电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统的制作方法

本发明涉及电厂上网电量调整领域，尤其涉及火电厂供热机组深度调峰领域。

背景技术：

在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力不足，弃风现象严重。热电联产机组“以热定电”方式运行，调峰能力仅为10%左右。调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。电网调峰与火电机组供热之间的矛盾处理不好，可能影响居民冬季供暖安全，关系民生。为了满足电网调峰需求，以及电厂在激烈竞争中的生存需要，深度调峰势在必行。

目前电厂内部调峰主要依靠机组减负荷和主蒸汽高压旁路减温减压调峰技术等来实现，此类技术虽然能达到调峰的目的，但是受区域大面积供热负荷和技术本身的限制，无法达到深度调峰的目的。另有现有技术利用电蓄热装置参与调峰，如申请号为201610528383.9的中国专利，提供了一种带有蓄热装置的热电联产机组及其调峰方法，热电联产机组包括汽轮机、热网加热器、蓄热装置、热网循环水泵，蓄热装置采用相变材料斜温层蓄热罐及其调节系统，放置在热网加热器后，热网加热器部分出水作为蓄热热源。在机组参与调峰产热量变化时，通过启闭阀门，改变蓄热装置的工作状态。当机组产热量大时通过热网加热器供热，蓄热装置蓄热；当产热量少时，蓄热装置放热，替代热网加热器部分抽汽加热热网回水，与热网加热器出水混合后送往热力站。该专利虽然使用了电蓄热装置参与调峰，但是所使用的电蓄热装置无法满足功率范围可调节的实际需求，存在系统的储热能力差和调峰能力低的问题。

技术实现要素：

为了满足电网调峰需求，以及电厂在激烈竞争中的生存需要，深度调峰势在必行。本发明集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

为了克服现有技术中存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统，包括主接线系统、电蓄热系统和热网循环水系统，主接线系统在电厂出线母线上新增一个间隔，与降压变压器连接，降压变压器另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到供电母线上；热网循环水系统供热热水的出水侧管道设置分支管道，与所述电蓄热装置连接，热水经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道。其中，电蓄热是指采用电作为能源进行能量储备的各种设备和系统。

优选的是，所述电蓄热装置包括液体式电蓄热装置和固体式电蓄热装置。

上述任一方案优选的是，所述液体式电蓄热装置包括电极式热水锅炉。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置包括固体式电蓄热锅炉。固体式电蓄热锅炉有足够大的蓄能系统，可以在夜间，用电低谷的时间段进行储能，而在白天，进行供暖、供能，这一优点同时解决了供暖和风电低谷消纳的问题。固体式电蓄热调峰装置具有高电压、大功率、可蓄热的特点。

上述任一方案优选的是，所述电蓄热系统包括液体式电蓄热系统、固体式电蓄热系统、液体式和固体式电蓄热混合系统。

上述任一方案优选的是，所述液体式电蓄热系统包括一个或多个液体式电蓄热装置及其连接电网，液体式电蓄热系统指仅采用液体式热水蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以电极式热水锅炉为主要设备，以水作为蓄热体和工质进行电能和热能转换。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热系统包括一个或多个固体式电蓄热装置及其连接电网，固体式电蓄热系统指采用固体式电蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以固体式电蓄热锅炉为主要设备，以等固体作为蓄热体进行电能和热能转换。

上述任一方案优选的是，所述液体式和固体式电蓄热混合系统包括液体式电蓄热装置、固体式电蓄热装置及其连接电网，该系统采用电极式热水蓄热系统和固体式电蓄热系统相结合的系统进行深度调峰，此系统的核心设备为电极式热水锅炉和固体式电蓄热锅炉。此系统主要综合考虑了两种电锅炉各自的优点，电极式固体电蓄热锅炉电压变化平滑，对电网冲击小，而固体电蓄热锅炉蓄热能力大，占地面积小的特点。

上述任一方案优选的是，所述电蓄热装置依实际工程需要配套设置gis开关设备或母线开关设备。

上述任一方案优选的是，其特征在于：新增间隔、变压器、gis设备、电蓄热装置之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

上述任一方案优选的是，所述热网循环水系统包括热网回水管道、热网循环泵、热网加热器、阀门、热网供水管道。

上述任一方案优选的是，热网循环水由热用户端热网回水管道流经热网循环泵进入热网加热器进行一级加热，从热网加热器流出后流入电蓄热装置，经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道。

上述任一方案优选的是，所述主接线系统包括第一发电机、第二发电机、变压器、火电厂母线、第一出线、第二出线及连接电网。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置电压等级范围10~66kv。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置功率范围10~100mw。

