一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统技术方案

一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，该系统包括发电机组、高压电极锅炉、相变蓄热设备和控制系统；发电机组出线母线与隔离变压器相连，降压变压器与高压电极锅炉接线端子相连，同时，降压变压器还与相变蓄热设备的高压开关柜开关相连；相变蓄热设备的换热器出水口与集水器相连，高压电极锅炉板式换热器出水口也与同一集水器相连；本申请具体的有益效果是：系统充分利用相变蓄热设备蓄热能力强，高压电极锅炉响应速度快，无极调节的特性，以高效、节能为目标，在高压电极锅炉和相变蓄热系统之间灵活切换，减少燃煤的使用、污染物的排放并达到深度调节的目的。

A kind of peak load regulating heating system of large scale water tank electrode water boiler combined with phase change heat storage

【技术实现步骤摘要】
一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统
本专利技术涉及一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统。特别涉及电极水锅炉，相变蓄热设备，其属于锅炉供暖及电网调峰领域。
技术介绍
中国随着科技日新月异的变化，能源的消耗日益增加且依然以化石能源为主，一方面，风电、太阳能等新能源技术快速发展，但是因为其发电的不确定性对电网的调度带来了极大的困难。另一方面，传统火电厂除了需要承担供应电力的任务，还需要对所在地区提供供暖。在我国的东北、华北、西北地区，由于以热定电，弃风、弃光、弃核现象严重，发电调节灵活性差等各种原因，导致了能源的极大浪费。日常用电的不平衡性导致了电网运行过程中存在着用电高峰期和用电低谷期，根据统计，发电低谷出现在夜间10时至次日凌晨6时左右，低谷时段持续时间约为10小时，这段时间用电需求较低，发电量也相应降低。但由于夜间的温度低，供暖的需求很大，目前国内热电联产机组的供热能力和发电量成正比，因此会形成发电与供暖的矛盾问题，为了在保证供暖的情况下，又维持了电网供求的平衡，如何解决夜间多余电量的消耗问题，是非常迫切的问题。针对电厂调峰项目，现有技术应用案例有“固体电蓄热调峰”“电极锅炉配大型储热水罐调峰”两种调峰方式；单独采用相变蓄热进行调峰，最大的缺点就是初投资较高，由于相变蓄热设备采用相变蓄热砖，纳米保温材料等高科技材料，材料成本较高，若完全采用相变蓄热设备进行调峰，投资成本巨大。单独采用电极式锅炉配储热水罐进行调峰，缺点是若要达到调峰要求，将需要超大型储热水罐，占地面积巨大，投资建设超大型储热水罐，将大大增加投资成本及占地面积。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，该系统包括发电机组、高压电极锅炉、相变蓄热设备和控制系统(控制系统连接换热器、相变蓄热设备、高压电极锅炉)；发电机组出线母线与隔离变压器相连，降压变压器与高压电极锅炉接线端子相连，同时，降压变压器还与相变蓄热设备的高压开关柜开关相连；相变蓄热设备的换热器出水口与集水器相连，高压电极锅炉板式换热器出水口也与同一集水器相连；相变蓄热装置出水温度高，电极锅炉出水温度低，两者在集热水器混合，集热器通过供水管与供暖管网的供热首站出口管道相连(供热首站一次侧为电厂供给的热蒸汽，二次侧为一次循环水，集热器出口供水管道与供热首站二次侧出口管道相连。)，进入城市供暖管网；供暖管网的供暖回水通过回水管进入分水器，分水器通过管道分别与相变蓄热换热器的入水口及高压电极锅炉的板式换热器的入水口相连。本专利技术利用热电厂现有条件，通过电热转化，将多余电能消耗以达到调峰目的，同时满足当前供热需求。高压电极锅炉与相变蓄热设备的总装机容量不能大于机组容量的50％。设备容量＝机组小稳定出力-厂用电。该设备容量是高压电极锅炉与相变蓄热设备的总容量，机组最小稳定出力(技术最小出力)是指在满足锅炉稳定燃烧的情况下，发电机组安全运行的最小稳定的发电能力，是火力发电厂的一项重要指标。厂用电系统是指由机组高、低压厂变和停机/检修变及其供电网络和厂用负荷组成的系统。供电范围包括主厂房内厂用负荷、输煤系统、脱硫系统、除灰系统、水处理系统、循环水系统等，一般为装机总量的7％-12％。一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热方法，其特征在于：该方法步骤如下：第一步：确定高压电极锅炉和相变蓄热装置的容量；第二步：分别设定高压电极炉和相变蓄热设备的控制策略；并根据实际运行当中AGC指令或值长调度指令，依据设定好的控制策略，对各设备的启停进行控制，进而实现调峰供热。第一步中根据电厂在安全运行的最低负荷时的供热缺口确定电极锅炉的容量(因为相变蓄热设备建设成本高，无水罐的电极锅炉成本低，二者的供热能力加一起等于供热缺口。但是因为不同电厂的装机不同，两种设备的安装容量也不同。)；根据不同地区的调峰政策以及电厂安全运行的最小出力，确定相变蓄热装置的容量。(例：电厂发电机组100MW的容量，最低运行方式40％，则增加的储能调峰容量40MW，单独利用相变蓄热装置或点击锅炉都可以满足深度调峰条件，如果单独安装相变蓄热装置较多，会成本上升，对经济性会造成影响。若只利用电极锅炉调峰需要增加水罐，同样会导致成本及后期运行费用的增加。)第二步中的调峰供热的优先级别设定如下：如果存在供热缺口，则电极锅炉优先启动补足供热缺口；启动电极锅炉后不能满足调峰需求，则再启动相变蓄热设备；反之，如果不存在供热缺口，则相变蓄热设备优先启动，消耗电量进行调峰蓄热；启动相变蓄热设备后不满足调峰，再启动电极锅炉辅助调峰。第二步中的调峰供热时，热电厂在接收到调峰指令之后，按照电厂本身自我调峰的策略减少发电机出力，直至使得发电机机组减负荷到机组最小稳定出力(技术最小出力)；如果上述操作导致供热负荷产生缺口；那么按照预先设定的控制策略先启动高压电极锅炉补足供热缺口，在启动高压电极锅炉时，多台电极锅炉的容量是保持一致的，(每一组中有一台相变蓄热装置和一台电极锅炉，共安装N组，根据供热缺口，启动m台电极锅炉(m<N)。)根据实际的供热负荷缺口的大小来依照顺序依次启动高压电极锅炉，当补足供热缺口以后，则不再启动后续的电极锅炉。使电极锅炉系统出现供热缺口时再最短时间内响应，消耗电量的同时，补足调峰导致的供热缺口。调峰指令之后控制系统计算发电机组的运行负荷值、高压电极锅炉以及相变蓄热设备组成的系统的负荷值，使三者的负荷值先后满足如下要求，首先满足：电网发电机组的供热量及相变蓄热系统的供热量之和与热网用户需热量平衡；其次满足：发电机组的上网电量小于等于电网调度分配电量；同时满足：上网电量及相变蓄热系统的用电量之和与电厂发电机组供电量平衡。在存在供热缺口时，在发电机组负荷和高压电极锅炉系统的负荷值调整完毕之前，先通过相变蓄热系统储存的热量向热网补充供热。控制系统根据需热量和供热量的当前值和变化趋势预判，当发电厂机组和高压电极锅炉供热量超过供暖需求量时，相变蓄热系统启动蓄热模式，消耗电厂或者发电厂机组多余的电量进行蓄热；当电网发电机组和高压电极锅炉供热量不足时，相变蓄热系统自动切换到放热模式，向供热管网供热。系统运行过程中，综合分析热电机组的供热效率损耗、高压电极锅炉的供热效率损耗、蓄热系统的供热效率损耗，在总体电量平衡和热网平衡的前提下，将供热量在热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统之间进行灵活调节，保证系统运行的能量最优。(根据实际需求，相变蓄热装置需要先停换热器循环风机，再停循环水泵。电极锅炉需要先停电极锅炉再停板式换热器一次循环水泵，最后停板换二次循环水泵。所有的热量最终来源是燃煤，最优状态就是在一段时间内，发电机组的燃煤量最小。)优点效果：为了满足电网调峰需求，以及电厂在激烈竞争中的生存需要，深度调峰势在必行，为解决上述现有技术存在的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，其特征在于：该系统包括发电机组、高压电极锅炉(9)和固体蓄热设备(1)；发电机组出线母线与隔离变压器(16)相连，降压变压器与高压电极锅炉(9)接线端子相连，同时，降压变压器还与固体蓄热设备(1)的高压开关柜开关相连；固体蓄热设备的换热器(5)出水口与集水器(7)相连，高压电极锅炉板式换热器(15)出水口也与同一集水器(7)相连；/n集热器通过供水管(18)与供暖管网的供热首站出口管道相连，进入城市供暖管网；供暖管网的供暖回水进入分水器(8)，分水器通过管道分别与相变蓄热换热器(5)的入水口及高压电极锅炉的板式换热器的入水口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，其特征在于：该系统包括发电机组、高压电极锅炉(9)和固体蓄热设备(1)；发电机组出线母线与隔离变压器(16)相连，降压变压器与高压电极锅炉(9)接线端子相连，同时，降压变压器还与固体蓄热设备(1)的高压开关柜开关相连；固体蓄热设备的换热器(5)出水口与集水器(7)相连，高压电极锅炉板式换热器(15)出水口也与同一集水器(7)相连；
集热器通过供水管(18)与供暖管网的供热首站出口管道相连，进入城市供暖管网；供暖管网的供暖回水进入分水器(8)，分水器通过管道分别与相变蓄热换热器(5)的入水口及高压电极锅炉的板式换热器的入水口相连。


