【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃煤发电和储能，具体涉及一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统及运行方法。
技术介绍
1、新能源占我国能源体系的比重在逐渐增加，在未来也将逐渐成为电力供应的主体。其中新型清洁能源中以光伏发电和风电发展最为迅速，但风能、太阳能等清洁能源本身存在较大的不稳定性和间歇性，直接并网会给电网带来巨大冲击，想要解决我国可再生能源发电消纳困难的问题，需要燃煤发电机组由主体电源向支撑性和调节性电源转变，承担更多的调峰调频服务，其中如何在保证安全的前提下进一步降低燃煤机组负荷，扩展机组调峰区间，实现高效与灵活的协同是我国电力行业发展亟待解决的关键核心问题。而热泵储能系统是一种基于储热的大规模电力存储系统，可以通过热泵循环、动力循环实现电能增值制热和热电转化，具有储能密度高、易实现多能联供的特点，是极具潜力的高效大规模热储能技术。将燃煤发电与热泵储能技术相结合，有望进一步降低燃煤机组输出负荷，实现机组安全高效调峰过程。然而，目前缺乏对燃煤发电与热泵储能耦合系统构型的设计及运行控制方法。
技术实现思路
1、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燃煤发电机组耦合热泵储能系统及其运行方法，降低燃煤机组的输出负荷，扩展了机组调峰区间，提高了调峰深度。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，包括燃煤发电机组耦合熔盐储罐系统、热泵储能系统；其中，
4、所述燃煤发电机组耦合熔盐储罐系统包括锅炉1、高
5、所述热泵储能系统包括电动机14、多级充电压缩机15、熔盐-工质换热器16、回热器17、充电膨胀机18、工质-水换热器19和2#熔盐泵21；多级充电压缩机15的工质出口与熔盐-工质换热器16的工质进口连接；熔盐-工质换热器16的工质出口与回热器17的高温工质入口连接；回热器17的高温工质出口与充电膨胀机18的工质进口连接；充电膨胀机18的工质出口与工质-水换热器19的工质进口连接；工质-水换热器19的工质出口与回热器17的低温工质入口连接；回热器17的低温工质出口与多级充电压缩机15的工质进口连接；低压加热器7的凝结水出口与工质-水换热器19的凝结水进口连接，第一阀门24连接在低压加热器7和工质-水换热器19之间的管路上；工质-水换热器19的凝结水出口与凝汽器6的疏水进口连接；低温熔盐储罐13的熔盐出口通过2#熔盐泵21与熔盐-工质换热器16的熔盐进口连接；熔盐-工质换热器16的熔盐出口与高温熔盐储罐12的熔盐进口连接；电动机14、多级充电压缩机15、充电膨胀机18依次通过传动轴连接。
6、进一步地，高温熔盐储罐12和低温熔盐储罐13采用四元熔融盐(54.55％kno3+9.09％nano3+18.18％lino3+18.18％ca(no3)2·4h2o)作为储热介质，运行温度区间为180～330℃。
7、进一步地，热泵储能系统采用的循环工质为空气，循环形式采用布雷顿循环，最高工作温度为350℃，最低工作温度为10℃。
8、进一步地，多级充电压缩机15至少由4级压缩机组成，采用离心式压缩机，出入口综合压比可达9.6。
9、进一步地，电动机14、多级充电压缩机15和充电膨胀机18同轴相连。
10、进一步地，高温熔盐储罐12和低温熔盐储罐13包括1个入口，1个出口。
11、进一步地，熔盐-水换热器11、熔盐-工质换热器16和工质-水换热器19均采用管壳式换热器。
12、所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统的运行方法，
13、1)当处于用电低谷时，燃煤发电机组耦合的熔盐储罐系统暂时停止工作，燃煤发电机组通过燃煤发电机5输出的电能大部分作为热泵储能系统中电动机14的输入来源，同时将一部分低压加热器7出口的凝结水用来加热工质，利用热泵储能系统将多余的电能和一部分凝结水的热能转化为熔盐的热能进行存储；具体地，关闭给水旁路进入熔盐-水换热器11支路上的阀门25，停运1#熔盐泵20，启动2#熔盐泵21，打开进入一级高压加热器9支路上的阀门26，打开低压加热器7出口的凝结水支路上的阀门24；进入燃煤发电机组锅炉1的燃煤量不发生变化，汽轮机工况也只有小幅波动，保证较高的发电效率；热泵储能系统中电动机14带动多级充电压缩机15工作，同时充电膨胀机18出口的工质进入工质-水换热器19吸收热量，将燃煤发电机组与热泵储能耦合系统多余的电能和一部分凝结水的热能转化为熔盐的热能，最终储存到高温熔盐储罐12中；
14、2)当处于用电高峰时，燃煤发电耦合熔盐储罐系统正常工作，打开给水旁路进入熔盐-水换热器11支路上的阀门25，启动1#熔盐泵20，停运2#熔盐泵21，关闭低压加热器7出口的凝结水支路上的阀门26，关闭低压加热器7出口的凝结水支路上的阀门24，此时燃煤发电机组的给水不再进入一级高压加热器9和二级高压加热器10，而是进入熔盐-水换热器11吸热，排挤抽汽返回高压缸2进一步做功，增加汽轮机出力，同时进入锅炉1的给水量不发生变化，可以显著增加汽轮机发电量。
15、进一步地，热泵储能系统运行时，高温熔盐储罐12和低温熔盐储罐13的运行时长为4个小时；燃煤发电耦合熔盐储罐系统运行时，高温熔盐储罐12和低温熔盐储罐13为4个小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于，包括燃煤发电机组耦合熔盐储罐系统、热泵储能系统；其中，
2.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：高温熔盐储罐(12)和低温熔盐储罐(13)采用四元熔融盐(54.55％KNO3+9.09％NaNO3+18.18％LiNO3+18.18％Ca(NO3)2·4H2O)作为储热介质，运行温度区间为180～330℃。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：热泵储能系统采用的循环工质为空气，循环形式采用布雷顿循环，最高工作温度为350℃，最低工作温度为10℃。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：多级充电压缩机(15)至少由四级压缩机组成，采用离心式压缩机，出入口综合压比可达9.6。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：电动机(14)、多级充电压缩机(15)和充电膨胀机(18)同轴相连。
6.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于
7.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：熔盐-水换热器(11)、熔盐-工质换热器(16)和工质-水换热器(19)均采用管壳式换热器。
8.权利要求1至7所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统的运行方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统的运行方法，其特征在于：热泵储能系统运行时，高温熔盐储罐(12)和低温熔盐储罐(13)的运行时长为四个小时；燃煤发电机组耦合熔盐储罐系统运行时，高温熔盐储罐(12)和低温熔盐储罐(13)的运行时长为四个小时。
...【技术特征摘要】
1.一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于，包括燃煤发电机组耦合熔盐储罐系统、热泵储能系统；其中，
2.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：高温熔盐储罐(12)和低温熔盐储罐(13)采用四元熔融盐(54.55％kno3+9.09％nano3+18.18％lino3+18.18％ca(no3)2·4h2o)作为储热介质，运行温度区间为180～330℃。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：热泵储能系统采用的循环工质为空气，循环形式采用布雷顿循环，最高工作温度为350℃，最低工作温度为10℃。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤发电机组耦合热泵储能系统，其特征在于：多级充电压缩机(15)至少由四级压缩机组成，采用离心式压缩机，出入口综合压比可达9.6。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明锐，赵永亮，严俊杰，刘明，王珠，王朝阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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