[发明专利]耦合多级储热系统的燃煤机组调频调峰系统及其运行方法

说明书

本发明公开了耦合多级储热系统的燃煤机组调频调峰系统及其运行方法。本发明通过低负荷抽取主蒸汽和使用部分厂用电两种混合储能方式，利用显热储存和相变储热多级蓄热，使得燃煤机组调频调峰能力得到大幅提升，同时维持较高的循环效率。本发明采用电加热和抽汽加热混合储能方式，兼顾了电加热的快速调节和抽汽加热的往返高效；采用显热储存和潜热储存的多级蓄热方式，避免了显热储存受夹点温差的限制。本发明采用部分电加热储能方式，解决了燃煤机组配置大容量电储能时厂用电容量不足的问题，同时避免了释能蒸汽温度受换热器端差影响品级不够的情况。

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，尤其涉及一种耦合多级储热系统的燃煤机组调频调峰系统及其运行方法。

背景技术

随着可再生能源发电比例不断增加，电力系统的结构和运行方式日益复杂，煤电由传统的提供电力、电量的主体电源，逐步向电力、电量调节型电源转变，将更多地参与系统调峰、旋转备用等辅助服务，提升电力系统应急备用能力。

储能系统可以提高火电机组负荷响应速度，提高火电机组快速调节中的效率，减少碳排放，避免大幅调节对机组寿命的损害，减少设备维护和更换设备的费用。根据各储能技术特点，可以辅助火电机组调峰调频的储能技术有：电池储能、飞轮储能、储热水罐和熔盐储热等，其中储热技术由于价格低廉、技术成熟、适用于大规模储能，目前已经得到广泛应用。

根据储能方式不同，储热技术可以划分为抽汽储热和电加热两种类型，对于抽汽储热来说，储热系统往返效率较高，但受夹点温差限制，显热储存时系统换热温差大，释能时蒸汽温度往往达不到要求；对于电加热来说，系统响应速度快、深度调节力度大，但违背了能量梯度利用原则，储能系统整体效率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种耦合多级储热系统的燃煤机组调频调峰系统及其运行方法。

一方面，本发明提出了一种耦合多级储热系统的燃煤机组调频调峰系统，包括：

燃煤机组，所述燃煤机组包括上下游依次设置的锅炉、高压缸、中压缸和低压缸，其中，所述中压缸抽汽为除氧器提供热源；

多级储热系统，所述多级储热系统包括第一换热通路、连通设置在所述锅炉主蒸汽出口端与所述锅炉给水入口端之间的第二换热通路、连通设置在所述除氧器出口端与所述中压缸蒸汽入口端之间的第三换热通路，其中，所述第一换热通路利用所述低压缸做功产生的电能加热显热储热介质以储存电能，所述第二换热通路用于利用流经其中的主蒸汽加热其冷侧的相变储热介质和显热储热介质以储存所述主蒸汽的热能，所述第三换热通路用于利用其热侧的相变储热介质和显热储热介质加热流经其冷侧的除氧后的凝结水以产生再热蒸汽。

在一些实施例中，所述低压缸对设置在其下游的发电机做功产生电能，所述第一换热通路上上下游依次设置三绕组变压器、电加热器和高温显热储存罐，所述发电机产生的电能经所述三绕组变压器降压后为所述电加热器提供电能，所述电加热器对显热储热介质加热后将其储存在所述高温显热储存罐中。

在一些实施例中，所述第二换热通路上沿主蒸汽流动方向依次设置一级储能换热器、相变储热换热器和二级储能换热器，流经所述一级储能换热器和所述二级储能换热器热侧的主蒸汽用于加热流经所述一级储能换热器和所述二级储能换热器冷侧的显热储热介质，流经所述相变储热换热器热侧的主蒸汽用于加热其冷侧的相变储热介质。

在一些实施例中，所述一级储能换热器的冷侧出口端连接所述电加热器入口端。

在一些实施例中，所述二级储能换热器的冷侧入口端连接低温显热储存罐出口端，所述二级储能换热器与所述低温显热储存罐之间设置低温泵。

在一些实施例中，所述二级储能换热器热侧出口端与所述锅炉给水入口端之间设置储能升压水泵。