[发明专利]电厂循环水余热热泵利用与自然水体蓄热结合的节能系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用热泵回收电厂循环水余热、跨季节储能和电网深度调峰领域，尤其涉及夏季热电厂的循环水余热利用和夏季电负荷的深度调峰领域。

背景技术

火力发电厂在发电过程中，通过冷却塔或空冷岛将大量的汽轮机排汽的大量低品位热量排放到大气中，造成了巨大的能源浪费和明显的环境湿热影响。

另外，在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力不足，弃风现象严重。目前，随着东北电力辅助服务交易的实施，越来越多的热电厂通过火电灵活性技术实现了冬季的热电解耦和深度调峰。但在夏季，无论是循环水余热回收还是热电厂热电解耦深度调峰方案，由于我国夏季没有供热服务，连接热电厂的大型热力管网夏季一般都不运行，因此夏季无法实现循环水的余热利用和热电厂夏季热电解耦和深度调峰。

目前北方城市很多热电厂均上了吸收式或压缩式热泵进行循环水余热利用增加冬季供热的相关工程项目，但在夏季由于供热管网停运，这些热泵余热回收系统在夏季也往往停止运行。另外，夏季运行方式下的内部调峰主要依靠锅炉直接减负荷来实现，此类技术虽然能达到一定的调峰作用，但是受锅炉及汽机安全性和技术本身的限制，这种硬性压负荷的调峰方式会降低机组寿命并影响锅炉脱硫脱硝系统低负荷下的运行。因此，在夏季如何利用循环水余热，并实现一定程度发电负荷压负荷调峰，是目前所有热电厂在夏季都无法实现的功能。另外，现有技术利用土壤源蓄冷蓄热系统装置参与调峰，如申请号为201620107121.0的中国专利，提供了一种用于热电厂热调峰用的土壤源蓄冷蓄热系统装置，包括除传统热电厂发电及供热必备装置外，还包括地埋管换热器，溴化锂吸收式热泵机组，闭式冷却塔。该现有技术中，夏季时先利用地下冷量降低冷却塔循环水的温度，后期利用冷却塔循环水对土壤进行蓄热；冬季时利用溴化锂吸收式热泵机组提取蓄存的热量，为城市集中供热提供热量，后期利用闭式冷却塔进行蓄冷。该现有技术虽结合了土壤源蓄冷蓄热以及吸收式热泵吸热放热，但是所使用的蓄热装置无法满足功率范围可调节的实际需求，而且成本较高，存在系统的储热能力差和调峰能力低的问题。又如申请号CN201320413060.7的中国专利，提供了一种带地源热泵、水蓄能及热回收的复合型冷热源系统，包括蓄能型地源热泵机组、供冷/供热地源热泵机组、热回收型地源热泵机组、蓄冷蓄热水池、消防水池、地源水换热器、蓄能水池换热器、蓄冷水泵、放冷水泵、冷冻水泵、冷却水泵、调峰水泵、生活热水泵、潜水泵、取水井、回灌井、分水器、集水器和生活热水储热罐。该专利虽将地源热泵技术、水蓄能技术及热泵热回收技术进行了集成，但是供冷、供热的用户群局限于小区内部，无法满足大面积供热、蓄热的需求。

发明内容

本发明通过引入热泵技术，可以部分回收电厂循环水在双曲线冷水塔或空冷系统内白白散失掉的冷源损失，并结合夏季的跨季节自然水体蓄热，在冬季将这些回收来的跨季节蓄热的热量取出对外供暖，在夏季电压缩热泵也可作为火电厂灵活性调峰设施，利用电压缩热泵消耗发电量，从而减少上网电量，可以实现夏季的火电厂调峰，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又可以实现供热热水的大体量跨季节蓄热，未来必将拥有广阔的市场发展前景。

为了克服现有技术中存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种电厂循环水余热热泵利用与自然水体蓄热结合的节能系统，包括热电厂供热首站、跨季节自然水体系统、循环水冷源损失回收系统和管道连接系统，所述跨季节自然水体系统包括蓄水坑、蓄热水体、布水器、水底保护层和水体表面的保温覆盖层、雨水收集系统、排水系统；所述循环水冷源损失回收系统包括循环水进出水管路、蒸汽驱动的吸收式热泵和/或电压缩式热泵、热泵驱动蒸汽管路和/或电压缩式热泵电源接入系统。

优选的是，所述蓄水坑为土木工程开挖形成，横切面形状包括梯形。

上述任一方案优选的是，所述蓄水坑底部和四周斜边土壤做平整处理。

上述任一方案优选的是，所述蓄热水体的水质达一次供热循环水标准，水量大于1万吨，水温最高温度低于85℃。

上述任一方案优选的是，所述布水器设置在蓄热水体中，包括充放热的立式布水器，可用于水体进出水和充放热。

上述任一方案优选的是，所述水底保护层设置于蓄水坑底部和四周，包括保温和防水隔热层。

上述任一方案优选的是，所述保温覆盖层设置于蓄热水体表面，包括浮动式保温覆盖层。