一种提高火电机组负荷响应速度的系统和方法与流程

本申请涉及火力发电，尤其涉及一种提高火电机组负荷响应速度的系统和方法。

背景技术：

1、目前风能、太阳能等可再生能源逐年迅猛发展，但可再生能源具有不稳定的固有属性，加之用电量逐年攀升，电网用电峰谷差日益增大，为保证电网安全运行，火电机组的调频、调峰任务日益增重，提高火电机组运行灵活性是当前火电机组升级改造的主要方向。

2、通过新建储能装置能有效提高火电机组的调频、调峰能力，但现阶段还缺乏一种价格低廉、运行维护简单、安全性高、使用寿命长的储能技术。商业化储能技术主要包括电化学电池和储热技术，储热技术一般可分为显热、潜热和热化学储热等三类，显热储热介质以水、导热油、熔盐、混凝土、砾石等为代表，潜热储热介质以蒸汽、相变材料等为代表，热化学储热介质主要是氧化镁、氧化铁、金属氢化物等一些能进行吸热/放热化学反应的物质。

3、目前，显热和潜热储热技术发展较为成熟，热化学储热技术处于商业应用初期。蒸汽储热技术成本低，介质兼容性优良，但是由于水的饱和蒸汽压随温度升高，受制于高温高压条件蒸汽储能密度较低，大规模存储蒸汽时储罐投资成本非常高。火电机组以水蒸汽为发电工质，利用蒸汽储热耦合火电机组同样存在着不可替代的优越性，攻克利用蒸汽储热提高机组运行灵活性难题能产生巨大的经济价值，因此如何提出一种提高火电机组负荷响应速度的系统和方法，能提高现有火电机组的负荷响应速度，提高机组运行灵活性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的目的在于提出一种提高火电机组负荷响应速度的系统和方法，利用蒸汽为介质进行短时充放热，无须增加换热装置，热力设备少，运行维护简单易控，能在火电机组需要快速升降负荷时提高对电网调度指令的响应速度。

3、为达到上述目的，本申请提出的一种提高火电机组负荷响应速度的系统，包括

4、火电机组；其包括锅炉、汽轮机组和发电机；高压给水进入所述锅炉产生高温高压主蒸汽后进入所述汽轮机组带动所述发电机发电；所述汽轮机组做功后的乏汽冷却为液体，在升压升温后输至所述锅炉；所述汽轮机组包括分别与所发电机连接的高压缸、中压缸、低压缸；高温高压主蒸汽进入所述高压缸产生的冷再蒸汽通入所述锅炉形成热再蒸汽；所述热再蒸汽通入所述中压缸；所述中压缸的出口蒸汽连接所述低压缸；以及

5、旁路调节组件，其包括储汽罐，所述储汽罐的第一入口与所述锅炉连接，其出口与所述低压缸连接，在不同工况下将所述热再蒸汽存储或将所述热再蒸汽输至所述低压缸做功发电。

6、在一些实施例中，所述旁路调节组件还包括混合引射器，在所述热再蒸汽输至所述低压缸做功发电时，用以防止所述热再蒸汽逆流至所述中压缸。

7、在一些实施例中，所述混合引射器的入口分别连接所述储汽罐和所述中压缸的出口；所述混合引射器的出口连接所述低压缸的入口；所述热再蒸汽和所述中压缸的输出蒸汽在所述混合引射器混合后进入所述低压缸。

8、在一些实施例中，所述旁路调节组件还包括蒸汽温度调节组件；用于调节所述储汽罐输出的所述热再蒸汽的温度。

9、在一些实施例中，所述蒸汽温度调节组件包括设置在所述储汽罐内的电加热器以及与所述储汽罐的第二入口连接，用于输送所述高压给水的管路。

10、在一些实施例中，所述火电机组还包括辅助组件；所述辅助组件包括根据低压缸输出所述乏汽的流通方向依次连接的凝汽器、凝结水泵和回热器，用于将所述乏汽冷却为液体，并升压升温后生成所述高压给水并输至所述锅炉。

