一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，包括火力发电系统、储换热系统和超临界二氧化碳发电系统；火力发电系统与储换热系统通过蒸汽和给水管道连接，由锅炉的蒸汽出口与储换热系统中蒸汽

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统


[0001]本技术属于火力发电
，具体涉及一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统。

技术介绍

[0002]建立以新能源为主体的新型电力系统是实现双碳目标的重要手段，在此基础上未来将有大规模的可再生能源接入电网。有机构预测未来我国可再生能源发电量将逐步提高，2030年可再生能源发电占比将超过50%，2050年将达到70%。在此背景下目前仍然是我国主要电力支撑的燃煤火电机组将面临角色的转变，一方面在大规模新能源接入后的新型电力系统中，火电机组需要更多的承担深度调峰的需求，有效控制新能源弃电率，确保实现碳达峰碳中和的目标；另一方面在大规模新能源接入后的新型电力系统中，火电机组需要转变为容量型电源，在用电高峰时段保障电力的安全供应。
[0003]为实现上述目标，就需要现有的火电机组具备良好的负荷调节能力，尽可能大的增加机组的调峰范围，以适应未来电力系统对火电机组的迫切需求。但目前我国火电机组普遍存在调峰范围较小、灵活性差的问题，纯凝火电机组实际调峰能力一般仅为额定容量的50%左右，供热机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20%左右，无法满足未来新型电力系统对灵活性的要求。为现有火电机组增加储能是一条解决上述问题的有效手段，但如何配置储能系统与现有火电机组结合，以提高机组的调峰负荷范围是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，增加机组调峰负荷范围和灵活性。
[0005]为了实现上述目的，本技术有以下的技术方案：一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，包括火力发电系统、储换热系统和超临界二氧化碳发电系统；所述火力发电系统中设置锅炉、汽轮机和第一发电机；所述储换热系统包括依次连接的冷熔盐储罐、蒸汽
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熔盐换热器、热熔盐储罐和熔盐
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二氧化碳换热器；所述超临界二氧化碳发电系统中设置超临界二氧化碳透平、主压缩机和第二发电机；
[0006]锅炉的蒸汽出入口通过管道连通蒸汽
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熔盐换热器的蒸汽进出口，熔盐
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二氧化碳换热器的二氧化碳出口通过管道连通超临界二氧化碳透平的二氧化碳进口，熔盐
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二氧化碳换热器的二氧化碳入口通过管道连通主压缩机的二氧化碳出口。
[0007]蒸汽
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熔盐换热器的热侧进出口连通锅炉的蒸汽出入口；蒸汽
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熔盐换热器的冷侧入口连接冷熔盐储罐出口，蒸汽
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熔盐换热器的冷侧出口连通热熔盐储罐，熔盐
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二氧化碳换热器的热侧入口连接热熔盐储罐的出口，熔盐
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二氧化碳换热器的热侧出口连接冷熔盐储罐的入口；熔盐
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二氧化碳换热器的冷侧入口连接主压缩机的进口，熔盐
‑
二氧化碳换热器的冷侧出口连接超临界二氧化碳透平的进口。
[0008]火力发电系统至储换热系统的蒸汽管道上、储换热系统至超临界二氧化碳发电系
统的二氧化碳管道上、冷熔盐储罐出口以及热熔盐储罐出口均设置有独立控制的可调节阀门。
[0009]冷熔盐储罐和热熔盐储罐中的换热介质为熔盐。
[0010]所述冷熔盐储罐采用单个或多个冷熔盐储罐串联；所述热熔盐储罐采用单个热熔盐储罐或多个热熔盐储罐串联。
[0011]所述蒸汽
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熔盐换热器和熔盐
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二氧化碳换热器采用单台换热器或多台换热器串联。
[0012]超临界二氧化碳透平的出口连接有主压缩机，主压缩机连接熔盐
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二氧化碳换热器的冷侧入口。
[0013]锅炉的蒸汽出口、冷熔盐储罐的出口、热熔盐储罐的出口以及熔盐
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二氧化碳换热器的冷侧出口均设置温度和压力监测传感器。
[0014]相较于现有技术，本技术具有如下的有益效果：在机组参与电网调峰而需要降低出力时，通过从机组引出部分蒸汽与熔盐换热将部分热量以高温熔盐的形式储存于储换热系统，实现深度调峰同时将部分热量存储；在机组参与电网调峰需要增加出力时，火电机组满负荷发电，同时将高温熔盐中的热量转移至二氧化碳介质，推动超临界二氧化碳透平做功发电，实现超发顶峰。本技术通过增加储热系统实现机炉解耦，大幅增加了机组的调峰负荷范围，使机组兼具深度调峰和向上顶峰的能力。系统顶峰的增容汽轮机采用超临界二氧化碳为工质，效率较高，占地较小。
附图说明
[0015]图1本技术一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统的结构示意图；
[0016]附图中：1
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锅炉；2
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汽轮机；3
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第一发电机；4
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蒸汽
