一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，包括固体蓄热电锅炉及其供水管路和蒸汽联络管路、机组调峰控制单元。固体蓄热电锅炉包括固体蓄热砖、调峰调频电加热器、耐高温风机和风水换热器。谷电时期调峰调频电加热器供电来加热固体蓄热砖，非谷电时期耐高温风机将空气抽入固体蓄热电锅炉与固体蓄热砖换热成为热空气。风水换热器用热空气将供水管路的水加热为过热蒸汽，过热蒸汽送入汽轮机内带动发电机发电。本实用新型专利技术的有益效果在于：在用电低谷时段将火电厂的多余电力储存在固体蓄热砖中，在用电高峰时段辅助增加火电厂发电量，从而实现火电厂蓄热调峰调频。

【技术实现步骤摘要】
一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统
本技术涉及能源利用领域，具体涉及一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统。
技术介绍
储能电站是我国可再生能源大规模接入的迫切要求。根据我国《可再生能源发展“十二五”规划》，到2015年，我国风电和太阳能并网装机分别达到1亿千瓦和1500万千瓦；到2020年，风电和太阳能并网装机分别达到2亿千瓦和5000万千瓦。但风能和太阳能等可再生能源固有的间歇性和波动性对电网的冲击很大，导致我国风电和光伏发电未并网比例高，弃风/光严重。如2011年我国风电未并网率达到28％；光伏未并网率达到29％；三北地区平均弃风率约为16％，而2012年的全国总弃风量达200亿kW·h，为2011年的一倍，平均弃风率为20％，局部地区达40％。如果不解决风能和太阳能的大规模接入问题，到2015年和2020年，相当于每年将分别损失3300万吨和7000万吨标准煤。利用储能电站可以实现可再生能源平滑波动、跟踪调度输出、调峰调频等，使可再生能源发电稳定可控输出，满足可再生能源电力大规模接入并网的要求。储能电站是提高常规能源发电与输电效率、安全性和经济性的迫切需要。为了满足电力负荷的要求，当前的发电装机容量与电网容量是按最大需求建设，随着电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行以及电网容量的浪费。2011年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为51.8％，电网负荷利用系数也小于55％。利用储能电站储能可以大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网的输电能力。以2011年为例，如果系统都提高到80％，则可减少2.1亿千瓦的火电装机建设和25％电网容量建设，相当于减少投资1.05万亿元，同时每年节约3000万吨标准煤。近10年来，主要发达国家均启动了电力储能系统的国家级研究计划，包括美国、日本、英国、欧盟和澳大利亚等。预计到2050年，世界电力储能系统的容量将从现在占发电总量的3.0％(128GW)增加到10％～15％，甚至更高。截止2011年，我国储能装机为17GW，约占全国电力总装机的1.6％，远低于世界2.6％的平均水平；到2020年，我国电力储能装机容量需要达到70GW以上，占全国电力总装机容量的4.0％～5.0％。已有储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能(CAES)、蓄热、蓄电池、超导、飞轮和超级电容器等，比较这些储能技术可以发现：除抽水蓄能、压缩空气储能和储热3种物理储能的单机容量可以达到或超过100MW规模外，其它储能技术均在10MW甚至1MW规模以下；也只有这3种物理储能技术成本较低，不超过100美元/kw·h，而且储能寿命较长。常见的中高温蓄热材料有固体蓄热砖、蒸汽、水、导热油、液态金属、空气、熔融盐等，如果能够利用中高温固体蓄热砖，在用电高峰时段，产生高温蒸汽进入汽轮机增加发电量，在用电低谷时段，利用电加热器加热固体蓄热砖实现调峰调频蓄热，就可以实现火电厂的灵活的调峰调频等多种辅助服务。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术旨在提供一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术提供一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，包括固体蓄热电锅炉及其供水管路和蒸汽联络管路、机组调峰控制单元；所述固体蓄热电锅炉包括固体蓄热砖、调峰调频电加热器、耐高温风机、风水换热器；所述调峰调频电加热器利用火电厂调峰或调频富余电力供电来加热所述固体蓄热砖；所述耐高温风机将火电厂电站锅炉的空气抽入所述固体蓄热电锅炉与所述固体蓄热砖换热成为热空气；所述供水管路连接火电厂除氧器或凝汽器，经过低压给水泵增压，将给水或凝结水送入所述风水换热器；所述风水换热器将所述热空气热量传递给所述供水管路，使其供水蒸发成为过热蒸汽；所述蒸汽联络管路将所述固体蓄热电锅炉产生的过热蒸汽送入汽轮机内做功带动发电机发电。进一步的，所述固体蓄热电锅炉内布置的调峰调频电加热器的供电来自发电机出口母线、厂用电母线或升压站后的出厂母线，利用火电厂调峰或调频电力满足调峰调频电加热器的供电。进一步的，所述调峰调频电加热器为布置在固体蓄热砖中的电加热片或电加热丝。进一步的，所述固体蓄热电锅炉产生的过热蒸汽经过蒸汽联络管路送入蓄热小汽轮机，蓄热小汽轮机带动小发电机进行发电，或送入电站锅炉再热器入口、中压缸入口或低压缸入口的任一入口，利用所述固体蓄热电锅炉产生的过热蒸汽在汽轮机内做功带动发电机发电。进一步的，所述蓄热小汽轮机的排汽进入蓄热小汽轮机凝汽器凝结或送入火电厂大凝汽器进行凝结。进一步的，所述调峰调频系统参与火电厂调峰、调频、可中断负荷、黑启动等辅助服务中的任意一种或组合。进一步的，所述固体蓄热电锅炉内还布置高温烟气换热器，连接电站锅炉烟气供回管路，抽取电站锅炉的高温烟气加热固体蓄热砖。进一步的，所述固体蓄热电锅炉内布置有高温蒸汽换热器，连接高温蒸汽管路，利用高温蒸汽加热固体蓄热砖，所述高温蒸汽来自电站锅炉主蒸汽、再热蒸汽或汽轮机抽汽中的任意一种。进一步的，所述固体蓄热砖的蓄热材料包括混凝土、固体镁砖、固体耐热砖、固体耐热砂、沙子、土壤中的任意一种。进一步的，所述固体蓄热电锅炉为单级、两级、三级或多级蓄热；所述单级固体蓄热电锅炉内温度为350度以上。本技术的有益效果在于：1)本技术的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统中，固体蓄热电锅炉通过电加热器利用调峰调频电力实现蓄热，节约能源，可以在用电高峰负荷时段辅助增加火电厂发电量，在用电低谷时段可以将火电厂的多余电力储存在固体蓄热砖中，从而实现火电厂蓄热调峰调频。2)火电厂固体蓄热发电调峰调频系统设置在火电厂中，充分利用现有火电机组设备，不用新建发电机组，投资节省巨大。附图说明图1为本技术实施例1中火电厂固体蓄热发电调峰调频系统的总体示意图；图2为本技术实施例2中的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统的示意图；图3为本技术实施例3中的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统的示意图；图4为本技术实施例4中的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统的工作方法的流程示意图。附图标记1-电站锅炉，2-大汽轮机，3-发电机，4-大凝汽器，5-低压加热器，6-除氧器，7-高压加热器，8-低压给水泵，9-固体蓄热电锅炉，10-调峰调频电加热器,11-蓄热小汽轮机，12-风水换热器,13-高温烟气换热器,14-高温蒸汽换热器,15-机组调峰调频控制单元，16-小发电机，17-耐高温风机，18-固体蓄热砖，19-供水管路，20-蒸汽联络管路，21-蓄热小汽轮机凝汽器。具体实施方式以下将结合附图对本技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围并不限于本实施例。实施例1如图1所示，一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，包括固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，其特征在于，包括固体蓄热电锅炉(9)及其供水管路(19)和蒸汽联络管路(20)、机组调峰控制单元(15)；/n所述固体蓄热电锅炉(9)包括固体蓄热砖(18)、调峰调频电加热器(10)、耐高温风机(17)、风水换热器(12)；/n所述调峰调频电加热器(10)利用火电厂调峰或调频富余电力供电来加热所述固体蓄热砖(18)；/n所述耐高温风机(17)将火电厂电站锅炉(1)的空气抽入所述固体蓄热电锅炉(9)与所述固体蓄热砖(18)换热成为热空气；/n所述供水管路(19)连接火电厂除氧器(6)或凝汽器(4)，经过低压给水泵(8)增压，将给水或凝结水送入所述风水换热器(12)；/n所述风水换热器(12)将所述热空气热量传递给所述供水管路(19)，使其供水蒸发成为过热蒸汽；/n所述蒸汽联络管路(20)将所述固体蓄热电锅炉(9)产生的过热蒸汽送入汽轮机内做功带动发电机发电。/n

