基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂和调峰方法技术

本发明专利技术公开一种基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂。热电厂由过热蒸汽锅炉、抽背式汽轮机、发电机、汽动给水泵、除氧器、一/二号高压加热器、轴封/补水加热器、中/低压供热母管、中/低压蒸汽减温装置、热电厂监控调峰中心组成。热电厂在满足热负荷基础上，利用机炉的有限调峰能力，基于热电错峰参与电网调峰；借助热网的储热特性，拉开热电耦合关系，实施电网的进一步调峰。“以热定电”模式改变为热电协调模式‑‑基于热电错峰和热网储热特性参与电网调峰；有助于缓解省调电网调峰容量的匮乏。基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂，立足既有设备、沿袭现有流程；无需二次装备投资、二次人员培训。

Thermal power plant and peak shaving method based on thermal power staggering and heat storage in power grid

The invention discloses a thermal power plant with peak load regulation based on thermoelectric peak shifting and heat storage network. The thermal power plant consists of superheated steam boiler, backwash steam turbine, generator, steam feed water pump, deaerator, one / two high pressure heater, shaft seal / water supplement heater, medium / low pressure heating mother tube, medium / low pressure steam temperature reducing device, and thermoelectric plant monitoring peak center. On the basis of the heat load, the thermal power plant takes advantage of the limited peak regulating capacity of the machine, and takes part in the peak adjustment of the power grid based on the thermal peak of the heat and power, and draws the heat power characteristics of the heat network to pull the thermoelectric coupling relationship and carry out the further peak adjustment of the power grid. It is helpful to alleviate the lack of peak regulating capacity of the provincial power grid. The thermal power plant based on the thermal peak and heat storage in the power grid is based on the existing equipment and the existing process; there is no need for two equipment investment and two personnel training.

【技术实现步骤摘要】
基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂和调峰方法
本专利技术属热电联产的技术范畴；特别是指面向产业聚集区的工业热用户，基于热电的错峰负荷和热网的储热，参与电网调峰的热电厂和调峰方法。
技术介绍
我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，在可预见的时间内必将维系以煤为主的发电方式。能源生产消费的可持续发展，有赖于供给侧可再生低碳能源的开发；亦企盼需求侧的高效低污染技术。现有技术条件下，锅炉、汽轮机、发电机的能效≥94.8％、90％、99％；综合能效≥84.4％。传统火电因“冷源损失”，实际综合能效≤45％。热电联产基于热能梯级利用的先进理念，是一种兼顾电能和热能的高能效生产方式：高品位热能发电，低品位热能供热；因此，火电的“冷源损失”终成明日黄花；热电综合能效≈85％，供热成本≈25元/GJ(燃煤≥60元/GJ，天然气≥96元/GJ)。伴随新能源和热电厂的陆续投产，电网负荷的峰谷差不断加大，调峰异常困难。