一种煤基多联产灵活变负荷系统及其运行方法与流程

本发明涉及发电系统，具体涉及一种煤基多联产灵活变负荷系统及其运行方法。

背景技术：

1、能源紧缺、气候变化以及环境污染等问题日益严峻，对电力系统的发展提出了新的挑战，我国也将加快构建以新能源为主体的新型电力系统。但是，燃煤发电在保障电网安全运行、满足社会基本用能需求和促进新能源消纳等方面将持续发挥着重要作用。新型电力系统构建对传统火电机组提出了新的技术需求：不断提高能源利用效率以降低碳排放量；不断提高运行灵活性以支撑电网对新能源的消纳。

2、多能联供是实现能量梯级利用，提高燃煤机组效率的有效途径，但现有技术中的多联产机组的变负荷能力受锅炉－汽轮机能流耦合限制、多输出能流耦合限制，运行灵活性不足，导致发电系统的电负荷可调节范围会随着热负荷的增加而降低。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的多联产系统运行灵活性不足，从而提供一种煤基多联产灵活变负荷系统及其运行方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤基多联产灵活变负荷系统，包括：

3、发电子系统，其包括循环连通的蒸汽发生器、汽轮机组、凝汽器和回热组件，回热组件的流体出口与蒸汽发生器的流体入口连通，汽轮机组与回热组件之间连通有抽汽管路；

4、换热子系统，其包括循环连通的压缩机、供热换热器、透平机和供冷换热器，供冷换热器的出口与压缩机的入口端连通；

5、蓄热组件，其第一流道连通在汽轮机组与回热组件之间，其第二流道连通在压缩机与供热换热器之间，蓄热组件内安装有蓄热件以存储热量。

6、换热子系统内还包括辅助回热器，辅助回热器的第一流道连通在供热换热器与透平机之间，辅助回热器的第二流道连通在供冷换热器与压缩机之间。

7、换热子系统还包括辅助换热器，辅助换热器的第一流道连通在供冷换热器与压缩机之间，辅助换热器的第二流道与凝汽器的冷却水流道连通。

8、可选地，凝汽器的冷却水流道的入口侧管路上连通有冷却水补入支路，凝汽器的冷却水流道的出口侧管路上连通有冷却水输出支路。

9、可选地，汽轮机组上同轴安装有发电设备。

10、可选地，发电设备与压缩机之间电连接。

11、可选地，供热换热器与热网连接。

12、可选地，供冷换热器与供冷设备连接。

13、本发明还提供一种多联产系统的运行方法，应用于本发明所述的煤基多联产灵活变负荷系统，包括以下步骤：

14、根据供冷换热器的冷负荷需求，确定换热子系统的运行功率；

15、判断换热子系统的制热功率是否大于供热换热器的热负荷需求，若大于，则控制蓄热组件进行蓄热；若小于，则控制蓄热组件向供热换热器放热；若只有热负荷需调整，则直接进行该步骤；

16、判断发电子系统的运行负荷是否大于需求负荷，若大于，则增加汽轮机组通向蓄热组件的抽汽量；若小于，则控制蓄热组件向回热组件放热；若只有电负荷需调整，则直接进行该步骤。

17、可选地，控制蓄热组件进行蓄热步骤包括：增加从压缩机向蓄热组件的通入的换热介质的流量，减少从压缩机向供热换热器的通入的换热介质的流量，以使蓄热组件的蓄热速率增加，同时使供热换热器输出蒸汽的速率和热能保持恒定。

18、本发明技术方案，具有如下优点：

19、1.本发明提供的煤基多联产灵活变负荷系统，包括：发电子系统，其包括循环连通的蒸汽发生器、汽轮机组、凝汽器和回热组件，回热组件的流体出口与蒸汽发生器的流体入口连通，汽轮机组与回热组件之间连通有抽汽管路；换热子系统，其包括循环连通的压缩机、供热换热器、透平机和供冷换热器，供冷换热器的出口与压缩机的入口端连通；蓄热组件，其第一流道连通在汽轮机组与回热组件之间，其第二流道连通在压缩机与供热换热器之间，蓄热组件内安装有蓄热件以存储热量。