【技术特征摘要】
1.一种火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，其特征在于，包括固体蓄热电锅炉(9)及其供水管路(19)和蒸汽联络管路(20)、机组调峰控制单元(15)；
所述固体蓄热电锅炉(9)包括固体蓄热砖(18)、调峰调频电加热器(10)、耐高温风机(17)、风水换热器(12)；
所述调峰调频电加热器(10)利用火电厂调峰或调频富余电力供电来加热所述固体蓄热砖(18)；
所述耐高温风机(17)将火电厂电站锅炉(1)的空气抽入所述固体蓄热电锅炉(9)与所述固体蓄热砖(18)换热成为热空气；
所述供水管路(19)连接火电厂除氧器(6)或凝汽器(4)，经过低压给水泵(8)增压，将给水或凝结水送入所述风水换热器(12)；
所述风水换热器(12)将所述热空气热量传递给所述供水管路(19)，使其供水蒸发成为过热蒸汽；
所述蒸汽联络管路(20)将所述固体蓄热电锅炉(9)产生的过热蒸汽送入汽轮机内做功带动发电机发电。


2.根据权利要求1所述的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，其特征在于，所述固体蓄热电锅炉(9)内布置的调峰调频电加热器(10)的供电来自发电机出口母线、厂用电母线或升压站后的出厂母线，利用火电厂调峰或调频电力满足调峰调频电加热器(10)的供电。


3.根据权利要求1所述的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统，其特征在于，所述调峰调频电加热器(10)为布置在固体蓄热砖(18)中的电加热片或电加热丝。


4.根据权利要求1所述的火电厂固体蓄热发电调峰调频系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，杨豫森，
申请(专利权)人：赫普能源环境科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11