[发明专利]一种适用于再热机组蒸汽加热熔盐的储能调峰系统

说明书

本发明公开了一种适用于再热机组蒸汽加热熔盐的储能调峰系统，包括过热器、再热器、汽轮机高压缸、蒸汽‑熔盐换热器、汽轮机中压缸、高压凝结水加热器、减压阀、分离器、蒸汽喷射泵和增压泵。本发明可以使锅炉的输出功率与汽轮机组的发电功率实现解耦，使锅炉运行在安全的负荷范围内，同时维持汽轮发电机组处于较低的输出功率，以满足电网对机组调峰能力的需求；同时实现了再热机组的高压蒸汽流程与中压蒸汽流程有机结合，提升了再热蒸汽流量，避免再热器超温，由此提高了锅炉在低负荷调峰阶段运行的安全性。

技术领域

本发明涉及电站储能调峰、工业加热等领域，尤其涉及一种适用于再热机组蒸汽加热熔盐的储能调峰系统。

背景技术

近年来，随着光伏、风电成本的迅速下降，我国可再生能源的装机规模增长迅速。截止到2020年底，我国光伏、风电的装机容量在所有装机中的占比超过了24%。但光伏、风电的出力随资源波动而快速变化，由此会给电网的消纳带来困难。当可再生能源的占比逐渐升高时，这个矛盾更加突出。

火电机组在我国总装机容量中占比约53.5%，发电量占比约64%（燃煤+燃气，2020年相关数据），火电机组的调峰能力对电网安全运行起到关键作用。对于热电联供的火电机组，由于发电负荷与供热负荷耦合在一起，该类机组的调峰能力受限。对于纯凝类的火力发电机组，尤其是燃煤机组，由于锅炉负荷降低到一定限值后，面临风煤配比偏差增大、炉膛热负荷不均匀、水循环偏离安全范围、燃烧器失稳熄火等风险，导致火电机组的调峰能力受限。机组参与调峰的运行数据表明，锅炉在低于50%负荷运行时，上述风险逐渐增加；而汽轮机的负荷可以下降到30%以下甚至更低，因此需要一定的储能容量以解决机组在调峰时段的出力匹配问题。

近年来，随着我国首批光热发电示范项目的推进，熔盐作为一种理想的储热介质逐渐得到广泛认可，熔盐储热具有如下方面的优势：

1）熔盐换热能力强、储热密度高、运行压力低，是一种理想的传热和储热介质；

2）熔盐储能技术可同时满足用户供热、供电和供冷需求，能源综合利用效率高；

3）由于采用的是无机盐，熔盐储能技术没有爆燃、爆炸风险，安全性高，特别适合在城市等人口密集地区建设；

4）我国熔盐资源丰富，熔盐储能具有成本低的优势，同时熔盐储能技术又有助于我国西部资源丰富地区与东部地区的协同发展；

5）熔盐在太阳能高温热发电领域应用广泛，熔盐作为传热、储热介质的安全性在国内外的光热发电项目上已得到充分验证。

熔盐储热技术用于火电机组的调峰常用的方案有两种：一种是利用低谷电直接加热熔盐，另一种是在低谷时段利用高温蒸汽加热熔盐。然后利用熔盐储存的能量，在电网或用户需要的时段对外进行发电、供热。通过上述熔盐储能过程，减小机组低谷时段的上网电量，实现机组的调峰供能。本专利不讨论第一种储能方式（谷电加热熔盐），重点讨论第二种储能方式（蒸汽加热熔盐）及现有方案存在的问题。

对于带再热的机组，利用过热蒸汽储能调峰会带来一些其他问题。在上述储能过程中，进入储能系统的蒸汽加热熔盐、实现储能，同时冷凝后的高压水再通过水泵返回到给水系统内。因此锅炉过热器内的蒸汽流量等于进入高压缸的过热蒸汽量加上进入熔盐储能系统的蒸汽量，由可以此保持过热器内的蒸汽流量处于较高的水平，避免过热器的超温风险。

但此时锅炉再热器的蒸汽流量却处于较低水平，如果进入储能系统的蒸汽流量与进入高压缸的蒸汽流量接近，在蒸汽储能调峰的工况下，再热器内的蒸汽流量通常只有过热器内蒸汽流量的二分之一。由于再热器内的蒸汽流量远小于安全运行流量，再热器超温风险急剧升高。这是再热机组蒸汽储能调峰所面临的主要问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计了一种适用于再热机组蒸汽加热熔盐的储能调峰系统，以解决锅炉运行低限负荷与汽轮机运行低限负荷不匹配的问题。

本发明采用如下技术方案：