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熔盐换热器；5
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熔盐
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二氧化碳换热器；6
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冷熔盐储罐；7
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热熔盐储罐；8
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超临界二氧化碳透平；9
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主压缩机；10
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第二发电机；11
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第一阀门；12
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第二阀门；13
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第三阀门；14
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第四阀门。
具体实施方式
[0017]下面结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。
[0018]参考图1，本技术提供一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，包括火力发电系统、储换热系统和超临界二氧化碳发电系统；所述火力发电系统中设置锅炉1、汽轮机2和第一发电机3；所述储换热系统包括依次连接的冷熔盐储罐6、蒸汽
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熔盐换热器4、热熔盐储罐7和熔盐
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二氧化碳换热器5；所述超临界二氧化碳发电系统中设置超临界二氧化碳透平8、主压缩机9和第二发电机10；锅炉1的蒸汽出入口通过管道连通蒸汽
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熔盐换热器4的蒸汽进出口，熔盐
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二氧化碳换热器5的二氧化碳出口通过管道连通超临界二氧化碳透平8的二氧化碳进口，熔盐
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二氧化碳换热器5的二氧化碳入口通过管道连通主压缩机9的二氧化碳出口；锅炉1的蒸汽出口、冷熔盐储罐6的出口、热熔盐储罐7的出口以及熔盐
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二氧化碳换热器5的冷侧出口均设置温度和压力监测传感器。
[0019]参见图1，本技术的一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统包括火力发电系统、储换热系统和超临界二氧化碳发电系统；其中火力发电系统包括锅炉1、汽轮机2和第一发电机3；储换热系统包括冷熔盐储罐6、热熔盐储罐7、蒸汽
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熔盐换热器4和熔盐
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二氧
化碳换热器5；超临界二氧化碳发电系统包括超临界二氧化碳透平8、主压缩机9和第二发电机10；火力发电系统与储换热系统通过蒸汽和给水管道连接，由锅炉1的蒸汽出口与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，其特征在于：包括火力发电系统、储换热系统和超临界二氧化碳发电系统；所述火力发电系统中设置锅炉（1）、汽轮机（2）和第一发电机（3）；所述储换热系统包括依次连接的冷熔盐储罐（6）、蒸汽
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熔盐换热器（4）、热熔盐储罐（7）和熔盐
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二氧化碳换热器（5）；所述超临界二氧化碳发电系统中设置超临界二氧化碳透平（8）、主压缩机（9）和第二发电机（10）；锅炉（1）的蒸汽出入口通过管道连通蒸汽
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熔盐换热器（4）的蒸汽进出口，熔盐
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二氧化碳换热器（5）的二氧化碳出口通过管道连通超临界二氧化碳透平（8）的二氧化碳进口，熔盐
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二氧化碳换热器（5）的二氧化碳入口通过管道连通主压缩机（9）的二氧化碳出口。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电耦合火电机组系统，其特征在于：蒸汽
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熔盐换热器（4）的热侧进出口连通锅炉（1）的蒸汽出入口；蒸汽
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熔盐换热器（4）的冷侧入口连接冷熔盐储罐（6）出口，蒸汽
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熔盐换热器（4）的冷侧出口连通热熔盐储罐（7），熔盐
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二氧化碳换热器（5）的热侧入口连接热熔盐储罐（7）的出口，熔盐
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二氧化碳换热器（5）的热侧出口连接冷熔盐储罐（6）的入口；熔盐
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二氧化碳换热器（5）的冷侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智博，王海霞，苑晔，宋江文，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：