[发明专利]一种超临界二氧化碳源储一体发电系统及运行方法

说明书

本发明公开一种超临界二氧化碳源储一体发电系统及运行方法，该系统包括超再压缩再热发电系统、热泵储热系统和释热系统，锅炉尾部设置旁路烟道，旁路烟道内布置烟气换热器。储热时，开启旁路烟道，启动热泵储热系统，使用机组多余电力驱动热泵循环将旁路烟道内的分流烟气热量转化为更高品位热能，并存储于熔盐储热罐中，以降低机组输出功率；释热时，释放熔盐罐中存储热量，用于加热高温回热器入口分流的部分工质，然后汇入高压透平，提高机组输出功率。本发明提出的超临界二氧化碳源储一体发电系统，可以拓宽燃煤发电机组负荷调控区间，实现机组超低负荷运行，提高变负荷速率，增强系统灵活性，促进新能源发电消纳。

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳源储一体发电系统及运行方法。

背景技术

超临界二氧化碳循环是极有潜力的可用于燃煤发电的新型动力循环，有望取代传统的蒸汽朗肯循环。二氧化碳临界参数低，容易实现超临界状态，且二氧化碳物性在临界点附近变化剧烈，当接近临界点时，密度急剧增大，压缩性减小，压缩机耗功减小，故系统循环效率较高。

对于燃煤发电机组，除了要不断提高能源利用效率外，还需要增强机组灵活性，为大规模新能源消纳提供调峰服务。机组灵活性通常表现在变负荷区间、变负荷速率、启停时间等。然而，超临界二氧化碳燃煤发电机组，也受到锅炉最小稳燃负荷、机-炉强耦合限制，灵活性不足。

发明内容

为拓宽燃煤发电机组运行负荷区间，增加系统灵活性以会更好的服务于电网调峰调频，本发明提出一种超临界二氧化碳源储一体发电系统及运行方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超临界二氧化碳源储一体发电系统，包括再压缩再热发电系统、热泵储热系统和释热系统；

所述再压缩再热发电系统包括气冷壁和过热器2、再热器3、省煤器4、高压透平16、低压透平17、高温回热器24、低温回热器23、再压缩机19、主压缩机20和冷却器22；所述主压缩机20出口与低温回热器23冷侧入口相连，低温回热器23冷侧出口与高温回热器24冷侧入口相连，高温回热器24冷侧出口与气冷壁和过热器2入口相连，气冷壁和过热器2工质出口与高压透平16相连，高压透平16工质出口与再热器3入口相连，再热器3工质出口与低压透平17入口相连，低压透平17出口依次与高温回热器24热侧和低温回热器23热侧相连，低温回热器23热侧出口分别与再压缩机19入口和冷却器22入口相连，再压缩机19出口与低温回热器23冷侧出口相连，冷却器22出口与主压缩机20入口相连；高温回热器24冷侧入口还与省煤器4入口相连，省煤器4出口与气冷壁和过热器2入口相连；

所述热泵储热系统包括烟气换热器6、1号熔盐换热器10、热泵透平8、热泵压缩机14、低温熔盐罐11和高温熔盐罐13；所述低温熔盐罐11出口连接1号熔盐换热器10冷侧入口连接，1号熔盐换热器10冷侧出口与高温熔盐罐13入口连接；1号低温回热器10热侧与热泵透平8、烟气换热器6、热泵压缩机14依次连接；

所述释热系统包括2号熔盐换热器12，所述2号熔盐换热器12热侧入口与高温熔盐罐13出口相连，2号熔盐换热器12热侧出口与低温熔盐罐11入口相连；2号熔盐换热器12冷侧入口与低温回热器23冷侧出口相连，2号熔盐换热器12冷侧出口与高压透平16入口相连。

所述系统还包括锅炉1，所述锅炉1内布置有气冷壁和过热器2、再热器3、省煤器4和烟气换热器6；锅炉1内还设置旁路烟道挡板5，将烟道分为主路烟道和旁路烟道7，主路烟道内布置省煤器4，旁路烟道7内布置烟气换热器6。

所述系统还包括与高压透平16和低压透平17共轴连接的发电机18，与主压缩机19和再压缩机20共轴连接的电动机21，与热泵透平8连接的热泵发电机9，以及与热泵压缩机14连接的热泵电动机15。