“三北”地区电网以煤电为主，热电在燃煤机组中占比大，水电资源匮乏。冬季夜间是供暖热负荷高峰，电负荷低谷；热电耦合导致电出力居高不下，又遇风电大发；难觅保供热、保电网安全和保新能源消纳的万全之策。2015年，“三北”弃风弃光电量超300亿kW-h；67％弃风出现在供暖期，其中80％又集中低谷时。众多学者立足“三北”热电厂，提出参与电网调峰的解决方案，方案的核心思想是热电解耦；具体技术手段有四：配置蓄热罐、电蓄热锅炉或热泵，主蒸汽减温减压供热、抽凝背机。其它如调峰供热锅炉、燃气-蒸汽联合循环调峰机组，其思想精髓还是热电解耦。前者定位热电的调峰/谷双向调节，后者是单一的供热调峰。上述“方案”取得局部进展，但缺乏大规模工程的成功案例。“东部”地区热电厂有别于“三北”。首先，用户不同；浙江、广东等地的热电联产机组，服务对象基本是产业聚集区的企业。其次，产业聚集区企业的相似生产工艺决定供热参数和负荷。另一方面，浙江电网的调峰窘况较“三北”有过之而无不及；故浙江热电厂参与电网调峰的必要性不逊“三北”。如果说改革开放初期电力缺口大，调峰的潜台词内涵是提高电网峰值；那么今日所谓的调峰，更多是指下调电网谷值---给风、光、潮汐等新能源腾出消纳空间。浙江省内可调电源(水/火电)比例逐年下降：2010年80％，2015年63％，2020年≤51％；浙江未来电源以区外来电，区内核、风、光、潮汐电为主，不再发展常规煤电。浙江电网是“西电东送”的受端电网之一，特高压采用送端盈余的“直线”或“反调峰”输电调度模式，加重了受端浙江电网的低谷调峰压力。2020年，浙江“三交”和“三直”特高压建成，特高压落点覆盖浙江全境，浙江区外受电能力3700万千瓦，占电网统调负荷40％；2020年，浙江风电装机1000万千瓦，光伏1500万千瓦。显然，浙江可调电源的比例将继续下降，省网统调的调峰作业“亚力山大”，尤其是低谷调峰面临的压力，这与“三北”电网的窘况殊途同归。考量核电的经济性和安全性，基荷运行为行业惯例；调峰压力下的浙江电网反弹琵琶，中国首台第三代的三门核电，寿期前段90％按“15-1-7-1”(15h基荷、1h下调至50％基荷、7h50％基荷、1h上调回基荷)运行--参与电网低谷调峰。目前，成熟的双向调峰是抽水蓄能电站；2020年，省抽水蓄能规划750万千瓦；遗撼的是，仅长龙山210万千瓦开工。天荒坪抽水蓄能电站的调峰容量3690MW，2006～2014年发电抽水启动2820～3751次，约2次/台·日；运行时间12787～14965h，5.8～6.8h/台·日；全球最忙电站，没有之一。2015年12月,浙江电网统调最高用电负荷5841万kW，统调最大峰谷差2217kW，年最大峰谷差率0.47；2020年，年最大预计峰谷差率≥52％。借鉴“三北”热电厂参与电网调峰的成果，结合浙江热电厂的特点，设计调峰解决方案。配置蓄热罐，涉及额外的场地投资和供热系统的复杂化；配置电蓄热锅炉，北京的电代煤对浙江而言过于奢侈；主蒸汽减温减压供热、抽凝背机，受锅炉、汽轮机、发电机的结构、材料、热工机理制约，代价不菲、可调范围有限。因此，全盘克隆“三北”成果，此路不通；但“三北”热电解耦进行调峰的思想精华弥足珍贵。浙江热电厂服务产业聚集区企业，企业的生产工艺相似；故热电联产机组的热负荷与省调电网的电负荷往往存在错峰现象，热电负荷的“错峰”给电网调峰创造了绝佳的条件。此外，热电厂大多需经十余公里的管线，以中/低压蒸汽的形式向用户供热，且蒸汽的热工参数允许在一定范围内波动；利用供热管网的热惯性、热迟滞性，借助热网的储热特性实施电网调峰。热电厂参与电网调峰较有代表性的知识产权成果综述如下：·专利技术专利“一种电力调峰热电冷联供运行方法及其装置”(ZL00134616.4)，提出通过蓄热器平衡因热电联产机组参与电力调峰运行引起的制热、制冷负荷之间的供需差异；将“以热定电”运行模式变为电力调峰运行。·专利技术专利“背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统及方法”(ZL201510066753.7)，提出热电联产结合绝热压缩空气的储能系统，用电低谷时压缩空气储能装置将多余电能压缩存储，用电高峰时压缩空气膨胀发电。·专利技术专利“利用供热时滞性实现热电机组参与系统调峰调度的方法”(申请号201511024034.5)，提出利用供热时滞性，在不影响生活需要的前提下，解决热电机组不参与调峰或参与调峰容量小为电网调峰带来的难题。·专利技术专利“热电解耦调峰系统”(申请号201710481055.2)，提出启动电锅炉和循环水热泵将电能转化为热能送入热力管网，消纳弃风弃光调峰电量；热电厂可完全热电解耦，使热电厂的纯凝运行深度调峰成为可能。上述知识产权成果有参考价值；但是根据浙江等东部地区热电厂特点进行电网调峰的探索缺位，存在局限；因此，有必要作进一步的创新设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂和方法。