一种适用于海岛的核基综合能源系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开一种适用于海岛的核基综合能源系统及其运行方法，该系统包括高温氦气发电子系统

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海岛的核基综合能源系统及其运行方法


[0001]本专利技术涉及清洁能源与可再生能源应用
，特别涉及一种适用于海岛的风
、
光
、
核耦合的多能互补综合能源系统及其运行方法
。

技术介绍

[0002]我国是世界上海岛最多的国家之一
。。
目前，我国海岛区域在利用太阳能
、
海洋能等再生能源发电方面相对匮乏，而以柴油发电为主的传统海岛能源供应模式，存在着经济成本高
、
污染物排放量大，运输困难等问题
。
由于海岛地区太阳能
、
风能和海洋能等可再生能源分布广泛
,
充分开发可再生能源是海岛区域实现的重要趋势
。
然而，可再生能源具有间歇性和波动性，能量密度大且稳定可靠核电是应对该问题的有效方法，是海岛能源供应的有力保障
。
[0003]考虑到综合能源系统的环保性
、
经济性
、
高效性与可再生能源的间歇性，将核能与可再生能源结合形成核基综合能源系统是满足海岛区域对电
、
热
、
冷
、
水需求的可靠方法
。
高温气冷堆是一种石墨慢化氦气冷堆，其排出的氦气温度很高，如果不对热量进行梯级利用，较低能源利用效率势必制约高温气冷堆在多能互补综合能源系统中进一步发展
。
基于此，可靠的运行方法是进一步提高核基综合能源系统能源利用率的重要手段
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于海岛的核基综合能源系统及其运行方法，该系统耦合了太阳能
、
风能
、
和核能等清洁可再生能源，并引入蒸馏法海水淡化装置，解决了海岛地区电
、
热
、
冷
、
淡水供应的难题；根据能量梯级利用原则，该系统耦合了高温氦气发电子系统
、
中温蒸汽发电子系统和低温余热回收利用子系统，提高了系统供能的效率；在系统运行方面，核反应堆以负荷跟随的模式运行，在克服风光不确定性的同时，满足用户的用能需求；此外，系统可通过调节抽气量来满足用户的冷热负荷需求，系统设置了三个流量调节阀，以调节余热回收系统用于供热
、
供冷和发电
。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种适用于海岛的核基综合能源系统，包括高温氦气发电子系统
、
中温蒸汽发电子系统
、
余热回收利用子系统
、
海水淡化子系统和可再生能源发电子系统；
[0007]所述高温氦气发电子系统包括核反应堆
1、
氦气透平
2、
第一发电机3和压气机4；核反应堆1的出口连接至氦气透平2的入口，氦气透平2的出口依次连接蒸汽发生器5的壳侧
、
中间冷却器
13
的壳侧
、
高压加热器
14
的壳侧
、
低压加热器
10
的壳侧
、
压气机4的入口，压气机4的出口连接核反应堆1的入口，氦气透平
2、
压气机
4、
发电机3同轴连接，经过释热的氦气冷却剂再回到核反应堆1再次被加热，完成氦气发电的循环；
[0008]所述中温蒸汽发电子系统包括蒸汽发生器
5、
汽轮机
6、
第二发电机
7、
疏水泵
9、
低压加热器
10、
除氧器
12、
给水泵
15
和高压加热器
14
；蒸汽发生器5的蒸汽出口连接汽轮机6的进汽口，汽轮机6的出汽口依次连接海水淡化装置
8、
疏水泵
9、
低压加热器
10
，低压加热器
10
的管侧出口和换热器
11
的壳侧出口分别与除氧器
12
的两个进水口相连，除氧器
12
的出口依次连接给水泵
15
和高压加热器
14
，高压加热器
14
的出水重新回到蒸汽发生器5中；
[0009]所述余热回收利用子系统包括换热器
11、
中间冷却器
13、
余热发电流量调节阀
16、
供热流量调节阀
23、
供冷流量调节阀
24、
蒸发器
17、
透平
18、
第三发电机
19、
冷凝器
20、
工质泵
21、
第一冷却泵
22、
吸收式制冷机
25、
电制冷机
26
和第二冷却泵
27
；热网回水依次流经加热器
11、
中间冷却器
13
的管侧，中间冷却器
13
的管侧出口分两路，一路依次连接余热发电流量调节阀
16、
蒸发器
17
的壳侧
、
供热流量调节阀
23
，另一路连接供冷流量调节阀
24
，蒸发器
17
的管侧出口依次连接透平
18、
冷凝器
20
的壳侧
、
工质泵
21
；工质泵
21
的出口接回蒸发器
17
的管侧入口，海水作为冷源，由第一冷却泵
22
送入冷凝器
20
的管侧；透平