上述任一方案优选的是，所述液体式电蓄热装置电压等级范围6~20kv。

上述任一方案优选的是，所述液体式电蓄热装置功率范围0~50mw。

上述任一方案优选的是，所述液体式电蓄热装置功率可在0%~100%范围内无级调节。

本发明采用电蓄热设备为中心，与供热电厂原有的出线线路、热网管道等构成一个完整的电蓄热调峰系统。电蓄热设备主接线系统在电厂出线母线上新增一个间隔，经过降压变压器将电压等级降至电蓄热设备需要的电压等级后，作为电蓄热设备的供电电源，经过电蓄热设备将电能转换为热能储存起来，此系统属于储能系统；热网水系统主要为在原集中供热热水的出水侧增加分支接电蓄热系统，由原经热网加热器的一级加热，改为热网加热器+电蓄热设备的两级加热，此系统属于放能系统。两个系统的核心为电蓄热设备，通过电蓄热设备将两个系统结合为一个大的调峰系统，实现电力生产和供热生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

本发明中的系统在调峰时段电蓄热设备工作，将电能通过电蓄热设备储存起来，在非调峰时段，电蓄热设备通过热网水系统将储存的热能释放出来，这样反复循环，通过电能热能的转换和热网水系统的供热输送，实现电厂调峰的目的。根据电蓄热设备容量的选择可以实现供热机组电厂在0到50%的负荷运行。

目前电厂内部调峰主要依靠减负荷或机组高压旁路减温减压供热、热水罐储热等技术实现供热机组热电短期解耦来实现，此类技术虽然能达有一定的调峰作用，但是受供热负荷和技术本身的限制，无法达到深度调峰的目的，相比于上述现有技术本发明的有益效果是：

1）适度配置电蓄热设备可以使机组达到最小发电负荷的情况下，上网电量趋近于0，基本上实现调峰时段没有上网负荷，达到深度调峰的目的，最大程度的为清洁能源让出上网空间。

2）电蓄热设备可以作为应急备用热源，提高供热的可靠性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

4）随着调峰服务费、峰谷电价等政策的逐步落实，具有广阔的市场发展空间。

本发明集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

附图说明

图1为按照本发明的电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统的一优选实施例的示意图。

图2为本发明的电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统中液体式电蓄热系统的一优选实施例的示意图。

图3为本发明的电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统中固体式电蓄热系统的一优选实施例的示意图。

图4为本发明的电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统中液体式和固体式电蓄热混合系统的一优选实施例的示意图。

图示说明：

1-降压变压器，2-电蓄热母线，3-固体式电蓄热装置，4-液体式电蓄热装置，5-热网供水管道，6-热网回水管道，7-热网循环泵，8-热网加热器，9-阀门，10-第二发电机，11-第一发电机，12-第一出线，13-第二出线，14-电厂出线母线，15-电蓄热系统，16-热网循环水系统，17-主接线系统。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统，包括主接线系统17、电蓄热系统15和热网循环水系统16，电蓄热系统15在电厂出线母线14上新增一个间隔，与降压变压器1连接，降压变压器1另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到供电母线上；热网循环水系统16供热热水的出水侧管道设置分支管道，与所述电蓄热装置连接，热水经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。其中，电蓄热是指采用电作为能源进行能量储备的各种设备和系统。

在本实施例中，所述电蓄热装置包括液体式电蓄热装置4。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4包括电极式热水锅炉。

在本实施例中，所述电蓄热系统包括液体式电蓄热系统。

如图2所示，在本实施例中，所述液体式电蓄热系统包括一个或多个液体式电蓄热装置4及其连接电网，液体式电蓄热系统指仅采用电极式热水蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以电极式热水锅炉为主要设备，以水作为蓄热体和工质进行电能和热能转换。

在本实施例中，所述电蓄热装置依实际工程需要配套设置gis开关设备或母线开关设备。

在本实施例中，新增间隔、降压变压器1、gis设备、电蓄热装置之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

在本实施例中，所述热网循环水系统16包括热网回水管道5、热网循环泵7、热网加热器8、阀门9、热网供水管道6。

在本实施例中，热网循环水由热用户端热网回水管道6流经热网循环泵7进入热网加热器8进行一级加热，从热网加热器8流出后流入电蓄热装置，经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。

在本实施例中，所述主接线系统包括第一发电机11、第二发电机10、变压器、电厂出线母线14、第一出线12、第二出线13及连接电网。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4电压等级范围6~20kv。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4功率范围0~50mw。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4功率可在0%~100%范围内无级调节。