基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂，其特征在于热电厂由过热蒸汽锅炉、抽背式汽轮机、发电机、汽动给水泵、除氧器、一号高压加热器、二号高压加热器、轴封加热器、补水加热器、中压供热母管、低压供热母管、中压蒸汽减温装置、低压蒸汽减温装置、热电厂蒸汽管线、热电厂给水管线、热电厂监控调峰中心组成，过热蒸汽锅炉的型号NG-500/10.1-M，抽背式汽轮机的型号EHNG71/63/160，发电机的型号50WX18Z-054LLT、功率50MW；热电厂蒸汽管线包括锅炉至汽轮机管线、一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线、二级抽汽至一号高压加热器管线、三级抽汽至二号高压加热器管线、汽轮机至汽动给水泵管线、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线、汽动给水泵至补水加热器管线、轴封漏气至轴封加热器管线、汽轮机至低压蒸汽减温装置管线；热电厂给水管线包括化学除盐水罐至轴封加热器管线、轴封加热器至补水加热器管线、补水加热器至除氧器管线、除氧器至汽动给水泵管线、汽动给水泵至二号高压加热器管线、二号高压加热器至一号高压加热器管线、一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线、一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线、二号高压加热器至除氧器疏水管线、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂，其特征在于，热电厂由过热蒸汽锅炉(101)、抽背式汽轮机(102)、发电机(103)、汽动给水泵(104)、除氧器(105)、一号高压加热器(106)、二号高压加热器(107)、轴封加热器(108)、补水加热器(109)、中压供热母管(111)、低压供热母管(112)、中压蒸汽减温装置(121)、低压蒸汽减温装置(122)、热电厂蒸汽管线、热电厂给水管线、热电厂监控调峰中心组成，过热蒸汽锅炉(101)的型号NG‑500/10.1‑M，抽背式汽轮机(102)的型号EHNG71/63/160，发电机(103)的型号50WX18Z‑054LLT、功率50MW；热电厂蒸汽管线包括锅炉至汽轮机管线(200)、一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线(201)、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线(202)、二级抽汽至一号高压加热器管线(203)、三级抽汽至二号高压加热器管线(204)、汽轮机至汽动给水泵管线(205)、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线(206)、汽动给水泵至补水加热器管线(207)、轴封漏气至轴封加热器管线(208)、汽轮机至低压蒸汽减温装置管线(209)；热电厂给水管线包括化学除盐水罐至轴封加热器管线(300)、轴封加热器至补水加热器管线(301)、补水加热器至除氧器管线(302)、除氧器至汽动给水泵管线(304)、汽动给水泵至二号高压加热器管线(305)、二号高压加热器至一号高压加热器管线(306)、一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线(307)、一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线(308)、二号高压加热器至除氧器疏水管线(309)、轴封加热器至补水加热器疏水管线(321)、补水加热器至除氧器疏水管线(303)。过热蒸汽锅炉(101)经抽背式汽轮机(102)带动发电机(103)发电，发电机(103)产生的电力接入电网；抽背式汽轮机(102)与汽动给水泵(104)相连，轴封加热器(108)经补水加热器(109)、除氧器(105)、汽动给水泵(104)、二号高压加热器(107)、一号高压加热器(106)与过热蒸汽锅炉(101)相连，中压供热母管(111)与中压蒸汽减温装置(121)相连，低压供热母管(112)与低压蒸汽减温装置(122)相连；抽背式汽轮机(102)排气一分为二，一路低品位热能的蒸汽驱动汽动给水泵(104)做功，提供过热蒸汽锅炉(101)给水系统的动力；抽背式汽轮机(102)设置三级抽汽，第一级抽汽经中压蒸汽减温装置(121)调节蒸汽参数、使中压蒸汽减温装置(121)输出的中压蒸汽热工参数达标、并通过中压供热母管(111)为中压蒸汽工业用户供热，第二级抽汽、第三级抽汽加热过热蒸汽锅炉(101)给水，抽背式汽轮机(102)排气的另一路、经低压蒸汽减温装置(122)调节蒸汽参数、使低压蒸汽减温装置(122)输出的低压蒸汽热工参数达标、通过低压供热母管(112)为低压蒸汽工业用户供热；中压供热母管压力2.6‑3.0Mpa、温度280‑300℃，低压供热母管压力0.68‑0.84Mpa、温度250‑280℃；热电厂的热、电参数，执行器状态通过传感器、变送器、控制器接入热电厂监控调峰中心，热电厂监控调峰中心与省电网的统调中心相连；热电厂在满足热负荷基础上，实施基于热电错峰的电网调峰；借助热网的储热特性，实施电网的进一步调峰。...

