一种耦合光热储能的调峰系统的制作方法

1.本技术涉及机组调峰技术领域，具体涉及一种耦合光热储能的调峰系统。


背景技术：

2.燃煤发电在消纳可再生能源发电、维持电网供需平衡方面发挥着核心支撑作用，是保障我国能源供给安全的“压舱石”，随着风能和太阳能等时变特性强烈的可再生能源大规模并网，为消纳可再生能源，燃煤发电机组的运行模式正由带基本负荷为主向频繁、深度变负荷运行转变，并长时间处于变负荷瞬态过程，因此让燃煤发电机组的快速启停、深度调峰以及变负荷运行将成为燃煤机组运行的常规模式。
3.就调峰而言，现有的燃煤发电机组的调峰通常仅仅通过调节从汽轮机的气缸内抽出的蒸汽量来实现，反应比较慢，难于适应频繁的变负荷状况。
4.鉴于现有技术中的不足，有必要设计一种新的调峰系统。


技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃煤发电机组的调峰仅仅通过调节从汽轮机的气缸内抽出的蒸汽量来实现，反应比较慢，难于适应频繁的变负荷状况的缺陷，从而提供一种耦合光热储能的调峰系统。
6.为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：
7.一种耦合光热储能的调峰系统，包括：
8.发电机组设备，包括依次相连的锅炉、高压缸、中压缸、低压缸，所述高压缸、所述中压缸和所述低压缸分别连接有发电机；还包括通过管道依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和一级高压加热器；所述凝汽器的蒸汽入口通过管道连通所述低压缸的蒸汽出口，所述低压加热器的蒸汽入口通过管道连通所述低压缸的第三抽汽口，所述除氧器的蒸汽入口通过管道连通所述中压缸的第二抽汽口，所述高压加热器的蒸汽入口通过管道连通所述高压缸的蒸汽出口，所述一级高压加热器的蒸汽入口通过管道连通所述高压缸的第一抽汽口；
9.光热储能设备，包括低温熔盐罐、高温熔盐罐、储油罐、光热－油换热器、油－熔盐换热器、蒸汽－熔盐换热器以及熔盐－水换热器；所述储油罐的出油口通过管道依次连通所述光热－油换热器和所述油－熔盐换热器的进油口，所述油－熔盐换热器的出油口与所述储油罐的进油口通过管道连通，所述低温熔盐罐的出盐口依次通过管道连通所述油－熔盐换热器的进盐口和所述高温熔盐罐的进盐口；所述低温熔盐罐的出盐口通过管道依次连通所述蒸汽－熔盐换热器的进盐口和所述高温熔盐罐的进盐口；所述高压缸的蒸汽出口通过管道依次连通所述蒸汽－熔盐换热器的蒸汽入口和所述一级高压加热器的疏水管道；所述高温熔盐罐的出盐口通过管道依次连通所述熔盐－水换热器的进盐口和所述低温熔盐罐的进盐口，所述熔盐－水换热器的进水口通过给水调节管道连通所述高压加热器和所述给水泵之间的管道，所述熔盐－水换热器的出水口通过管道连通锅炉的进水口。
10.进一步地，所述低温熔盐罐和所述油－熔盐换热器之间的管道上设有第一低温熔盐泵，所述低温熔盐罐和所述蒸汽－熔盐换热器之间的管道上设有第二低温熔盐泵，所述高温熔盐罐和所述熔盐－水换热器之间的管道上设有高温熔盐泵。
11.进一步地，所述低温熔盐罐和所述第一低温熔盐泵之间的管道上设有第一低温熔盐调节阀，所述低温熔盐罐和所述第二低温熔盐泵之间的管道上设有第二低温熔盐调节阀，所述高温熔盐罐和所述高温熔盐泵之间的管道上设有高温熔盐调节阀，所述储油罐和油泵之间的管道上设有导热油调节阀，所述高压缸的蒸汽出口和所述蒸汽－熔盐换热器之间的管道上设有蒸汽调节阀，所述给水调节管道上设有给水调节阀。
12.进一步地，所述高温熔盐罐内的高温熔盐温度为500℃－1000℃；所述低温熔盐罐内的低温熔盐温度为300℃－350℃。
13.进一步地，所述一级高压加热器的出水口通过管道连通所述锅炉的入水口。
14.进一步地，所述高压缸的蒸汽出口通过管道与所述锅炉连通，蒸汽适于经所述锅炉再热后通过管道进入所述中压缸内。