本发明采用电蓄热设备为中心，与供热电厂原有的出线线路、热网管道等构成一个完整的电蓄热调峰系统。电蓄热设备主接线系统17在电厂出线母线上新增一个间隔，经过降压变压器1将电压等级降至电蓄热设备需要的电压等级后，作为电蓄热设备的供电电源，经过电蓄热设备将电能转换为热能储存起来，此系统属于储能系统；热网循环水系统主要为在原集中供热热水的出水侧增加分支接电蓄热系统，由原经热网加热器8的一级加热，改为热网加热器8+电蓄热设备的两级加热，此系统属于放能系统。两个系统的核心为电蓄热设备，通过电蓄热设备将两个系统结合为一个大的调峰系统，实现电力生产和供热生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

本发明中的系统在调峰时段电蓄热设备工作，将电能通过电蓄热设备储存起来，在非调峰时段，电蓄热设备通过热网循环水系统16将储存的热能释放出来，这样反复循环，通过电能热能的转换和热网循环水系统16的供热输送，实现电厂调峰的目的。根据电蓄热设备容量的选择可以实现供热机组电厂在0到50%的负荷运行。

相比于现有技术本发明的有益效果是：

1）适度配置电蓄热设备可以使机组达到最小发电负荷的情况下，上网电量趋近于0，基本上实现调峰时段没有上网负荷，达到深度调峰的目的，最大程度的为清洁能源让出上网空间。

2）电蓄热设备可以作为应急备用热源，提高供热的可靠性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

4）随着调峰服务费、峰谷电价等政策的逐步落实，具有广阔的市场发展空间。

本发明集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

实施例2

如图1所示，一种电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统，包括主接线系统17、电蓄热系统15和热网循环水系统16，电蓄热系统15在电厂出线母线14上新增一个间隔，与降压变压器1连接，降压变压器1另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到供电母线上；热网循环水系统16供热热水的出水侧管道设置分支管道，与所述电蓄热装置连接，热水经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。其中，电蓄热是指采用电作为能源进行能量储备的各种设备和系统。

在本实施例中，所述电蓄热装置包括固体式电蓄热装置3。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3包括固体式电蓄热锅炉。固体式电蓄热锅炉有足够大的蓄能系统，可以在夜间，用电低谷的时间段进行储能，而在白天，进行供暖、供能，这一优点同时解决了供暖和风电低谷消纳的问题。固体式电蓄热调峰装置具有高电压、大功率、可蓄热的特点。

在本实施例中，所述电蓄热系统包括固体式电蓄热系统。

如图3所示，在本实施例中，所述固体式电蓄热系统包括一个或多个固体式电蓄热装置3及其连接电网，固体式电蓄热系统指采用固体式电蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以固体式电蓄热锅炉3为主要设备，以固体作为蓄热体进行电能和热能转换。

在本实施例中，所述电蓄热装置依实际工程需要配套设置gis开关设备或母线开关设备。

在本实施例中，新增间隔、降压变压器1、gis设备、电蓄热装置之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

在本实施例中，所述热网循环水系统16包括热网回水管道5、热网循环泵7、热网加热器8、阀门9、热网供水管道6。

在本实施例中，热网循环水由热用户端热网回水管道6流经热网循环泵7进入热网加热器8进行一级加热，从热网加热器8流出后流入电蓄热装置，经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。

在本实施例中，所述主接线系统包括第一发电机11、第二发电机10、变压器、电厂出线母线14、第一出线12、第二出线13及连接电网。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3电压等级范围10~66kv。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3功率范围10~100mw。

本发明采用电蓄热设备为中心，与供热电厂原有的出线线路、热网管道等构成一个完整的电蓄热调峰系统。电蓄热设备主接线系统17在电厂出线母线14上新增一个间隔，经过降压变压器1将电压等级降至电蓄热设备需要的电压等级后，作为电蓄热设备的供电电源，经过电蓄热设备将电能转换为热能储存起来，此系统属于储能系统；热网循环水系统主要为在原集中供热热水的出水侧增加分支接电蓄热系统，由原经热网加热器8的一级加热，改为热网加热器8+电蓄热设备的两级加热，此系统属于放能系统。两个系统的核心为电蓄热设备，通过电蓄热设备将两个系统结合为一个大的调峰系统，实现电力生产和供热生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

