也可应用于光热发电项目，将太阳辐射热能进行储热，以替代化石能源的消耗，应用灵活占地面积小 。