一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统及方法

本发明涉及火电机组灵活性提升领域，特别是涉及一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统及方法。

背景技术：

1、储能技术中，熔盐储热由于其大规模、安全稳定、不受地理位置限制且长时储能的特点，成为构建新型电力系统中极具前途的储能方式，在光热发电、火电机组灵活性改造及余热回收等方面得到广泛应用。因此，耦合熔盐储热方式成为当前火电机组灵活性改造的关键技术之一。

2、熔盐储热按照热能存储方式分为显热储热和潜热储热，其中显热储热由于原理简单，技术成熟以及成本低廉广泛应用于光热电站等中高温储热场所。同时，显热储热包括单罐储热和双罐储热两种方式。单罐熔盐储热系统具有较紧凑的结构，其冷热熔盐均在同一个储热罐中，结构简单、储热成本低，但是斜温层的存在会导致储热效率降低，无法满足光热电站对储热的需求，因此双罐熔盐储热成为光热电站常用的储能方式，双罐熔盐储热技术发展也相对成熟。这种储热方式与单罐储热方式的最大区别在于高温和低温熔盐分装在两个罐中储存，在储热阶段，通过引出蒸汽与熔盐进行换热，将冷罐中的熔盐通过熔盐泵送到换热器加热后流入高温熔盐罐。放热阶段，热罐中的熔盐与低温给水进行换热后储存在低温熔盐罐中。因此，利用耦合双罐熔盐进行储、放热的方式改造火电机组，以实现机组灵活调峰，保障电网的稳定性。

3、除此之外，煤电机组在进行深度调峰时，大量辅机设备接近极限运行工况，面临主要运行参数失配，响应速度下降，煤的快速变化易引起炉膛稳燃能力下降、锅炉受热面温度分布不均、超温、功率振荡的问题。为了在实现深度调峰的同时，减少机组超限运行的频率，维持机组安全稳定运行，利用熔盐储热系统对原系统改造量小、调峰容量大的优势能够实现机组在安全运行工况下仍可实现深度调峰的要求，因此研究耦合熔盐储热的机组控制策略至关重要。但现有研究少有涉及关于熔盐储热系统参与火电机组调峰控制策略的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统及方法，可实现熔盐储热系统参与火电机组的调峰控制，提升火电机组灵活性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的方法，包括：

4、获取火电机组在当前时刻的期望负荷指令与实际负荷的负荷偏差。

5、当所述负荷偏差大于等于零，且负荷偏差小于等于熔盐放热最大调峰容量时，根据所述负荷偏差，采用pid控制输出给水流量抽取信号，并按照所述给水流量抽取信号，从火电机组的除氧器给水泵出口抽取给水至双罐熔盐储热系统进行放热换热。

6、当所述负荷偏差大于等于零，且负荷偏差大于熔盐放热最大调峰容量时，按照最大抽水量从火电机组的除氧器给水泵出口抽取给水至双罐熔盐储热系统进行放热换热，同时控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐放热最大调峰容量的负荷部分。

7、当所述负荷偏差小于零，且负荷偏差小于等于熔盐储热最大调峰容量时，根据所述负荷偏差，采用pid控制输出抽汽信号，并按照所述抽汽信号，从火电机组的汽水系统出口抽取主蒸汽至双罐熔盐储热系统进行储热换热。

8、当所述负荷偏差小于零，且负荷偏差大于熔盐储热最大调峰容量时，按照最大抽汽量从火电机组的汽水系统出口抽取主蒸汽至双罐熔盐储热系统进行储热换热，同时控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐储热最大调峰容量的负荷部分。

9、一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，包括：双罐熔盐储热系统、放热控制器、储热控制器、功率指令分配模块、锅炉控制器和火电机组。

10、双罐熔盐储热系统中放热换热器的给水入口与火电机组的除氧器给水泵出口连接，双罐熔盐储热系统中放热换热器的给水出口与火电机组的锅炉给水入口连接；双罐熔盐储热系统中储热换热器的蒸汽入口与火电机组的汽水系统出口连接；双罐熔盐储热系统中储热换热器的蒸汽出口与火电机组的凝汽器入口连接。

11、功率指令分配模块分别与储热控制器、放热控制器和锅炉控制器连接；储热控制器与火电机组的汽水系统连接；放热控制器与火电机组的除氧器给水泵连接；锅炉控制器与火电机组的锅炉燃料量入口连接。

