一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法及系统，FCB触发后，汽轮机组由功率控制模式切换至转速控制模式，汽轮机由联合进汽方式切换为中压缸进汽方式；机组转速稳定后可通过熔盐储能模块提供蒸汽，维持汽轮机孤岛运行；FCB动作后，关闭熔盐储能模块至除氧器的管路，连通熔盐储能模块至凝汽器的管路；通过高压旁路管道和再热冷段管道向熔盐储能模块释放高温蒸汽；延时Δt秒停止向熔盐储能模块中输送再热热段蒸汽、中压缸排汽以及锅炉给水；Δt根据不同机组的热惯性及试验结果进行确认；对多路汽源进行合理分配，优化了热力发电系统与熔盐储能模块的配汽方式，在实现孤岛运行功能的基础上充分利用熔盐储能模块降低FCB动作过程蒸汽的热损耗。低FCB动作过程蒸汽的热损耗。低FCB动作过程蒸汽的热损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统及方法


[0001]本专利技术涉及熔盐储能，具体为一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，部分地区出台坚强局部电网规划建设实施方案，要求选定一批电源保障点作为重要负荷中心，重点提升在极端状态下的电力供应保障能力，具备孤岛运行功能。按照常规解决思路，主要针对热力系统设备侧(如旁路系统、汽源切换、PCV阀等)与自动控制系统进行FCB(Fast Cut Back)功能改造、以期实现火电机组孤岛运行。由于突发故障，机组立即失去全部负荷，FCB是在机组悬于全停边缘的瞬间进行快速控制，机、炉、电所有自动控制系统都要在极短时间内对控制方式、过程调节作出准确的协调反应，因此FCB功能可靠性无法完全保证。另外熔盐储能(储热)技术广泛应用于与火电机组的耦合，在实现机组深度调峰、调频、构建卡诺电池储能电站、应用退役机组改造方面具有巨大的市场空间。
[0003]现有机组FCB改造的储能方案大多采用电池储能，主要受限于电池储能无法忽视的安全性问题以及高成本，因此难以推广。现有采用熔盐储能解决孤岛运行的方案重点在电气接线方式、熔盐与热力系统的配汽方面研究。对耦合熔盐储能的火电机组在发生FCB的瞬态切换时储能模块的运行方法、汽轮机的控制方式、以及储能与释能阶段汽源如何保持热备状态未充分考虑。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统及方法，充分考虑耦合熔盐储能的火电机组在发生FCB的瞬态切换时储能模块的运行方法、汽轮机的控制方式以及储能与释能阶段汽源保持热备状态的方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法，FCB触发后，汽轮机组由功率控制模式切换至转速控制模式，汽轮机由联合进汽方式切换为中压缸进汽方式；机组转速稳定后可通过熔盐储能模块提供蒸汽，维持汽轮机孤岛运行；
[0006]FCB动作后，熔盐储能模块至除氧器的管路自动关闭，连锁开启熔盐储能模块至凝汽器的管路；熔盐储能模块回收通过高压旁路进入再热冷段管道的主蒸汽的热量；FCB触发后延时Δt秒停止向熔盐储能模块中输送再热热段蒸汽、中压缸排汽以及锅炉给水；Δt根据不同机组的热惯性及FCB动态试验结果进行确认。
[0007]正常运行阶段的储汽方法：从末级高加水侧向熔盐储能模块提供给水，所述给水在熔盐系统中吸收热量后成为过热蒸汽，生成的过热蒸汽最终送至熔盐储能模块供汽母管，逐渐升压至满足FCB工况下中压缸进汽参数设定值p
set
。
[0008]熔盐储能模块供汽母管防冷凝方法：当熔盐储能模块供汽母管压力p
A
低于熔盐储能模块供汽母管设定值p
set
时，防冷凝调节阀维持最低开度5％保持不变；
[0009]当供汽母管压力p
A
高于供汽母管设定值p
set
时，防冷凝调节阀投入自动，调节供汽母管压力值为p
set
。
[0010]当疏水器前温度低于p
A
对应的饱和温度时，冷凝报警装置发出声光报警。
[0011]运行阶段熔盐加热具体为：熔盐储能模块与现有热力发电系统的抽汽换热后，再进一步通过电加热器提温将热量存储于熔盐中，所述抽汽放热后正常工况时进入除氧器，FCB动作工况时进入凝汽器。
[0012]本专利技术还提供一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统，包括现有热力发电系统、抽汽母管、供汽母管以及熔盐储能模块；抽汽母管连接熔盐储能模块的吸热回路，所述吸热回路还连接热力发电系统的凝汽器和除氧器；熔盐储能模块的过热蒸汽出口依次连接供汽母管和现有热力发电系统的汽轮机中压缸进口，现有热力发电系统的末级高压加热器连接熔盐储能模块的放热回路，现有热力发电系统中高压旁路阀的阀后管道连接抽汽母管，中压缸排汽阀的阀前管道连接抽汽母管；再热热段蒸汽管道还连接熔盐储能模块的吸热回路。
[0013]熔盐储能模块包括低温熔盐储罐和高温熔盐储罐，低温熔盐储罐至高温熔盐储罐的管路为吸热回路，所述吸热回路中沿熔盐流向依次设置低温熔盐泵、第一熔盐换热器、第二熔盐换热器以及电加热器，高温熔盐储罐至低温熔盐储罐的管路为放热回路，所述放热回路中沿着熔盐流向依次设置高温熔盐泵、第三熔盐换热器以及第四熔盐换热器。
[0014]抽汽母管的出口连接第一熔盐换热器的热侧入口，第一熔盐换热器的热侧出口连接凝汽器或除氧器；第一熔盐换热器的热侧出口至凝汽器和除氧器均设置关断阀，且所述关断阀互为连锁控制；再热热段蒸汽管道连接第二熔盐换热器的热侧入口，第二熔盐换热器的热侧出口连接抽汽母管入口，再热热段蒸汽管道至第二熔盐换热器的热侧入口依次设置逆止阀和气动调节阀。
[0015]第四熔盐换热器的冷侧入口连接末级高压加热器的出口，第三熔盐换热器的冷侧出口连接供汽母管，供汽母管至汽轮机中压缸进口的管路上依次设置逆止阀和抽汽调节阀。
