一种用于热电联产调峰的固体及熔盐蓄热系统及其方法与流程

本发明涉及热电联产调峰，特别是涉及一种用于热电联产调峰的固体及熔盐蓄热系统及其方法。

背景技术：

1、为保障新型电力系统的供能安全，需进一步发展热电解耦技术，强化热电联产机组调峰及顶尖峰能力。为热电联产机组增加储能环节可以提高机组运行的热惯性，进一步优化机组热电解耦运行能力，解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的限制，最大限度地提高热电联产系统的能源利用率。

2、目前工业界多采用蓄热热水罐或蓄热电锅炉作为储能环节实现热能蓄放，但上述设备采用低压水作为储能介质，储存温度相对较低，不仅无法实现高品位能源的储存利用，储能的应用场景也受到介质的温度影响，仅可应用于低温蒸汽和民用供暖使用。为进一步强化热电联产机组储能环节蓄热能力，拓展储能环节释热应用场景，发明了此项专利技术。

3、专利结合熔盐蓄热技术及高温固体蓄热技术实现高品位热能的储放及利用。熔盐蓄热是近期逐渐发展起来的技术。熔盐储热技术具有储能容量大、存储周期长、成本低等优点，相对其他储能技术更适合大规模储能需求。在当前“3060”的双碳目标下，熔盐储热技术开始用于热电联产灵活性调峰改造，提高机组深度调峰和顶尖峰的运行能力。但由于目前熔盐工作温域相对较窄，单一采用熔盐介质建立储热系统无法与热电联产机组产生的蒸汽实现温度对口，不能实现能量的梯级利用，造成能量的浪费和品质降级，因此需要拓展熔盐储热系统的运行温域，提高系统总体的供能能力和释热效率。

4、蓄热系统引入高温固体蓄热技术可直接利用电能加热固体蓄热介质，拓宽蓄热系统运行温域，实现高温高品质热能的储存，保证蓄热系统高效节能稳定运行。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的熔盐储热系统的运行温域过窄导致无法与热电联产机组产生的蒸汽实现温度对口从而造成能量的浪费和品质降级的缺陷，从而提供一种用于热电联产调峰的固体及熔盐蓄热系统及其方法。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种用于热电联产调峰的固体及熔盐蓄热系统，包括汽轮机组、高温固体蓄热子系统、低温熔盐蓄热子系统和补水子系统，上述汽轮机组蒸汽入口与锅炉出汽管连通；

4、上述高温固体蓄热子系统包括高温固体蓄热器、高温风机和蒸汽过热器，上述高温固体蓄热器通过电加热进行蓄热，上述高温固体蓄热器的出风口与上述高温风机的进风口连通，上述高温风机的出风口与上述蒸汽过热器的进风口连通，上述蒸汽过热器的出风口与上述高温固体蓄热器的进风口连通；

5、上述低温熔盐蓄热子系统包括低温熔盐热罐、熔盐释热蒸汽发生器、熔盐释热补水加热器、低温熔盐冷罐和低温熔盐加热组件，上述低温熔盐热罐的熔盐出口安装有熔盐高温循环泵，上述熔盐高温循环泵的熔盐出口与上述熔盐释热蒸汽发生器的熔盐进口连通，上述熔盐释热蒸汽发生器的熔盐出口与上述熔盐释热补水加热器的熔盐进口连通，上述熔盐释热补水加热器的熔盐出口与上述低温熔盐冷罐的熔盐进口连通，上述低温熔盐冷罐的熔盐出口与上述低温熔盐加热组件的熔盐进口连通，上述低温熔盐加热组件的熔盐进口处安装有熔盐低温循环泵，上述低温熔盐加热组件的熔盐出口与上述低温熔盐热罐的熔盐进口连接；

6、上述补水子系统的出水口、上述熔盐释热补水加热器、上述熔盐释热蒸汽发生器、上述蒸汽过热器和上述汽轮机组蒸汽入口依次连通构成供汽回路；

7、上述低温熔盐加热组件的进汽口和上述汽轮机组的再热蒸汽出口连通，用于加热低温熔盐。

8、优选地，上述低温熔盐加热组件包括低温熔盐电加热器和低温熔盐蒸汽加热器，上述低温熔盐电加热器的熔盐入口与上述熔盐低温循环泵的熔盐出口连通，上述低温熔盐电加热器的熔盐出口与上述低温熔盐蒸汽加热器的熔盐进口连通，上述低温熔盐蒸汽加热器的熔盐出口与上述低温熔盐热罐的熔盐进口连通；上述低温熔盐电加热器的熔盐进口和熔盐出口之间连通有第一旁路，上述低温熔盐蒸汽加热器的熔盐进口和熔盐出口之间连通有第二旁路。

