[发明专利]一种供热机组热电解耦系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种供热机组热电解耦系统及其运行方法，系统包括汽轮机、发电机、吸收式热泵、除氧器等，循环水的一部分经过吸收式热泵冷却，并把热量传递给热网水后，与来自于冷却塔的循环水汇合回到凝汽器。热水泵将来自热水储热罐的热水送入熔盐储热罐，在熔盐储热罐内加热后再返回到热水储热罐。热水储热罐的热源来自熔盐储热罐，对热泵出口的热网水进行二次加热达到一级换热站要求。发电经过蓄电池进行储能，再通过蓄电池与机组发电并联接入厂升压站。本发明实现了高热电比供暖过程的能量梯级利用，同时利用储热罐取代了常规系统中的尖峰加热器，实现对热网水温度的调节，达到了对热负荷的“消峰填谷”，降低了热负荷对系统电负荷的束缚。

技术领域

本发明涉及一种供热机组热电解耦系统及其运行方法，属于热电联产技术领域。

背景技术

为应对化石能源紧张、环境恶化等问题，近年来风电等可再生能源发电迅速发展。国际能源署和世界能源理事会对全球未来能源发展的情景预测显示，可再生能源在一次能源中的占比将进一步加大。与此同时，随机性，波动性，不可调度性的可再生能源大规模并网，导致了电网调峰问题的更加突出。对火电机组灵活性的要求主要包括最小运行负荷、升降负荷速率以及快速启停三个方面，对于汽水侧的研究主要关注前两个方面。随着冬季供暖需求的加大和燃煤凝汽机组热电联产系统热电耦合的特点，对其灵活性的要求更为重要。因此，为适应高比例间歇性可再生能源发电嵌入，需要进一步提高燃煤热电联产系统的灵活运行能力。

燃煤热电联产系统单一地在高效、灵活运行方面已有了多种措施。在工程上更多的采用的是旁路改造方法，这种方法是通过牺牲部分效率换取系统的灵活性；在保持高效措施中，电热泵和电锅炉是通过电热转换实现了“热电解耦”措施，尽管其在提高系统灵活性方面取得了显著的成绩，但根据热力学第二定律，存在用能不合理；通过改变供热能力以达到高效的措施中，吸收式热泵是典型的方式。它是在原有的抽汽供暖机组中，通过使用中压缸抽汽驱动热泵回收循环水余热供暖。但吸收式热泵受加热温度区间限制，在现有运行机组中仍需中压缸抽汽对热网水进行二次加热；储热罐通过调节热负荷进而改进了系统的最小运行负荷实现了系统的“热电解耦”，但其主要作用在于降低系统最小负荷运行能力；相应地，蓄电池由于其高成本，只适合用于提高系统的升降负荷速率(辅助调频)。

综上所述，在储能辅助系统灵活性改造中，若要在最小运行负荷和升降负荷速率两方面进行优化，需要同时增设储热罐和蓄电池两种装置。现有燃煤热电联产系统在提高灵活性方面取得了一定的成绩，但是未能兼顾系统的高效性。目前提高系统灵活性的措施中，对其方式间的耦合性研究并不多见。因此，适应高比例间歇性可再生能源发电的背景下，燃煤热电联产系统实现高效灵活运行在消纳高比例可再生能源发电、应对化学燃料日益匮乏以及缓解温室效应等方面具有深远的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种供热机组热电解耦系统及其运行方法。可在最小运行负荷和升降速率两个方面同时提高系统的灵活运行能力。

本发明通过以下技术方案实现：

一种供热机组热电解耦系统，所述热电解耦系统包括汽轮机、发电机、除氧器、凝汽器、冷却塔，所述汽轮机能够与锅炉相连以获得蒸汽，所述发电机能够与升压站连接使发电机发电能够通过升压站上网，所述热电解耦系统还包括吸收式热泵、熔盐储热罐、热水储热罐和蓄电池；所述汽轮机分别与所述发电机、吸收式热泵、除氧器、凝汽器和熔盐储热罐相连；所述汽轮机、所述吸收式热泵与所述除氧器之间通过换热管路相连；所述熔盐储热罐与所述汽轮机和所述除氧器之间通过换热连接管路相连，使得来自所述汽轮机的抽汽经过所述熔盐储热罐换热后冷却成为疏水进入所述除氧器；所述熔盐储热罐与所述热水储热罐之间形成储热循环连接；所述吸收式热泵与所述热水储热罐之间设有热水管路相连；所述凝汽器与所述冷却塔和所述吸收式热泵相连；所述发电机与所述蓄电池相连，并形成与升压站之间的并联连接。

上述技术方案中，所述凝汽器与所述冷却塔之间形成第一循环回路，且所述第一循环回路上设置有循环泵。