阅读说明：本技术 一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法 (A kind of the solar energy optical-thermal heat reservoir and method of cogeneration units depth peak regulation ) 是由 刘刚 于光 于 2019-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法,通过在火电机组系统中设置太阳能光热加热器和热水储热罐系统的方式,在非调峰时段,利用太阳能光热加热器加热热网循环水冷水,加热不足部分可抽取机组中压缸排汽蒸汽,通过热网换热器加热热网冷水,并将加热后的水储存在储热水罐中,在需要参与深度调峰的时段,将储热水罐中的热水供至热网一次网系统,实现深度调峰,同时降低发电负荷并保证机组的连续稳定运行。在整个调峰过程中,运用太阳能光热加热技术和热水储热技术,提升机组上网调峰的能力,节约了机组运行能耗,又有效缓解了清沽能源消耗的困境。(The present invention relates to a kind of solar energy optical-thermal heat reservoir of cogeneration units depth peak regulation and methods, in such a way that solar energy hot heater and hot water heat accumulation can system are set in fired power generating unit system, in the non-peak regulation period, heat supply network recirculated water cold water is heated using solar energy hot heater, underheat part can extract unit intermediate pressure cylinder steam discharge steam, heat supply network cold water is heated by heat supply network heat exchanger, and the water after heating is stored in heat accumulation water pot, in the period for needing to participate in depth peak regulation, hot water in heat accumulation water pot is supplied to the primary net system of heat supply network, realize depth peak regulation, it reduces generation load simultaneously and guarantees the continuous and steady operation of unit.During entire peak regulation, with solar energy optical-thermal heating technique and hot water heat-storage technology, the ability of unit online peak regulation is promoted, unit operation energy consumption has been saved, and the predicament for buying energy consumption clearly has been effectively relieved.)

一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法

技术领域

本发明属于电力能源技术领域，尤其涉及一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法。

背景技术

近年来，能源需求的增加和化石能源的枯竭，使得可再生资源相关技术发展迅速。在电力方面，风电、光伏获得了持续、快速的发展，但是，也普遍存在技术难题，如严重的弃风、弃光问题。而导致弃风、弃光问题的一个主要因素是风电、光伏消纳能力的限制。消纳成为制约国内风电、光伏发展的关键因素且形势日趋严峻。破解风电、光伏消纳问题，可从提升电源调峰能力、调整风电、光伏布局、加强电网互济和负荷侧管理等多个方面采取措施。尤其是弃风较为严重的东北地区，灵活性电源相对短缺，提高部分火电机组灵活性、深挖其深度调峰潜力，成为提高系统调峰和新能源消纳能力最具现实意义的关键举措。

另外，在我国三北地区，热电联产机组比重大，水电、纯凝机组等可调峰电源稀缺，调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。以东北电网为例，其目前的电源结构中，火电占总装机的65％，风电占总装机的25％，核电机组也在陆续投运。在冬季采暖期，热电联产机组运行容量占火电机组运行总容量的70％，热电联产机组按照“以热定电”方式运行，调峰能力仅为10％左右，使得风电消纳问题更为突出。上述情况导致了东北电网调峰困难，产生了三个严重后果：一是电网低谷电力平衡异常困难，调度压力巨大，增加了电网安全运行风险；二是电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力严重不足，弃风问题十分突出，不利于地区节能减排和能源结构转型升级；三是电网调峰与热电联产机组供热之间矛盾突出，影响居民冬季供暖安全，存在引发民生问题的风险。

国家能源局东北监管局下发《东北电力调峰辅助服务市场监管办法(试行)》(东北监能市场[2014]374号)并于2014年10月1日起施行。2016年3月东北能源监管局下发《<东北电力调峰辅助服务市场监管办法(试行)>补充规定》，2018年12月国家能源局东北监管局下发《东北电力辅助服务市场运营规则(暂行)》(东北监能市场[2018]220号)，规定中对有偿调峰基准以及调峰补偿档次进行了修订，其中最明显的变化是拉开了普通调峰与深度调峰的补偿差距。

国家政策正逐步加大对火电机组调峰能力的补偿力度；同时要求火电机组在进行电网调峰之时，一定要保证居民的供热质量，这就进一步加大了火电机组调峰的难度。因此，如何有效的进行火电机组电力调峰，并对热网负荷削峰填谷，从而保证供热的品质，对火电厂来说，是需要亟待解决的至关重要的问题。加快能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，提升我国火电运行灵活性，全面提高系统调峰和新能源消纳能力，充分发挥火电灵活性改造在提高系统调峰能力和建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系，促进我国能源结构调整。是我国推进高效智能清洁电力系统建设的重要内容。

