本发明涉及热电联产和蓄热技术，尤其涉及一种基于再热蓄热调节的热电协同系统及方法。
背景技术：
热电联产技术是提高发电机组经济性的有效途径之一，而且，随着我国新能源发电市场的所占比例不断提升，传统发电站参与调峰的要求越来越高，然而，由于需求侧热电需求与调峰要求的不匹配性，往往会导致供需无法匹配，尤其是供应的匹配。如何在调峰以及市场需求变化的情况下，实现更好的热电协同，是当前热电机组高效、经济运行面临的重要矛盾。
储能技术作为一种传统而又新兴的技术，可以很好的解决能量在时间和空间上的错位问题，利用储能技术，可以很好的解决能源供给端与需求端的协同匹配问题。为了解决调峰过程中的电力的过剩问题以及热需求在特定阶段的不足问题，中国专利ZL201710213036.1、ZL201610528383.9、201710051543.X和201611166467.9等分别提出了蓄热等方法来解决上述问题，其中采用的具体技术方法包括直接储存热水、热网直接蓄热、电加热锅炉蓄热的方法。
值得指出的是，虽然现有的技术能够在一定程度上利用储能技术解决热需求不足的问题，从而达到热电协同的效果。但是尚有几个问题需要解决：(1)热用户对高品位的蒸求无法得到解决，现有的技术仅采用存储热水的技术方案，热能的品位较低，占用的场地较大，无法满足长时间和对高品位蒸汽有要求的用户的需求。(2)直接存储电能来满足热能的需求，在特定的市场条件下具有经济上的可行性，而且可以有效的调节用电的峰谷特征，达到热电协同，但是其是在用户侧实现的热电协同，而不是在供能侧，成本还是偏高。
因此，如何实现供能侧(机组侧)在复杂供能要求特征下的热电协同和提高经济性问题是当前热电机组高效、经济运行的关键。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于再热蓄热调节的热电协同系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于再热蓄热调节的热电协同系统，包括高压汽轮机、中低压汽轮机、发电机、锅炉、热水箱、蓄热蒸汽补水泵；再热蓄热旁路、蓄热器、供热站、抽汽供热支路、蓄热供汽支路、蓄热供汽控制阀、再热蓄热旁路阀、再热器、再热支路、热水供热泵、热水供热支路、热水用户。高压汽轮机、中低压汽轮机、发电机顺次连接，高压汽轮机出口经再热支路与锅炉中的再热器和中低压汽轮机中压缸入口顺次连接，中低压汽轮机的中压缸出口通过抽汽供热支路与供热站相连；再热器出口与中低压汽轮机中压缸入口之间的再热支路通过再热蓄热旁路与蓄热器和热水箱顺次连接，再热蓄热旁路的入口设有再热蓄热旁路阀；热水箱经蓄热蒸汽补水泵与蓄热器相连，并通过蓄热供汽支路连接到抽汽供热支路再与供热站相连，蓄热供汽支路出口设有蓄热供汽控制阀；热水箱与热水用户之间通过热水供热支路连接，热水供热支路上设有热水供热泵。
所述的蓄热器的蓄热材料包括相变蓄热材料或显热蓄热材料；相变蓄热材料包括熔盐，显热蓄热材料包括石墨、氧化铝或铸铁。
所述的压汽轮机、中低压汽轮机也可以是一台汽轮机的高压缸和中低压缸，该汽轮机机组可以是背压机组也可以是抽凝机组。
利用所述热电协同系统的基于再热蓄热调节的热电协同方法，具体如下：
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现电力过剩的情况下，通过开启再热蓄热旁路阀，一部分再热蒸汽分流进入蓄热器，通过冷凝换热，再热蒸汽释放潜热加热蓄热器，使得蓄热器的温度升高蓄热，冷凝热水通过再热蓄热旁路流入热水箱进行存储。通过存储一部分再热蒸汽能量，减小再热蒸汽发电量，来实现电力过剩情况下的热电协同。
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现供热需求达不到满足的情况下，开启蓄热供汽控制阀，蓄热蒸汽补水泵将热水箱中的热水送入蓄热器加热产生过热蒸汽，经过蓄热供汽支路进入抽汽供热支路，最终进入供热站补充抽汽供热不足工况。当有热水需求时，可直接开启热水供热泵冷凝热水经热水供热支路输送到热水用户，实现供热不足条件下的热电协同。
与现有技术相比，本发明的主要优点在于：
(1)本发明提出通过结合蓄热器调节再热蒸汽的分配在比例来实现更大限度的调节热电比例，一方面提高了热电协同的调节范围，改善了现有机组热电系统效应；另一方面存储了高品位的热能，实现了热蒸汽的在热需求不够的情况下的供应。
(2)本发明通过蓄热器和热水罐的合理利用，可以满足不同品位热能的存储和供应，实现了热能的梯级存储和对口供应。