18
与第三发电机
19
同轴连接；供冷流量调节阀
24
的出口连接吸收式制冷机
25
，海水作为冷源，由第二冷却泵
27
送入电制冷机
26
，吸收式制冷机
25
的冷冻水出口和电制冷机
26
的冷冻水出口连接，由冷冻水供水管送入用户；
[0010]所述海水淡化子系统的主要设备为海水淡化装置8和储水箱
31
，海水管道
201
和汽轮机6的蒸汽出口分别连接海水淡化装置8的进水口和进汽口，海水淡化装置8的两个出口分别连接浓盐水管道
202
和淡水管道
203
，淡水管道
203
连接储水箱
31
的进水口；
[0011]所述可再生能源发电子系统包括光伏发电设备
29、
风力发电设备
28
和电能存储设备
30
；光伏发电设备
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于海岛的核基综合能源系统，包括高温氦气发电子系统
、
中温蒸汽发电子系统
、
余热回收利用子系统
、
海水淡化子系统和可再生能源发电子系统，其特征在于：所述高温氦气发电子系统包括核反应堆
(1)、
氦气透平
(2)、
第一发电机
(3)
和压气机
(4)
；核反应堆
(1)
出口连接氦气透平
(2)
的入口，氦气透平
(2)
的出口依次连接蒸汽发生器
(5)
的壳侧
、
中间冷却器
(13)
的壳侧
、
高压加热器
(14)
的壳侧
、
低压加热器
(10)
的壳侧
、
压气机
(4)
的入口，压气机
(4)
的出口连接核反应堆
(1)
的入口，氦气透平
(2)、
压气机
(4)、
发电机
(3)
同轴连接，经过释热的氦气冷却剂再回到核反应堆
(1)
再次被加热，完成氦气发电的循环；所述中温蒸汽发电子系统包括蒸汽发生器
(5)、
汽轮机
(6)、
第二发电机
(7)、
疏水泵
(9)、
低压加热器
(10)、
除氧器
(12)、
给水泵
(15)
和高压加热器
(14)
；蒸汽发生器
(5)
的蒸汽出口连接汽轮机
(6)
的进汽口，汽轮机
(6)
的出汽口依次连接海水淡化装置
(8)、
疏水泵
(9)、
低压加热器
(10)
，低压加热器
(10)
的管侧出口和换热器
(11)
的壳侧出口分别与除氧器
(12)
的两个进水口相连，除氧器
(12)
的出口依次连接给水泵
(15)
和高压加热器
(14)
，高压加热器
(14)
的出水重新回到蒸汽发生器
(5)
中；所述余热回收利用子系统包括换热器
(11)、
中间冷却器
(13)、
余热发电流量调节阀
(16)、
供热流量调节阀
(23)、
供冷流量调节阀
(24)、
蒸发器
(17)、
透平
(18)、
第三发电机
(19)、
冷凝器
(20)、
工质泵
(21)、
第一冷却泵
(22)、
吸收式制冷机
(25)、
电制冷机
(26)
和第二冷却泵
(27)
；热网回水依次流经加热器
(11)、
中间冷却器
(13)
的管侧，中间冷却器
(13)
的管侧出口分两路，一路依次连接余热发电流量调节阀
(16)、
蒸发器
(17)
的壳侧
、
供热流量调节阀
(23)
，另一路连接供冷流量调节阀
(24)
，蒸发器
(17)
的管侧出口依次连接透平
(18)、
冷凝器
(20)
的壳侧
、
工质泵
(21)
；工质泵
(21)
的出口接回蒸发器
(17)
的管侧入口，海水作为冷源，由第一冷却泵
(22)
送入冷凝器
(20)
的管侧；透平
(18)
与第三发电机
(19)
同轴连接；供冷流量调节阀
(24)
的出口连接吸收式制冷机
(25)
，海水作为冷源，由第二冷却泵
(27)
送入电制冷机
(26)
，吸收式制冷机
(25)
的冷冻水出口和电制冷机
(26)
的冷冻水出口连接，由冷冻水供水管送入用户
。
所述海水淡化子系统包括海水淡化装置
(8)
和储水箱
(31)
，海水管道
(201)
和汽轮机
(6)
的蒸汽出口分别连接海水淡化装置
(8)
的进水口和进汽口，海水淡化装置
(8)
的两个出口分别连接浓盐水管道
(202)
和淡水管道
(203)
，淡水管道
(203)
连接储水箱
(31)
的进水口；所述可再生能源发电子系统包括光伏发电设备
(29)、
风力发电设备
(28)
和电能存储设备
(30)
；光伏发电设备
(29)、
风力发电设备
(28)、
第一发电机
(3)、
第二发电机
(7)、
第三发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进仕，任效效，严俊杰，陈伟雄，刘明，刘继平，赵全斌，种道彤，韩小渠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：