现有技术中，火电灵活性改造技术主要针对深度调峰(低电负荷运行)、提高爬坡速率、快速启停、燃料灵活性等方面。相应的解决方案有：

1.热电解耦：通过增加大型储热系统，在调峰困难时段通过储热装置热量参与供热，不起热力短缺；在调峰有裕量的时段储存富裕或者新能源热量。主要有蓄热罐方案，电热锅炉，高、低压旁路抽汽减温减压，低压缸少汽无负荷运行等。

2.低负荷脱硝：给水旁路，烟气旁路，省煤器分级，省煤器热水再循环技术等。

3.优化燃烧器及给水流量的控制策略，提高负荷调节速率：离子燃烧器，火焰监视器，磨煤机改造等。

4.增加稳燃设备：无油点火、微油点火等。

5.汽机改造：汽机旁路减温减压、低压缸改造等。

以上技术虽然能达到一定的调峰作用，但受锅炉、汽机等安全性的问题，无法达到深度调峰的目的。例如，电锅炉技术只是将用电负荷进行内部消耗，再转化为供热，并不节能；低负荷运行会造成脱硫脱硝等系统设备的超标排放。同时，现有的抽汽供热电厂，调峰系统进行电力调峰时还存在供热浪费或者供热不足的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法，在保证机组连续稳定运行，增加新能源消纳的基础上，实现深度调峰。

本发明提供了一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统，包括设于热电联产机组中的太阳能光热加热器及储热水罐，所述热电联产机组包括中压缸及热网加热器，所述储热水罐包括下部冷水出口及上部热水进口；

所述储热水罐的下部冷水出口与所述太阳能光热加热器的进水口及热网加热器的进水口连接，用于向所述太阳能光热加热器及热网加热器供入热网循环水冷水；

所述储热水罐的上部热水进口与所述太阳能光热加热器的出水口及热网加热器的出水口连接，用于将所述太阳能光热加热器及热网加热器加热后的水存储至所述储热水罐上部；

所述储热水罐与一次管网连接，用于向一次管网供入热水；

所述中压缸通过排汽管路与所述热网加热器的蒸汽进口连接，用于通过蒸汽加热热网循环水冷水；

所述太阳能光热加热器用于在非深度调峰时段，加热热网循环水冷水，加热不足部分通过抽取中压缸排汽蒸汽，通过热网换热器加热热网循环水冷水，并将加热后的水储存在所述储热水罐中；

所述储热水罐用于在深度调峰时段，将储热水罐内的热水供至一次管网，以减少中压缸排汽的供热抽汽量，实现热电解耦。

进一步地，所述太阳能光热加热器及热网加热器的进水口分别设有用于调节进水流量的太阳能光热系统循环水泵及热网循环水泵。

进一步地，所述储热水罐选用常压型斜温层储热罐。

进一步地，所述储热水罐的上部及下部设有用于调整和控制储热水罐中斜温层的稳定布水器。

进一步地，所述热电联产机组还包括低压缸、凝汽器、除氧器、低压加热器、精处理器，所述低压缸与所述中压缸及凝汽器连接，所述凝汽器、精处理器、低压加热器、除氧器依次连接，所述除氧器与所述热网加热器连接。

本发明还提供了一种热电联产机组深度调峰的方法，包括：

在热电联产机组中设置太阳能光热加热器和储热水罐；

在非深度调峰时段，利用太阳能光热加热器加热热网循环水冷水，加热不足部分抽取机组中压缸排汽蒸汽供入热网换热器中，通过热网换热器加热热网循环水冷水，并将加热后的水储存在储热水罐中；

在深度调峰时段，按照热电联产机组的特性，随着发电功率的降低，机组供热量也相应减少，此时将储热水罐内的热水供至一次管网，不足的供热量由储热水罐进行补充，实现热电解耦。

借由上述方案，通过热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法，能够在保证机组连续稳定运行，增加新能源消纳的基础上，实现深度调峰。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统的结构示意图。

图中标号：

1-中压缸；2-低压缸；3-凝汽器；4-除氧器；5-低压加热器；6-精处理器；7-热网加热器；8-布水器；9-储热水罐；10-一次管网；11-太阳能光热加热器；12-热网循环水泵；13-太阳能光热系统循环水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统，包括中压缸1；低压缸2；凝汽器3；除氧器4；低压加热器5；精处理器6；热网加热器7；布水器8；储热水罐9；一次管网10；太阳能光热加热器11；12-热网循环水泵；13-太阳能光热系统循环水泵。