15.进一步地，所述一级高压加热器的疏水管道和所述高压加热器的疏水管道相通，并用连接管接入所述除氧器。
16.进一步地，所述低压加热器的疏水管道连通所述凝汽器。
17.本技术技术方案，具有如下优点：
18.1.本技术提供的一种耦合光热储能的调峰系统，在发电机组处于低负荷状态时，可从高压缸的蒸汽出口抽出蒸汽，这样一来，可快速降低发电机组的峰值，进而可提高发电机组对降低峰值的响应速度，而抽出的蒸汽在蒸汽－熔盐换热器内可将从低温熔盐罐内流出的低温熔盐加热，加热后得到的高温熔盐储存在高温熔盐罐内，而光能聚集在光热－油换热器内，可将储油罐内流出的导热油加热，加热后的导热油可将从低温熔盐罐内流出的低温熔盐加热，加热后得到的高温熔盐储存在高温熔盐罐内，在发电机组处于高负荷状态时，高温熔盐罐内的高温熔盐在熔盐－水换热器内可加热沿给水调节管道过来的给水，提高进入锅炉内给水的水温，让锅炉可以快速产生大量蒸汽，可快速提升发电机组的峰值，这样一来，可提高整个耦合光热储能的调峰系统对峰值调节的响应速度，适应频繁的变负荷状况。
19.2.本技术提供的一种耦合光热储能的调峰系统，在发电机组处于高负荷状态时，调峰过程中，高温熔盐释放热量后变为低温熔盐，与此同时，如果光照条件好的情况下，光热可在光热－油换热器内加热导热油，导热油又可以在油－熔盐换热器内加热低温熔盐，使其成为高温熔盐，以补充高温熔盐。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术的一种耦合光热储能的调峰系统的结构示意图。
22.附图标记说明：
23.a1、耦合光热储能的调峰系统；a2、发电机组设备；a3、光热储能设备；1、锅炉；2、高压缸；24、第一抽汽口；3、中压缸；31、第二抽汽口；4、低压缸； 41、第三抽汽口；5、发电机；6、凝汽器；7、凝结水泵；8、低压加热器；9、除氧器；10、给水泵；11、高压加热器；12、一级高压加热器；13、蒸汽－熔盐换热器；14、高温熔盐罐；15、低温熔盐罐；16、第二低温熔盐泵；17、高温熔盐泵；18、熔盐－水换热器；19、第一低温熔盐泵；20、油－熔盐换热器；21、储油罐；22、油泵；23、光热－油换热器；81、给水调节管道；v1、蒸汽调节阀；
24.v2、第二低温熔盐调节阀；v3、高温熔盐调节阀；v4、给水调节阀；v5、第一低温熔盐调节阀；v6、导热油调节阀。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
29.实施例
30.如图1所示，本实施例提供一种耦合光热储能的调峰系统a1，包括发电机组设备a2和光热储能设备a3。
31.发电机组设备a2包括依次连接的锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4。高压缸2、中压缸3和低压缸4分别连接有发电机5。高压缸2的蒸汽出口通过管道与锅炉1连通，蒸汽适于经锅炉1再热后通过管道进入中压缸3内。
32.发电机组设备a2还包括通过管道依次连接的凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器9、高压加热器11和一级高压加热器12。凝汽器6的蒸汽入口通过管道连通低压缸4的蒸汽出口，低压加热器8的蒸汽入口通过管道连通低压缸4的第三抽汽口41，低压加热器8的进水口通过管道连通凝结水泵7的出水口，低压加热器8的出水口通过管道连通除氧器9的进水口，除氧器9的蒸汽入口通过管道连通中压缸3的第二抽汽口31，除氧器9的出水口通过管道与高压加热器11的进水口相连，高压加热器11的蒸汽入口通过管道与高压缸 2的蒸汽出口相连，且在高压加热器11和除氧器9之间的管道上设有给水泵10，一级高压加热器12的蒸汽入口通过管道连通高压缸2的第一抽汽口24，一级高压加热器12的出水口通过管道连
