基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统及控制方法与流程

专利2025-11-13  2


本发明涉及储能供热,具体地涉及一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统、一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法、一种电子设备及一种可读存储介质。


背景技术:

1、目前,火电机组灵活性改造主要有两种类型,一种为机组内部改造,如汽轮机通流改造,锅炉低负荷稳定燃烧等,以增强机组调峰能力,缩短机组启停时间,低负荷协调控制;另一种为机组外部改造,如热电解耦、增加储电或储热等装置。其中,热电解耦适用的储热技术主要有熔盐储热和固体储热等。

2、熔盐储能技术主要原理是应用熔融盐等介质自带的热稳定性、高比热容、化学稳定性良好、低饱和蒸汽压的优势,将热量存储起来。这些热量可以产生高参数的蒸汽,重新利用发电或供热。大型火电机组中的高温介质包含烟气、高压主蒸汽和高温再热蒸汽,均可通过换热器与熔盐换热储热。目前大型火电机组为提高系统转换效率,大部分电厂选择分别抽取锅炉主蒸汽、锅炉高温再热蒸汽、汽轮机级间再热蒸汽进行储热,实现火电机组灵活调峰。部分电厂利用锅炉高温烟气加热熔盐储热,实现火电机组灵活调峰。

3、当前熔盐储热技术受限于锅炉再热器超温问题,只能在火电机组正常运行时储热,不能在深度调峰低负荷工况下储热,调峰能力有限;高压主蒸汽与熔盐换热储热时,受限于锅炉再热器安全性问题,只能少量抽汽储能,无法满足深度调峰要求;因蒸汽压力对应的饱和温度低于熔盐凝固风险温度,只能将部分显热与熔盐换热储热,无法满足深度调峰要求;部分机组采取烟气的温度品位最高,炉膛出口烟温在低负荷时仍然高达700~800℃,然而大量抽取炉膛出口烟气用于储热时,将导致尾部烟道换热器受热比例失衡,造成蒸汽参数不达标问题。


技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统及方法,用以解决上述的当前熔盐储热技术受限于锅炉再热器超温问题,只能在火电机组正常运行时储热,不能在深度调峰低负荷工况下储热,调峰能力有限、运行安全性低、尾部烟道换热器受热比例失衡,造成蒸汽参数不达标问题。

2、为了实现上述目的,第一方面,本发明实施例提供一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,所述系统包括:

3、超高温热泵循环单元,与凝结器循环冷却水管连接,用于利用循环冷却水中的热量加热气体,形成过热气体;

4、熔盐储能换热单元,与所述超高温热泵循环单元连接,用于利用过热气体加热低温熔盐,形成高温熔盐,并对高温熔盐进行存储;

5、蒸汽发电单元,与所述熔盐储能换热单元连接,用于利用高温熔盐加热给水来水产生蒸汽并利用蒸汽进行发电;

6、供暖单元,与所述熔盐储能换热单元连接,用于利用低温熔盐加热供暖循环水,并将供暖循环水输送至热用户。

7、可选的,所述超高温热泵循环单元包括:

8、沿气体流动方向依次连接的空气透平组、第一空气加热器、回热器、空气压缩机和第二空气加热器;

9、所述第一空气加热器的热质入口和介质出口连接凝结器循环冷却水管;

10、所述第二空气加热器的气体出口连接所述回热器的气体入口,所述回热器的气体出口连接所述空气透平组的气体入口;

11、所述第一空气加热器的热介质入口与所述凝结器循环冷却水管之间设置有第一阀门。

12、可选的,所述超高温热泵循环单元还包括:

13、电动机,用于驱动所述空气透平组和所述空气压缩机;

14、储气罐,所述储气罐的气体出口连接所述空气透平组的气体入口。

15、可选的,所述熔盐储能换热单元包括:

16、低温熔盐罐,用于存储低温熔盐,所述低温熔盐罐的熔盐出口连接所述第二空气加热器的介质入口,所述低温熔盐罐的熔盐入口连接所述蒸汽发电单元的熔盐出口,所述第二空气加热器用于利用过热气体将低温熔盐加热为高温熔盐;

17、高温熔盐罐,用于存储高温熔盐,所述高温熔盐罐的熔盐入口连接所述第二空气加热器的介质出口,所述高温熔盐罐的熔盐出口连接所述蒸汽发电单元的熔盐入口;

18、所述低温熔盐罐的熔盐出口与所述第二空气加热器的熔盐入口之间设置有第二阀门,所述高温熔盐罐的熔盐出口与所述蒸汽发电单元的熔盐入口之间设置有第三阀门。

19、可选的,所述熔盐储能换热单元还包括:

