基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统及配置方法与流程

本发明属于热电联产机组领域，具体涉及基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统及配置方法。

背景技术：

1、电力供需平衡是电力系统的核心，可再生能源具备着间歇性和不稳定性，高比例风光发电的随机波动性显著加大了保障电力平衡的难度，对电力供需调节速率及调节幅度的要求明显增加。煤电作为一种电源侧灵活性调节资源，具备存量装机容量高、灵活性挖潜空间大的天然优势，但也存在调节能力较弱、启动时间较长、灵活性调节能力有限的问题。储能作为一种提升火电机组灵活性的关键手段，燃煤发电机组单元和压缩空气储能单元的耦合多为电热耦合，即储能过程压缩热供应到机组中，释能过程机组再抽气作为膨胀机组级前膨胀的热源。该耦合方式相较于单纯电耦合，无需进行热能储存，能够降低投资设备成本，且还能够有效提升机组性能，降低最小出力。然而，由于释能过程抽气的存在，最大出力是降低的，这会降低集成系统的功率调节范围和灵活性。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，能够进一步减小最小出力，大幅提升最大出力，提升系统的可调范围和灵活性，提高运行效率和降低标准煤耗率。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，包括cfpp单元、供热单元、mshs单元和caes单元；

4、所述cfpp单元中锅炉的出口与所述mshs单元中熔盐加热器的入口相连接，且由第一阀门控制；

5、所述mshs单元中熔盐热罐的出口依次与所述caes单元中第一再热器、第二再热器、第三再热器的入口相连接；

6、所述caes的第三透平的出口与所述cfpp中给水预热器的入口相连接，且由第三阀门控制。

7、进一步地，所述mshs单元的热源采用所述cfpp单元中锅炉出口的再热蒸汽。

8、进一步地，所述cfpp单元中第一发电机为所述caes单元中电动机提供电力供应。

9、进一步地，所述cfpp单元中中压缸的出口与所述供热单元中热网加热器的入口相连接。

10、进一步地，所述cfpp单元中给水预热器的出口与所述caes单元中第一间冷器、第二间冷器、第三间冷器的入口依次连接，且由第二阀门控制。

11、进一步地，所述mshs单元中熔盐加热器的出口与所述cfpp单元中第一高压加热器的出口相连接并共同汇入所述cfpp单元中第二高压加热器的入口。

12、进一步地，所述供热单元的热网加热器的出口与所述cfpp单元中第一低压加热器的出口相连接并共同汇入所述cfpp单元中第二低压加热器的入口。

13、进一步地，所述供热单元中热网预热器的出口与所述cfpp单元中第四低压加热器的出口相连并共同汇入所述cfpp单元中第三低压加热器的入口。

14、进一步地，所述caes单元中第一再热器、第二再热器、第三再热器的出口合并连接并共同汇入所述mshs单元中熔盐冷罐的入口。

15、基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统的配置方法，对所述caes单元和所述mshs单元进行容量配置，具体包括以下步骤：

16、步骤1：获取环境工况、热电联产机组的结构形式以及安全运行的边界条件和mshs单元的热源；

17、步骤2：设置单独运行热电联产机组的相关参数；

18、步骤3：设置总储能容量、caes单元储能容量和mshs单元储能容量；

19、步骤4：判断储能期间和释能期间的主蒸汽流量是否满足热电联产机组的安全运行的边界条件，如果不满足进一步调整总储能容量、caes单元储能容量和mshs单元储能容量，直至所有迭代运算达到最佳效率和灵活运行范围。

20、步骤5：根据步骤4优化调节后的参数设置总储能容量、caes单元储能容量和mshs单元储能容量。

21、进一步地，所述环境工况包括环境温度；所述热电联产机组的结构形式以及安全运行的边界条件包括低压和高压加热器的布置方案和机组在储能和释能期间的最小主蒸汽流量和最小主蒸汽流量的安全边界以及供热单元抽汽位置；所述mshs单元的热源包括抽汽位置。

22、进一步地，所述总储能容量包含储能容量下限、储能容量上限与调整步长；所述caes单元储能容量包含储能容量下限、储能容量上限与调整步长；所述mshs单元储能容量包含储能容量下限、储能容量上限与调整步长。

23、本发明的有益效果：

24、本发明利用mshs系统能够实现热量的时空挪移，尤其是针对耦合caes单元的燃煤chpp。在供热量一定的情况下，将较低品质的caes单元的压缩热替换为中品质的中压缸抽汽供热，再将中品质的中压缸抽汽热替换为高品质的再热蒸汽热。同时该系统还可以将高品质热以mshs的形式储存下来，不仅能够减小整个耦合系统的最小出力，还能够利用mshs单元为释能过程的caes单元供热，大幅提升整个耦合系统的最大出力。实现热量的二级替换和升级，进一步提升系统的能源利用率。此外，还利用末级透平出口中温空气去预热循环给水，有效进行余热回收，进一步提升的整个耦合系统的节能效率和降低标准煤耗率。

25、通过对总储能容量、caes单元储能容量和mshs单元储能容量的优化配置，有效提高了系统的最大出力，同时降低了系统的最小出力，进一步提升整个系统的性能，降低能源消耗。

技术特征：

1.基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于，包括cfpp单元、供热单元、mshs单元和caes单元；

2.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统，其特征在于：

10.基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统的配置方法，其特征在于：

11.根据权利要求10所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统的配置方法，其特征在于：

12.根据权利要求10所述的基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统的配置方法，其特征在于：

技术总结本发明提供基于复合蓄热梯级利用的燃煤热电联产系统及配置方法，包括CFPP单元、供热单元、CAES单元和MSHS单元，该系统将较低品质的CAES单元的压缩热替换为中品质的中压缸抽汽供热，再将中品质的中压缸抽汽热替换为高品质的再热蒸汽热；将高品质热以MSHS的形式储存下来，不仅减小了整个耦合系统的最小出力，还可利用MSHS单元为释能过程的CAES单元供热，大幅提升整个耦合系统的最大出力，实现热量的二级替换和升级；利用末级透平出口中温空气去预热循环给水进行余热回收；此外本发明提供了该系统的配置方法，通过对CAES单元和MSHS单元的储能容量的优化配置，进一步提高了系统的最大出力，同时降低了系统的最小出力，有效提升整个系统的性能，降低能源消耗。技术研发人员：孙立,米宁,钟海亮,耿天翔,秦建翔,付海伦,杨波,高海洋,邢亚东,陈海盟,杨龙,罗家松,田雪沁受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18