通锅炉1的入水口，一级高压加热器12的疏水管道和高压加热器11的疏水管道相通，并通过连接管接入除氧器9。另外，在第一抽汽口24和一级高压加热器12之间的管道上设有调节阀(未图示)，在第二抽汽口31和除氧器9之间的管道上也设有调节阀(未图示)，在第三抽汽口41和低压加热器8之间的管道上也设有调节阀(未图示)，这些调节阀可以调节从对应的汽缸内抽出的蒸汽量。
33.在发电机组设备a2工作过程中，锅炉1内产生的蒸汽进入高压缸2，驱动高压缸2内的叶片转动，带动对应的发电机(未图示)发电。自高压缸2的蒸汽出口出来的蒸汽进入锅炉1，经再热后进入中压缸3，蒸汽驱动中压缸3内的叶片转动，带动对应的发电机(未图示)发电。低压缸4的蒸汽入口与中压缸 3的蒸汽出口通过管道连通，蒸汽从中压缸3进入低压缸4，驱动低压缸4内的叶片转动，带动对应的发电机5发电。从低压缸4的蒸汽出口出来的蒸汽进入凝汽器6被冷却成凝结水，凝结水沿管道经由凝结水泵7进入低压加热器8，与此同时，从低压缸4的第三抽汽口41抽出的蒸汽进入低压加热器8内用来加热进入其内的凝结水，从低压加热器8出来的给水进入除氧器9，在除氧器9 内，给水被从中压缸3的第二抽汽口31抽出的蒸汽加热并被除氧器9除氧后沿管道经由给水泵10进入高压加热器11，与此同时，蒸汽从高压缸2的蒸汽出口经由管道进入高压加热器11，蒸汽进一步加热给水，被进一步加热后的给水沿管道继续流动进入一级高压加热器12，此时，从高压缸2的第一抽汽口24 抽出的蒸汽进入一级高压加热器12内以加热给水，再一次被加热的给水沿管道进入锅炉1的入水口，经锅炉1加热后变成蒸汽，继续供应高压缸2、中压缸3 和低压缸4。
34.光热储能设备a3包括低温熔盐罐15、高温熔盐罐14、储油罐21、光热－油换热器23、油－熔盐换热器20、蒸汽－熔盐换热器13以及熔盐－水换热器18。在本实施例中，高温熔盐罐14内的高温熔盐温度为500℃－1000℃，在本实施例中，高温熔盐的温度为500℃，低温熔盐罐15内的低温熔盐温度为300℃－350℃，在本实施例中，低温熔盐的温度为300℃。
35.储油罐21的出油口通过管道依次连通光热－油换热器23的进油口和油－熔盐换热器20的进油口，且油－熔盐换热器20的出油口连通储油罐21的进油口，低温熔盐罐15的出盐口通过管道依次连通油－熔盐换热器20的进盐口和高温熔盐罐14的进盐口。光热－油换热器23适于加热从储油罐21流出的导热油，加热后的导热油适于进入油－熔盐换热器20内来加热自低温熔盐罐15流出的低温熔盐，被加热后的低温熔盐变成高温熔盐并流入高温熔盐罐14内。
36.低温熔盐罐15的出盐口还通过管道依次连通蒸汽－熔盐换热器13的进盐口和高温熔盐罐14的进盐口，高压缸2的蒸汽出口通过管道依次连通蒸汽－熔盐换热器13的蒸汽入口和一级高压加热器12的疏水管道。蒸汽－熔盐换热器13 适于用高压缸2内出来的蒸汽来加热自低温熔盐罐15流出的低温熔盐，被加热后的低温熔盐变成高温熔盐并流入高温熔盐罐14内。
37.高温熔盐罐14的出盐口通过管道依次连通熔盐－水换热器18的进盐口和低温熔盐罐15的进盐口，熔盐－水换热器18的进水口通过给水调节管道81连接于高压加热器11和给水泵10之间的管道上，熔盐－水换热器18的出水口通过管道连通锅炉1的进水口，熔盐－水换热器18适于用从高温熔盐罐14流出的高温熔盐来加热经由给水调节管道81进入其内的给水，给水被高温熔盐加热后沿管道进入锅炉1，这样一来，进入锅炉1内的水温较高，可以加快锅炉1产生蒸汽的速度，进而可提高调峰的响应速度。
38.在光热储能设备a3中，设置有多个泵。具体地，低温熔盐罐15和油－熔盐换热器20之间的管道上设有第一低温熔盐泵19，用以将低温熔盐罐15内的低温熔盐泵出，低温熔盐罐15和蒸汽－熔盐换热器13之间的管道上设有第二低温熔盐泵16，用以将低温熔盐罐15内的低温熔盐泵出，高温熔盐罐14和熔盐－水换热器18之间的管道上设有高温熔盐泵17，用以将高温熔盐罐14内的高温熔盐泵出。