20、低温熔盐泵,设置在所述低温熔盐罐的熔盐出口端;

21、高温熔盐泵,设置在所述高温熔盐罐的熔盐出口端。

22、可选的,所述蒸汽发电单元包括:

23、沿熔盐流动方向依次设置的过热器、饱和器和预热器,所述过热器的熔盐入口连接所述高温熔盐罐的熔盐出口,所述预热器的熔盐出口连接所述低温熔盐罐的熔盐入口;

24、所述过热器的气体出口连接汽轮机,所述预热器的液体入口连接给水来水管。

25、可选的,所述供暖单元包括:

26、沿介质流动方向依次连接的熔盐储能换热罐、介质换热器、缓冲罐和循环泵;

27、所述熔盐储能换热罐的熔盐入口连接所述低温熔盐罐的熔盐出口,所述熔盐储能换热罐的熔盐出口连接所述低温熔盐罐的熔盐入口,所述熔盐储能换热罐的熔盐入口与所述低温熔盐罐的熔盐出口之间设置有第四阀门,所述熔盐储能换热罐的介质出口与所述介质换热器的介质入口之间设置有第五阀门,所述循环泵的介质出口与所述熔盐储能换热罐的介质入口之间设置有第六阀门;

28、所述介质换热器的供暖循环水出口和供暖循环水入口连接热用户;

29、所述循环泵的介质出口还连接所述介质换热器的介质入口,所述循环泵的介质出口与所述介质换热器的介质入口之间设置有第七阀门。

30、第二方面,本发明实施例提供一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法,运用于上述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,所述方法包括:

31、确定系统处于非供暖储能工况:

32、导通第一阀门和第二阀门,关闭第四至第七阀门,利用第二空气加热器将低温熔盐加热为高温熔盐;

33、确定系统处于非供暖发电工况:

34、导通第一阀门、第二阀门和第三阀门,关闭第四至第七阀门,利用高温熔盐加热给水来水形成蒸汽进行发电;

35、确定系统处于熔盐供暖工况:

36、导通第四阀门、第五阀门和第六阀门,关闭第七阀门,利用低温熔盐加热介质,以及利用加热后的介质加热供暖循环水回水;

37、确定系统处于供暖储能工况:

38、导通第七阀门,关闭第四至第六阀门,利用供暖循环水回水加热介质。

39、第三方面,本发明实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法。

40、第四方面,本发明实施例提供一种可读存储介质,该可读存储介质上存储有指令,该指令用于使得机器执行上述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法。

41、本技术方案的结构简单,运行成本低,运行安全性高,在保证正常供暖的同时,能减少对发电机组在大幅度变负荷运行及超低负荷运行时的影响,保证机组能够实现正常的深度调峰。

42、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。


技术特征:

1.一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述超高温热泵循环单元(1)包括:

3.根据权利要求2所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述超高温热泵循环单元(1)还包括:

4.根据权利要求2所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述熔盐储能换热单元(3)包括:

5.根据权利要求4所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述熔盐储能换热单元(3)还包括:

6.根据权利要求4所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述蒸汽发电单元(4)包括:

7.根据权利要求4所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述供暖单元(5)包括:

8.一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法,运用于权利要求1-7中任一项所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统,其特征在于,所述方法包括:

9.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法。

10.一种可读存储介质,该可读存储介质上存储有指令,该指令用于使得机器执行权利要求8所述的基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统的控制方法。


技术总结
本发明提供一种基于超高温热泵和熔盐储能的热电解耦系统及控制方法,属于储能供热技术领域。系统包括:超高温热泵循环单元,与凝结器循环冷却水出口连接,利用循环冷却水中的热量加热气体,形成过热气体;熔盐储能换热单元,与超高温热泵循环单元连接,利用过热气体加热低温熔盐,形成高温熔盐,并对高温熔盐进行存储;蒸汽发电单元,与熔盐储能换热单元连接,利用高温熔盐加热给水来水产生蒸汽并利用蒸汽进行发电;供暖单元,与熔盐储能换热单元连接,利用低温熔盐加热供暖循环水,并将供暖循环水输送至热用户。本发明结构简单,运行成本低,安全性高,在保证正常供暖的同时,能减少对发电机组在大幅度变负荷运行及超低负荷运行时的影响。

技术研发人员:卢丽芳,赵君瞳,高增
受保护的技术使用者:国家能源集团新能源技术研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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