[0016]供汽母管还连接第二熔盐换热器的热侧入口，供汽母管至第二熔盐换热器的热侧入口依次设置气动调节阀和逆止阀；供汽母管至汽轮机中压缸的管路上设置疏水器，用于防冷凝、保证供汽母管始终处于热备用状态。
[0017]中压缸排汽阀的阀前管道与抽汽母管间设置加热调节阀。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术所述方法优化热力发电系统与熔盐储能模块的配汽方式，在实现孤岛运行功能的基础上充分利用熔盐储能模块降低FCB动作过程蒸汽的热损耗；对多路汽源进行合理分配，一是可以降低设备改造费用，二是对不同差异的汽源进行混合后送入换热设备，提高换热效率；提供一种机组发生FCB工况瞬态切换时储能模块的运行方法，为后续机组改造、系统优化、控制方式优化等提供有益的参考。
[0020]进一步的，充分考虑了供汽母管的防冷凝措施，可全天候长周期提供热备汽源，提高机组孤岛运行的可靠性。
[0021]本专利技术所述系统通过在熔盐储能模块与现有热力发电系统之间设置供汽母管与抽汽母管，对多路汽源进行合理分配，可以降低设备改造费用，对不同差异的汽源进行混合
后送入换热设备，使得不同汽源都能得到更合理的应用，提高换热效率。
附图说明
[0022]图1为一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行的系统图。
[0023]图中：1
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锅炉，2
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汽轮机高压缸，3
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汽轮机中压缸，4
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汽轮机低压缸，5
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发电机，6
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凝汽器，7
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除氧器，8
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给水泵，9
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末级高压加热器，10
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低温熔盐储罐，11
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高温熔盐储罐，12、16
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熔盐泵，13
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第一熔盐换热器，14
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法，其特征在于，FCB触发后，汽轮机组由功率控制模式切换至转速控制模式，汽轮机由联合进汽方式切换为中压缸进汽方式；机组转速稳定后可通过熔盐储能模块提供蒸汽，维持汽轮机孤岛运行；FCB动作后，熔盐储能模块至除氧器(7)的管路自动关闭，连锁开启熔盐储能模块至凝汽器(6)的管路；熔盐储能模块回收通过高压旁路进入再热冷段管道的主蒸汽的热量；FCB触发后延时Δt秒停止向熔盐储能模块中输送再热热段蒸汽、中压缸排汽以及锅炉给水；Δt根据不同机组的热惯性及FCB动态试验结果进行确认。2.根据权利要求1所述的耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法，其特征在于，正常运行阶段的储汽方法：从末级高加水侧向熔盐储能模块提供给水，所述给水在熔盐系统中吸收热量后成为过热蒸汽，生成的过热蒸汽最终送至熔盐储能模块供汽母管，逐渐升压至满足FCB工况下中压缸进汽参数设定值p
set
。3.根据权利要求1所述的耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法，其特征在于，熔盐储能模块供汽母管防冷凝方法：当熔盐储能模块供汽母管压力p
A
低于熔盐储能模块供汽母管设定值p
set
时，防冷凝调节阀维持最低开度5％保持不变；当供汽母管压力p
A
高于供汽母管设定值p
set
时，防冷凝调节阀投入自动，调节供汽母管压力值为p
set
；当疏水器前温度低于p
A
对应的饱和温度时，冷凝报警装置发出声光报警。4.根据权利要求1所述的耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行方法，其特征在于，运行阶段熔盐加热具体为：熔盐储能模块与现有热力发电系统的抽汽换热后，再进一步通过电加热器提温将热量存储于熔盐中，所述抽汽放热后正常工况时进入除氧器，FCB动作工况时进入凝汽器。5.一种耦合熔盐储能实现火电机组孤岛运行系统，其特征在于，包括现有热力发电系统、抽汽母管、供汽母管以及熔盐储能模块；抽汽母管连接熔盐储能模块的吸热回路，所述吸热回路还连接热力发电系统的凝汽器(6)和除氧器(7)；熔盐储能模块的过热蒸汽出口依次连接供汽母管和现有热力发电系...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓辉，韩伟，陆续，姬海民，付康丽，姚明宇，李正宽，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：