39.在光热储能设备a3中，还设置有多个调节阀。具体地，低温熔盐罐15和第一低温熔盐泵19之间的管道上设有第一低温熔盐调节阀v5，低温熔盐罐15 和第二低温熔盐泵16之间的管道上设有第二低温熔盐调节阀v2，高温熔盐罐14和高温熔盐泵17之间的管道上设有高温熔盐调节阀v3，储油罐21和油泵 22之间的管道上设有导热油调节阀v6，高压缸2的蒸汽出口和蒸汽－熔盐换热器13之间的管道上设有蒸汽调节阀v1，给水调节管道81上设有给水调节阀v4。
40.在本实施例中，光热储能设备a3的储能过程如下：
41.在光照条件好时，光热能被光热－油换热器23收集，打开导热油调节阀v6 和油泵22，从储油罐21流出的导热油经由管道及其上的油泵22进入光热－油换热器23内并被加热，加热后的导热油进入油－熔盐换热器20，释放热能后的导热油从油－熔盐换热器20流出并进入储油罐21内，与此同时，根据导热油调节阀v6的开度相应地调节第一低温熔盐调节阀v5的开度，并打开第一低温熔盐泵19，让导热油的量和低温熔盐的量相适应，使得导热油和熔盐之间的换热相匹配，低温熔盐罐15内的低温熔盐沿管道进入油－熔盐换热器20，低温熔盐在油－熔盐换热器20内被加热后变成高温熔盐，高温熔盐沿管道进入高温熔盐罐14储存，这样一来，就可以将光热能储存在高温熔盐内；
42.在发电机组设备a2处于低负荷状态，峰值较低时，需要将高压缸2内的部分蒸汽抽出，减少高压缸2内的蒸汽流量，进而降低发电机组的发电量，此时，为了避免浪费抽出的蒸汽的能量，将蒸汽的能量储存在高温熔盐罐14内，具体储存过程为：
43.打开第二低温熔盐调节阀v2、第二低温熔盐泵16和蒸汽调节阀v1，低温熔盐从低温熔盐罐15内流出并沿管道进入蒸汽－熔盐换热器13，与此同时，蒸汽从高压缸2内的蒸汽出口经由管道也进入蒸汽－熔盐换热器13，低温熔盐在蒸汽－熔盐换热器13内被蒸汽加热后成为高温熔盐，高温熔盐沿管道流入高温熔盐罐14内储存起来，这样一来，就可将峰值调低过程中，抽出的蒸汽的能量储存在高温熔盐中。在本实施例中，由于加热低温熔盐的蒸汽来自高压缸2，而高压缸2内的蒸汽能量较高，所以，可以大幅度降低发电机组的蒸汽能量，使得发电机组可以更快地向低负荷状态调整，提高调峰响应速度。当然，在此调峰过程中，蒸汽调节阀v1的开度和第二低温熔盐调节阀v2的开度相适应，以让蒸汽和低温熔盐之间的换热相匹配。
44.在发电机5组处于高负荷状态时，峰值较高时，需要加快锅炉1产生蒸汽的速度，具体措施如下：
45.关闭蒸汽调节阀v1，打开给水调节管道81上的给水调节阀v4，给水沿着给水调节管道81进入熔盐－水换热器18，相应地，依次进入高压加热器11和一级高压加热器12的给水量减少，给水量的减小，使得一级高压加热器12和高压加热器11所需的蒸汽量减小，那么，从高压缸2的第一抽汽口24和蒸汽出口出来的蒸汽量也就减小了，以保证高压缸2内的蒸汽流量，与此同时，打开高温熔盐调节阀v3和高温熔盐泵17，高温熔盐从高温熔盐罐14内
流出并沿管道进入熔盐－水换热器18，以加热经由给水调节管道81进入熔盐－水换热器 18内的给水，给水被加热后，进入锅炉1，也即，进入锅炉内的给水水温提高，这样一来，有利于提高锅炉1产生所需蒸汽的速度，加大对高压缸2蒸汽的供应，这样的设计，一方面，减少了从高压缸2的抽汽量，另一方面，增加了对高压缸2蒸汽的供应，两种措施共同作用，可快速提升发电机组的峰值，进而提高整个耦合光热储能的调峰系统a1的响应速度，适应频繁的变负荷状况。当然，在此调峰过程中，高温熔盐调节阀v3的开度和给水调节阀v4的开度要相适应，以让高温熔盐和给水之间的换热相匹配。
46.在发电机组处于高负荷状态时，调峰过程中，高温熔盐释放热量后变为低温熔盐，与此同时，如果光照条件好的情况下，光热可在光热－油换热器23内加热导热油，导热油又可以在油－熔盐换热器20内加热低温熔盐，使其成为高温熔盐，以补充高温熔盐。
47.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。