(3)本发明利用蓄热系统，由于其单位体积储能密度比储水高，占地小，便于安装，投资成本更低。
附图说明
图1是一种基于再热蓄热调节的热电协同系统示意图；
图中：高压汽轮机1、中低压汽轮机2、发电机3、锅炉4、热水箱5、蓄热蒸汽补水泵6；再热蓄热旁路7、蓄热器8、供热站9、抽汽供热支路10、蓄热供汽支路11、蓄热供汽控制阀12、再热蓄热旁路阀13、再热器14、再热支路15、热水供热泵16、热水供热支路17、热水用户18。
具体实施方式
如图1所示，一种基于再热蓄热调节的热电协同系统，包括高压汽轮机1、中低压汽轮机2、发电机3、锅炉4、热水箱5、蓄热蒸汽补水泵6；再热蓄热旁路7、蓄热器(8)、供热站9、抽汽供热支路10、蓄热供汽支路11、蓄热供汽控制阀12、再热蓄热旁路阀13、再热器14、再热支路15、热水供热泵16、热水供热支路17、热水用户18。高压汽轮机1、中低压汽轮机2、发电机3顺次连接，高压汽轮机1出口经再热支路15与锅炉4中的再热器14和中低压汽轮机2中压缸入口顺次连接，中低压汽轮机2的中压缸出口通过抽汽供热支路10与供热站9相连；再热器14出口与中低压汽轮机2中压缸入口之间的再热支路15通过再热蓄热旁路7与蓄热器8和热水箱5顺次连接，再热蓄热旁路7的入口设有再热蓄热旁路阀13；热水箱5经蓄热蒸汽补水泵6与蓄热器8相连，并通过蓄热供汽支路11连接到抽汽供热支路10再与供热站9相连，蓄热供汽支路11出口设有蓄热供汽控制阀12；热水箱5与热水用户18之间通过热水供热支路17连接，热水供热支路17上设有热水供热泵16。
所述的蓄热器8的蓄热材料包括相变蓄热材料或显热蓄热材料；相变蓄热材料包括熔盐，显热蓄热材料包括石墨、氧化铝或铸铁。
所述的压汽轮机1、中低压汽轮机2也可以是一台汽轮机的高压缸和中低压缸，该汽轮机机组可以是背压机组也可以是抽凝机组。
利用上述热电协同系统的基于再热蓄热调节的热电协同方法，具体如下：
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现电力过剩的情况下，通过开启再热蓄热旁路阀13，一部分再热蒸汽分流进入蓄热器8，通过冷凝换热，再热蒸汽释放潜热加热蓄热器8，使得蓄热器8的温度升高蓄热，冷凝热水通过再热蓄热旁路7流入热水箱5进行存储。通过存储一部分再热蒸汽能量，减小再热蒸汽发电量，来实现电力过剩情况下的热电协同。
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现供热需求达不到满足的情况下，开启蓄热供汽控制阀12，蓄热蒸汽补水泵6将热水箱5中的热水送入蓄热器8加热产生过热蒸汽，经过蓄热供汽支路11进入抽汽供热支路10，最终进入供热站9补充抽汽供热不足工况。当有热水需求时，可直接开启热水供热泵16冷凝热水经热水供热支路17输送到热水用户18，实现供热不足条件下的热电协同。
太阳能热泵热水系统的工作过程如下：
正常运行工况下，锅炉4中的主蒸汽依次流入高压汽轮机1、中低压汽轮机2，高压汽轮机1出口的一部分蒸汽通过再热支路15流回再热器14再热成过热蒸汽后再流入中低压汽轮机2中压缸，完成再热循环，汽轮机在主蒸汽和再热蒸汽的推动下带动发电机3发电完成发电过程。与此同时，中低压汽轮机2中压缸出口通过抽汽经过抽汽供热支路10进入供热站9完成供热过程。
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现电力过剩的情况下，通过开启再热蓄热旁路阀13，一部分再热蒸汽分流进入蓄热器8，通过冷凝换热，再热蒸汽释放潜热加热蓄热器8，使得蓄热器8的温度升高蓄热，冷凝热水通过再热蓄热旁路7流入热水箱5进行存储。通过存储一部分再热蒸汽能量，减小再热蒸汽发电量，来实现电力过剩情况下的热电协同。
当热电机组在通过降低锅炉负荷调节抽汽量的基础上，仍然出现供热需求达不到满足的情况下，开启蓄热供汽控制阀12，蓄热蒸汽补水泵6将热水箱5中的热水送入蓄热器8加热产生过热蒸汽，经过蓄热供汽支路11进入抽汽供热支路10，最终进入供热站9补充抽汽供热不足工况。当有热水需求时，可直接开启热水供热泵16冷凝热水经热水供热支路17输送到热水用户18，实现供热不足条件下的热电协同。
本发明在一定程度上解决了传统热电机组依据以热定电或者以电定热的导致的调峰过程中出现无法热电兼顾的问题，实现了在满足热的需求前提下发电过剩的问题，也解决了满足发电要求情况下热需求不足的问题，尤其是热蒸汽需求的问题。