9、优选地，上述补水子系统包括主补水管和补水泵，上述补水泵连通于补水管上，上述补水泵的出水口与上述熔盐释热补水加热器的进水口连通。

10、优选地，上述补水子系统还包括副补水管，上述副补水管的进水口与上述低温熔盐加热组件的出水口连通，上述副补水管的进水口与上述主补水管连通，且位于上述补水泵的进水口处。

11、优选地，上述蒸汽过热器的进汽口和上述熔盐释热蒸汽发生器出汽口之间的蒸汽管道上连通有工业蒸汽管，上述工业蒸汽管为工业蒸汽用户提供蒸汽。

12、优选地，上述汽轮机组包括汽轮机高压缸、蒸汽再热器和汽轮机低压缸，上述锅炉的出汽口与上述汽轮机高压缸的进汽口连接，上述汽轮机高压缸的出汽口与上述蒸汽再热器的进汽口连接，上述蒸汽再热器的出汽口与上述汽轮机低压缸的进汽口连接，上述汽轮机低压缸的出汽口与冷凝器连接；上述蒸汽过热器的出汽口与上述汽轮机高压缸的进汽口连接，上述蒸汽再热器的再热蒸汽出口与上述低温熔盐加热组件的蒸汽进口连通。

13、一种用于热电联产调峰的固体及熔盐蓄热系统的方法，包括如下步骤：

14、上述系统参与电力调峰时，当实际发电功率大于电网调度发电功率时，进入蓄热工况，上述低温熔盐蓄热子系统利用锅炉的蒸汽或电能进行蓄热，上述高温固体蓄热子系统利用电能进行蓄热；

15、上述系统参与电力调峰时，当实际发电功率小于电网调度发电功率时，进入释热工况，上述补水子系统补水，上述低温熔盐蓄热子系统和上述高温固体蓄热子系统同时释热，把水加热成高温蒸汽供给给上述汽轮机组发电。

16、优选地，上述系统参与电力调峰时，当实际发电功率大于电网调度发电功率时，进入蓄热工况时，上述熔盐低温循环泵启动，上述低温熔盐冷罐内的熔盐通过上述低温熔盐加热组件利用电或锅炉蒸汽进行加热后，进入上述低温熔盐热罐内储存起来,上述高温固体蓄热子系统利用电能进行蓄热。

17、优选地，上述系统参与电力调峰时，当实际发电功率大于电网调度发电功率时，进入蓄热工况时，当锅炉维持较高热功率水平运行，蒸汽量充足，并且机组运行安全，允许提高再热蒸汽抽汽量时，上述低温熔盐冷罐内的熔盐通过上述低温熔盐加热组件利用锅炉蒸汽加热；当锅炉高位运行成本高于购买实时谷电度电电价时，则通过降低锅炉蒸发量进行深度调峰，上述低温熔盐冷罐内的熔盐通过上述低温熔盐加热组件利用购买的谷电电量进行蓄热；

18、当锅炉高位运行对应的度电成本高于购买实时谷电度电电价时，则通过降低锅炉蒸发量进行深度调峰，上述高温固体蓄热子系统利用购买的谷电电量进行蓄热，反之则采用上述汽轮机组自身发电量进行蓄热。

19、优选地，上述系统参与电力调峰时，当实际发电功率小于电网调度发电功率时，进入释热工况，上述熔盐高温循环泵启动，上述低温熔盐热罐内高温熔盐依次进入上述熔盐释热蒸汽发生器和上述熔盐释热补水加热器与水进行换热之后，进入上述低温熔盐冷罐；上述高温风机启动，驱动气体冷却上述高温固体蓄热器中的高温固体蓄热介质，将热量带入上述蒸汽过热器内；同时上述补水子系统内的补水依次经过上述熔盐释热蒸汽发生器、上述熔盐释热补水加热器和上述蒸汽过热器加热形成的过热蒸汽进入上述汽轮机组内发电。

20、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

21、通过串联设置了低温熔盐蓄热子系统和高温固体蓄热子系统，分别应用低熔点、低分解温度熔盐和高温固体作为蓄热介质实现宽温域蓄热及高温高品质热能利用，实现蓄热热能的跨时空梯级利用，解决传统蓄热系统运行温域较窄的问题，而且系统采用熔盐蓄热及固体蓄热技术实现蓄放热功能，具有蓄放热爬坡速度快、系统结构简洁无冗余、可靠性高、蓄放容量大、运行温域宽等突出优势，有助于热电联产机组实现宽温域灵活运行，提高热电解耦性能。