本发明中的系统在调峰时段电蓄热设备工作，将电能通过电蓄热设备储存起来，在非调峰时段，电蓄热设备通过热网循环水系统16将储存的热能释放出来，这样反复循环，通过电能热能的转换和热网循环水系统16的供热输送，实现电厂调峰的目的。根据电蓄热设备容量的选择可以实现供热机组电厂在0到50%的负荷运行。

相比于现有技术本发明的有益效果是：

1）适度配置电蓄热设备可以使机组达到最小发电负荷的情况下，上网电量趋近于0，基本上实现调峰时段没有上网负荷，达到深度调峰的目的，最大程度的为清洁能源让出上网空间。

2）电蓄热设备可以作为应急备用热源，提高供热的可靠性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

4）随着调峰服务费、峰谷电价等政策的逐步落实，具有广阔的市场发展空间。

本发明集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

实施例3

如图1所示，一种电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统，包括主接线系统17、电蓄热系统15和热网循环水系统16，电蓄热系统15在电厂出线母线14上新增一个间隔，与降压变压器1连接，降压变压器1另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到供电母线上；热网循环水系统16供热热水的出水侧管道设置分支管道，与所述电蓄热装置连接，热水经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。其中，电蓄热是指采用电作为能源进行能量储备的各种设备和系统。

在本实施例中，所述电蓄热装置包括液体式电蓄热装置4和固体式电蓄热装置3。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4包括电极式热水锅炉。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3包括固体式电蓄热锅炉。

在本实施例中，所述电蓄热系统包括液体式和固体式电蓄热混合系统。

如图4所示，在本实施例中，所述液体式和固体式电蓄热混合系统包括液体式电蓄热装置4、固体式电蓄热装置3及其连接电网，该系统采用电极式热水蓄热系统和固体式电蓄热系统相结合的系统进行深度调峰，此系统的核心设备为电极式热水锅炉和固体式电蓄热锅炉。此系统主要综合考虑了两种电锅炉各自的优点，电极式热水锅炉电压变化平滑，对电网冲击小，而固体电蓄热锅炉蓄热能力大，占地面积小的特点。

在本实施例中，所述电蓄热装置依实际工程需要配套设置gis开关设备或母线开关设备。

在本实施例中，新增间隔、降压变压器1、gis设备、电蓄热装置之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

在本实施例中，所述热网循环水系统16包括热网回水管道5、热网循环泵7、热网加热器8、阀门9、热网供水管道6。

在本实施例中，热网循环水由热用户端热网回水管道6流经热网循环泵7进入热网加热器8进行一级加热，从热网加热器8流出后流入电蓄热装置，经电蓄热装置加热后流出，汇入热网供水管道5。

在本实施例中，所述主接线系统包括第一发电机11、第二发电机10、变压器、火电厂母线、第一出线12、第二出线13及连接电网。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3电压等级范围10~66kv。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置3功率范围10~100mw。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4电压等级范围6~20kv。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4功率范围0~50mw。

在本实施例中，所述液体式电蓄热装置4功率可在0%~100%范围内无级调节。

本发明采用电蓄热设备为中心，与供热电厂原有的出线线路、热网管道等构成一个完整的电蓄热调峰系统。电蓄热设备主接线系统17在电厂出线母线14上新增一个间隔，经过降压变压器1将电压等级降至电蓄热设备需要的电压等级后，作为电蓄热设备的供电电源，经过电蓄热设备将电能转换为热能储存起来，此系统属于储能系统；热网循环水系统主要为在原集中供热热水的出水侧增加分支接电蓄热系统，由原经热网加热器8的一级加热，改为热网加热器8+电蓄热设备的两级加热，此系统属于放能系统。两个系统的核心为电蓄热设备，通过电蓄热设备将两个系统结合为一个大的调峰系统，实现电力生产和供热生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

本发明中的系统在调峰时段电蓄热设备工作，将电能通过电蓄热设备储存起来，在非调峰时段，电蓄热设备通过热网循环水系统16将储存的热能释放出来，这样反复循环，通过电能热能的转换和热网循环水系统16的供热输送，实现电厂调峰的目的。根据电蓄热设备容量的选择可以实现供热机组电厂在0到50%的负荷运行。

相比于现有技术本发明的有益效果是：

1）适度配置电蓄热设备可以使机组达到最小发电负荷的情况下，上网电量趋近于0，基本上实现调峰时段没有上网负荷，达到深度调峰的目的，最大程度的为清洁能源让出上网空间。

2）电蓄热设备可以作为应急备用热源，提高供热的可靠性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

4）随着调峰服务费、峰谷电价等政策的逐步落实，具有广阔的市场发展空间。

本发明集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。