2.根据权利要求1所述的一种大型无水罐电极水锅炉联合相变蓄热的调峰供热系统，其特征在于：设备容量＝机组小稳定出力-厂用电。


3.一种大型无水罐电极水锅炉联合固体蓄热的调峰供热方法，其特征在于：该方法步骤如下：
第一步：确定高压电极锅炉和固体蓄热装置的容量；
第二步：分别设定高压电极炉和固体蓄热设备的控制策略；并根据实际运行当中AGC指令或值长调度指令，依据设定好的控制策略，对各设备的启停进行控制，进而实现调峰供热。


4.根据权利要求3所述的调峰供热方法，其特征在于：第一步中根据电厂在安全运行的最低负荷时的供热缺口确定电极锅炉的容量根据调峰政策以及电厂安全运行的最小出力，确定固体蓄热装置的容量。


5.根据权利要求4所述的调峰供热方法，其特征在于：第二步中的调峰供热的优先级别设定如下：如果存在供热缺口，则电极锅炉优先启动补足供热缺口；启动电极锅炉后不能满足调峰需求，则再启动固体蓄热设备；反之，如果不存在供热缺口，则固体蓄热设备优先启动，消耗电量进行调峰蓄热；启动固体蓄热设备后不满足调峰，再启动电极锅炉辅助调峰。

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【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆杞，刘军，付启桐，唐萌，陈雷，姜立兵，邢作霞，高玉章，赵奇志，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，国家电网有限公司，辽宁中绿能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21