12、功率指令分配模块用于获取火电机组在当前时刻的期望负荷指令与实际负荷的负荷偏差，并比较所述负荷偏差与熔盐放热最大调峰容量的大小。

13、功率指令分配模块还用于在判断所述负荷偏差大于等于零，且负荷偏差小于等于熔盐放热最大调峰容量时，将所述负荷偏差传输至放热控制器；所述放热控制器用于根据所述负荷偏差，采用pid控制输出给水流量抽取信号，并按照所述给水流量抽取信号，从火电机组的除氧器给水泵出口抽取给水至双罐熔盐储热系统的放热换热器进行放热换热。

14、功率指令分配模块还用于在判断所述负荷偏差大于等于零，且负荷偏差大于熔盐放热最大调峰容量时，将熔盐放热最大调峰容量分配给放热控制器，所述负荷偏差超出熔盐放热最大调峰容量的负荷部分分配给锅炉控制器；所述放热控制器用于按照熔盐放热最大调峰容量对应的最大抽水量从火电机组的除氧器给水泵出口抽取给水至双罐熔盐储热系统的放热换热器进行放热换热；所述锅炉控制器用于控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐放热最大调峰容量的负荷部分。

15、功率指令分配模块还用于在判断所述负荷偏差小于零，且负荷偏差小于等于熔盐储热最大调峰容量时，将所述负荷偏差传输至储热控制器；所述储热控制器用于根据所述负荷偏差，采用pid控制输出抽汽信号，并按照所述抽汽信号，从火电机组的汽水系统出口抽取主蒸汽至双罐熔盐储热系统的储热换热器进行储热换热。

16、功率指令分配模块还用于在判断所述负荷偏差小于零，且负荷偏差大于熔盐储热最大调峰容量时，将熔盐储热最大调峰容量分配给储热控制器，所述负荷偏差超出熔盐储热最大调峰容量的负荷部分分配给锅炉控制器；所述储热控制器用于按照熔盐储热最大调峰容量对应的最大抽汽量从火电机组的汽水系统出口抽取主蒸汽至双罐熔盐储热系统的储热换热器进行储热换热；所述锅炉控制器用于控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐储热最大调峰容量的负荷部分。

17、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

18、本发明实施例的火电机组耦合熔盐储热系统，提出了储热-机组协同控制策略：当负荷偏差大于等于0时需要升负荷，若负荷偏差小于等于熔盐放热最大调峰容量，仅由熔盐储热系统进行负荷跟踪控制；若负荷偏差大于熔盐放热最大调峰容量，则熔盐储热系统和火电机组协同控制；当负荷偏差小于0时需要降负荷，若负荷偏差小于等于熔盐储热最大调峰容量，仅由熔盐储热系统进行负荷跟踪控制，若负荷偏差大于熔盐储热最大调峰容量，则熔盐储热系统和机组协同控制。本发明通过储热-机组协同控制策略实现了熔盐储热系统参与火电机组的调峰控制，提升了火电机组灵活性。

技术特征：

1.一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的利用熔盐储热提升火电机组灵活性的方法，其特征在于，控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐放热最大调峰容量的负荷部分，以及控制火电机组的锅炉燃料量跟踪所述负荷偏差超出熔盐储热最大调峰容量的负荷部分，之后均还包括：

3.一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，包括：双罐熔盐储热系统、放热控制器、储热控制器、功率指令分配模块、锅炉控制器和火电机组；

4.根据权利要求3所述的利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，还包括：汽轮机控制器；

5.根据权利要求3所述的利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，所述双罐熔盐储热系统包括：储热换热器、放热换热器、冷熔盐罐和热熔盐罐；

6.根据权利要求3所述的利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，所述火电机组为超临界燃煤机组。

7.根据权利要求6所述的利利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，所述超临界燃煤机组包括：锅炉、汽水系统、汽轮机系统、回热系统和发电系统；

8.根据权利要求7所述的利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统，其特征在于，所述汽水系统包括：蒸汽发生系统和再热器；

技术总结
本发明公开一种利用熔盐储热提升火电机组灵活性的系统及方法，属于火电机组灵活性提升领域。当负荷偏差大于等于零时需要升负荷，若负荷偏差小于等于熔盐放热最大调峰容量，仅由熔盐储热系统进行负荷跟踪控制；若负荷偏差大于等于熔盐放热最大调峰容量，则熔盐储热系统和火电机组协同控制；当负荷偏差小于零时需要降负荷，若负荷偏差小于等于熔盐储热最大调峰容量，仅由熔盐储热系统进行负荷跟踪控制，若负荷偏差大于熔盐储热最大调峰容量，则熔盐储热系统和机组协同控制。本发明通过储热‑机组协同控制策略实现了熔盐储热系统参与火电机组的调峰控制，提升了火电机组灵活性。

技术研发人员：魏乐,樊冰芬,张怡,房方
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13