【技术特征摘要】
1.一种基于热电错峰和热网储热的参与电网调峰热电厂，其特征在于，热电厂由过热蒸汽锅炉(101)、抽背式汽轮机(102)、发电机(103)、汽动给水泵(104)、除氧器(105)、一号高压加热器(106)、二号高压加热器(107)、轴封加热器(108)、补水加热器(109)、中压供热母管(111)、低压供热母管(112)、中压蒸汽减温装置(121)、低压蒸汽减温装置(122)、热电厂蒸汽管线、热电厂给水管线、热电厂监控调峰中心组成，过热蒸汽锅炉(101)的型号NG-500/10.1-M，抽背式汽轮机(102)的型号EHNG71/63/160，发电机(103)的型号50WX18Z-054LLT、功率50MW；热电厂蒸汽管线包括锅炉至汽轮机管线(200)、一级抽汽至中压蒸汽减温装置管线(201)、中压蒸汽减温装置至中压供热母管管线(202)、二级抽汽至一号高压加热器管线(203)、三级抽汽至二号高压加热器管线(204)、汽轮机至汽动给水泵管线(205)、低压蒸汽减温装置至低压供热母管管线(206)、汽动给水泵至补水加热器管线(207)、轴封漏气至轴封加热器管线(208)、汽轮机至低压蒸汽减温装置管线(209)；热电厂给水管线包括化学除盐水罐至轴封加热器管线(300)、轴封加热器至补水加热器管线(301)、补水加热器至除氧器管线(302)、除氧器至汽动给水泵管线(304)、汽动给水泵至二号高压加热器管线(305)、二号高压加热器至一号高压加热器管线(306)、一号高压加热器至过热蒸汽锅炉管线(307)、一号高压加热器至二号高压加热器疏水管线(308)、二号高压加热器至除氧器疏水管线(309)、轴封加热器至补水加热器疏水管线(321)、补水加热器至除氧器疏水管线(303)。过热蒸汽锅炉(101)经抽背式汽轮机(102)带动发电机(103)发电，发电机(103)产生的电力接入电网；抽背式汽轮机(102)与汽动给水泵(104)相连，轴封加热器(108)经补水加热器(109)、除氧器(105)、汽动给水泵(104)、二号高压加热器(107)、一号高压加热器(106)与过热蒸汽锅炉(101)相连，中压供热母管(111)与中压蒸汽减温装置(121)相连，低压供热母管(112)与低压蒸汽减温装置(122)相连；抽背式汽轮机(102)排气一分为二，一路低品位热能的蒸汽驱动汽动给水泵(104)做功，提供过热蒸汽锅炉(101)给水系统的动力；抽背式汽轮机(102)设置三级抽汽，第一级抽汽经中压蒸汽减温装置(121)调节蒸汽参数、使中压蒸汽减温装置(121)输出的中压蒸汽热工参数达标、并通过中压供热母管(111)为中压蒸汽工业用户供热，第二级抽汽、第三级抽汽加热过热蒸汽锅炉(101)给水，抽背式汽轮机(102)排气的另一路、经低压蒸汽减温装置(122)调节蒸汽参数、使低压蒸汽减温装置(122)输出的低压蒸汽热工参数达标、通过低压供热母管(112)为低压蒸汽工业用户供热；中压供热母管压力2.6-3.0Mpa、温度280-300℃，低压供热母管压力0.68-0.84Mpa、温度250-280℃；热电厂的热、电参数，执行器状态通过传感器、变送器、控制器接入热电厂监控调峰中心，热电厂监控调峰中心与省电网的统调中心相连；热电厂在满足热负荷基础上，实施基于热电错峰的电网调峰；借助热网的储热特性，实施电网的进一步调峰。2.一种使用如权利要求1所述的热电厂的基于热电错峰参与电网调峰方法，其特征在于，电网的电负荷与热电厂的热负荷存在错峰，热电厂在满足热负荷基础上，利用机炉的有限调峰能力，基于热电错峰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李战铂，冯达，黄懿民，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33