其中，中压缸1同时与低压缸2一侧和热网加热器7一侧相连，低压缸2另一侧与凝汽器3一侧相连；凝汽器3另一侧与精处理器6一侧相连；精处理器6另一侧与低压加热器5一侧相连；低压加热器5另一侧与除氧器4相连；中压缸1排汽进入到热网加热器7中，并通过热网加热器7将热网疏水排入除氧器4中，与中压缸1排汽(蒸汽)进行热交换的水由储热水罐9提供，因此，热网加热器7同时与储热水罐9的下部和上部相连，此外，太阳能光热加热器11也同时与储热水罐9的下部和上部相连，进行热交换时，冷水从储热水罐9下部同时泵入热网加热器7和太阳能光热加热器11中，流量分配可通过调整循环泵转速或者设置流量调节阀进行匹配，本实施例通过热网循环水泵12及太阳能光热系统循环水泵进行流量分配，在热网加热器7和太阳能光热加热器11中进行热交换后由热网加热器7和太阳能光热加热器11排出进入储热水罐9的上部；在储热水罐9的上部和下部设置布水器9，用于调整和控制储热水罐9中斜温层的稳定；储热水罐9还与一次管网10相连。

本实施例通过在热电联产机组系统中设置太阳能光热加热器和储热水罐的方式，在不需要参与深度调峰的时段，利用太阳能光热加热器加热储热罐下部排出的冷水，加热不足部分，可以抽取机组中压缸排汽蒸汽进行加热，并将加热后的热水储存在储热水罐中；在深度调峰的时段，将储热水罐内的热水通过水泵供至热网一次网系统，以此充分利用非调峰时段储存的热量，从而大幅减少此时中压缸排汽的供热抽汽量，实现热电解耦。

为了降低系统投资以及提高系统运行安全性，本实施例中的储热水罐9选用常压型斜温层储热罐。此时，冷热工质可同时储存在储热水罐9中，储热水罐9的设计压力为微正压，优选的，储热水罐9中所储热水温度范围为70-98℃，以最大水温98℃时水的压力为储热水罐9的最大承受压力值。

优选的，本发明可应用于采用微油点火系统改造后的热电联产机组。通过对机组完成微油点火系统改造，可实现锅炉低负荷稳燃。此时，锅炉自身低负荷连续运行的能力已接近极限，因此，采用本发明的热电联产机组深度调峰的太阳能光热储热系统及方法，可进一步降低发电负荷并保证机组的连续稳定运行。对本实施例的经过微油点火稳燃系统改造后的单台机组而言，当单台机组投运时，锅炉满足最低稳燃负荷。在确保低压缸2最小冷却流量的前提下，考虑平均工业抽汽流量，可以由中压缸1排汽抽取蒸汽用于加热储热水罐9中的冷水，来弥补光照时间不充足时导致太阳能光伏加热器加热量不足部分，当需要调峰时，储热水罐9储热量优先用于供热，供热需求不足部分通过热电联产机组中压缸1排汽加热热网回水直接供热解决，此时，抽汽工况下发电负荷率可降至25～35％，优选的，发电负荷为30％。

在热电联产机组供热期情况下，根据电网调度指令，进行深度调峰时段，实现热电解耦，按照热电联产机组的特性，随着发电功率的降低，机组供热能力也相应降低，为满足热网热负荷需求，优先采用储热水罐9启动放热过程进行放热，即储热水罐9上部的热水供至一次管网10使用，供热不足部分通过热电联产机组中压缸1排汽加热热网回水直接供热解决，实现热电联产机组热电解耦，可提高热电联产机组深度调峰能力10％。

本发明通过在火电机组系统中设置太阳能光热加热器和热水储热罐系统的方式，在非调峰时段，利用太阳能光热加热器加热热网循环水冷水，加热不足部分可抽取机组中压缸排汽蒸汽，通过热网换热器加热热网冷水，并将加热后的水储存在储热水罐中，在需要参与深度调峰的时段，将储热水罐中的热水供至热网一次网系统，实现深度调峰，同时降低发电负荷并保证机组的连续稳定运行。在整个调峰过程中，运用太阳能光热加热技术和热水储热技术，提升机组上网调峰的能力，节约了机组运行能耗，又有效缓解了清沽能源消耗的困境。在整个调峰过程中，运用太阳能光热加热技术和热水储热技术，提升了热电联产机组上网调峰能力，节约了机组供电煤耗，有效缓解了清洁能源消纳的困难，保证了对清洁能源的合理利用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。