20、通过在蒸汽发电子系统上耦合换热子系统，供热换热器和供冷换热器对系统外的用户端供热和供冷，可满足外界用户端多种能量形式需求，还可大大提高一次能源利用率。

21、系统运行时，以冷负荷为基准确定换热子系统运行功率，联动蓄热组件对机组的热负荷进行调控。具体地，当外界冷负荷需求改变时，以供冷换热器的负荷为基准改变换热子系统的运行功率，以满足外界冷量需求；此时换热子系统相应的制热功率改变，判断制热功率与供热换热器的热负荷需求，通过蓄热组件吸放热调控输出热负荷与外界需求平衡。若只有热负荷需求改变，可只采用蓄热组件调控。调节电负荷时，无论是换热子系统功率改变引起的发电子系统输出功率变化，亦或是外界需求电负荷变化，在发电子系统需要升负荷调峰时，通过蓄热组件向回热组件放热以代替抽汽，减少汽轮机抽汽量，实现发电系统快速升负荷；在发电子系统需要进行降负荷调峰时，增加汽轮机组的抽汽量，将多余抽气输送至蓄热组件内将热量进行储存，可实现快速降负荷。

22、煤基多联产灵活变负荷系统实现了多负荷变化时的多策略调控，能够同时满足发电系统的调峰需求以及供冷用户或供热用户的用冷用热需求，提高了系统运行的灵活性，减小冷、热负荷限制，能够大大提供发电系统升负荷调峰和降负荷调峰的调峰速率和范围。

23、2.本发明提供的煤基多联产灵活变负荷系统，换热子系统内还包括辅助回热器，辅助回热器的第一流道连通在供热换热器与透平机之间，辅助回热器的第二流道连通在供冷换热器与压缩机之间。通过在换热子系统内设置辅助回热器，利用辅助回热器将供热换热器出口端的管路以及供冷换热器出口端的管路配合换热，充分利用供热换热器出口的低温热量，提高换热子系统效率。

24、3.本发明提供的煤基多联产灵活变负荷系统，换热子系统还包括辅助换热器，辅助换热器的第一流道连通在供冷换热器与压缩机之间，辅助换热器的第二流道与凝汽器的冷却水流道连通。通过设置辅助换热器与发电子系统内的凝汽器配合，对发电子系统冷端余热进行深度回收，提升系统整体的运行效率。

25、4.本发明提供的煤基多联产灵活变负荷系统，凝汽器的冷却水流道的入口侧管路上连通有冷却水补入支路，凝汽器的冷却水流道的出口侧管路上连通有冷却水输出支路。通过设置冷却水补入支路和冷却水输出支路，当辅助换热器提供的冷能不足时，通过冷却水补入支路从系统外通入冷却水，将升温后的冷却水从冷却水输出支路排出，以维持凝汽器的正常运行。

技术特征：

1.一种煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，所述凝汽器(4)的冷却水流道的入口侧管路上连通有冷却水补入支路，所述凝汽器(4)的冷却水流道的出口侧管路上连通有冷却水输出支路。

3.根据权利要求1或2所述的煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，所述汽轮机组(2)上同轴安装有发电设备。

4.根据权利要求3所述的煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，所述发电设备与所述压缩机(6)之间电连接。

5.根据权利要求3所述的煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，所述供热换热器(9)与热网(12)连接。

6.根据权利要求3所述的煤基多联产灵活变负荷系统，其特征在于，所述供冷换热器(11)与供冷设备(13)连接。

7.一种煤基多联产灵活变负荷系统的运行方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的煤基多联产灵活变负荷系统，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的煤基多联产灵活变负荷系统的运行方法，其特征在于，所述控制蓄热组件(7)进行蓄热步骤包括：增加从压缩机(6)向蓄热组件(7)的通入的换热介质的流量，减少从压缩机(6)向供热换热器(9)的通入的换热介质的流量，以使蓄热组件(7)的蓄热速率增加，同时使供热换热器(9)输出蒸汽的速率和热能保持恒定。

技术总结本发明涉及发电系统技术领域，具体涉及一种煤基多联产灵活变负荷系统及其运行方法。系统包括：发电子系统，其包括循环连通的蒸汽发生器、汽轮机组、凝汽器和回热组件，回热组件的流体出口与蒸汽发生器的流体入口连通，汽轮机组与回热组件之间连通有抽汽管路；换热子系统，其包括循环连通的压缩机、供热换热器、透平机和供冷换热器，供冷换热器的出口与压缩机的入口端连通；蓄热组件，其第一流道连通在汽轮机组与回热组件之间，其第二流道连通在压缩机与供热换热器之间。本发明以冷负荷为基准确定换热子系统的运行功率，配合储热进行多负荷调控，不受热负荷限制，能够大大提升多联产系统灵活性，以及发电系统升负荷和降负荷的调峰速率和范围。技术研发人员：石慧,许朋江,江浩,马汀山,王朝阳,刘明,严俊杰,李辉,白发琪,刘伟,刘思宇受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12