11、在一些实施例中，所述回热器输出的所述高压给水通过减压阀组减压后通入所述储汽罐的第二入口。

12、本申请根据第二个方面还提出了一种提高火电机组负荷响应速度的方法，利用上述任一实施例中所述的系统，包括：

13、储热工况：火电机组需要快速降低发电负荷时，将热再蒸汽部分通入储汽罐；当所述火电机组的延迟结束能准确响应调度降负荷指令时，所述储汽罐停止输入所述热再蒸汽；

14、放热工况：所述火电机组需要快速提升发电负荷时，所述储汽罐输出所述热再蒸汽至低压缸，当所述火电机组的延迟结束能准确响应调度升负荷指令时，所述储汽罐停止输出所述热再蒸汽。

15、在一些实施例中，当所述储汽罐内所述热再蒸汽的储量低于设置值时且所述火电机组无降负荷指令时，将热再蒸汽部分通入所述储汽罐。

16、在一些实施例中，放热工况时，所述储汽罐输出所述热再蒸汽与所述中压缸的输出蒸汽在混合引射器混合后进入所述低压缸；并通过蒸汽温度调节组件对所述储汽罐输出的所述热再蒸汽的温度进行调节。

17、和现有技术相比较，本申请具备如下优点：

18、本申请利用蒸汽储热提高火电机组短时升降负荷响应速度，储热介质成本低、与火电机组兼容性好、响应时间短，无须增加换热装置，热力设备少，运行维护简单易控，能有效解决调度指令下达与火电机组延迟结束之间的负荷响应问题；此外本申请中设置混合引射器，在混合引射器内，利用中压缸的出口蒸汽引射储汽罐出口的热再蒸汽，防止储汽罐释放的热再蒸汽压力过高逆流至中压缸内，导致中压缸损坏，因此本申请混合引射器的设置能防止储汽罐出口蒸汽逆流进入中压缸的安全风险。

19、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种提高火电机组负荷响应速度的系统，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旁路调节组件还包括混合引射器，在所述热再蒸汽输至所述低压缸做功发电时，用以防止所述热再蒸汽逆流至所述中压缸。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混合引射器的入口分别连接所述储汽罐和所述中压缸的出口；所述混合引射器的出口连接所述低压缸的入口；所述热再蒸汽和所述中压缸的输出蒸汽在所述混合引射器混合后进入所述低压缸。

4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述旁路调节组件还包括蒸汽温度调节组件；用于调节所述储汽罐输出的所述热再蒸汽的温度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蒸汽温度调节组件包括设置在所述储汽罐内的电加热器以及与所述储汽罐的第二入口连接，用于输送所述高压给水的管路。

6.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述火电机组还包括辅助组件；所述辅助组件包括根据低压缸输出所述乏汽的流通方向依次连接的凝汽器、凝结水泵和回热器，用于将所述乏汽冷却为液体，并升压升温后生成所述高压给水并输至所述锅炉。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述回热器输出的所述高压给水通过减压阀组减压后通入所述储汽罐的第二入口。

8.一种提高火电机组负荷响应速度的方法，其特征在于，利用权利要求1-7中任一所述的系统，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述储汽罐内所述热再蒸汽的储量低于设置值时且所述火电机组无降负荷指令时，将热再蒸汽部分通入所述储汽罐。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，放热工况时，所述储汽罐输出所述热再蒸汽与所述中压缸的输出蒸汽在混合引射器混合后进入所述低压缸；并通过蒸汽温度调节组件对所述储汽罐输出的所述热再蒸汽的温度进行调节。

技术总结本申请提出一种提高火电机组负荷响应速度的系统和方法，系统包括火电机组；其包括锅炉、汽轮机组和发电机；汽轮机组包括分别与所发电机连接的高压缸、中压缸、低压缸；高温高压主蒸汽进入高压缸产生的冷再蒸汽通入锅炉形成热再蒸汽；热再蒸汽通入中压缸；中压缸的出口蒸汽连接低压缸；旁路调节组件包括储汽罐，储汽罐的第一入口与锅炉连接，其出口与低压缸连接，在不同工况下将热再蒸汽存储或将热再蒸汽输至低压缸做功发电。本申请利用蒸汽为介质进行短时充放热，无须增加换热装置，热力设备少，运行维护简单易控，能在火电机组需要快速升降负荷时提高对电网调度指令的响应速度。技术研发人员：堵根旺,张建元,张凤涛,伊福龙,尤景刚,郭建东,王禹,王伟,殷威,杨立永,焦立刚,于嵩韬,邹家琪,马玉华,刘振刚,王昊受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司丹东电厂技术研发日：技术公布日：2024/1/16