一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统的制作方法

本实用新型涉及热电供应技术领域，更具体的说是一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应技术。

背景技术：

多能联供，是指热力发电厂通过一定的方法，在向用户输出电能的同时，也向用户输出热能，并利用部分或全部的热能作为热源驱动可产生其它类型资源的设备(如溴化锂制冷机组、低温多效海水淡化装置等)，从而产生多种类型资源(电、热、冷、水(淡化海水)等)同时或按需切换供应的效果。多能联供可以大大提高热电厂的热效率。因为，一般的凝汽式机组，汽轮机的排汽损失是很大的。而多能联供机组，通过一些方法。把一部分或者全部蒸气通过汽轮机做功后，再对热用户输出。充分利用了汽轮机排汽的余热作为热源，可用于供热也可驱动能够产生其它类型资源的设备(如溴化锂制冷机组、低温多效海水淡化装置等)，使排汽损失减小。大幅提高了能源的利用率和应对市场需求的灵活度，实现能源的梯级利用和能源生成产品的多样性。适用范围广，如城市集中供热、大型商业区的区域型冷热电三联供、海岛供电和海水淡化，对于国家具有战略意义且市场前景非常可观。

目前已有公开的文献，如“独立熔盐蓄热电站技术及其评价”。此文献为解决可再生能源发电的间歇性、不稳定性及电网“低谷电”问题，通过将过剩电能转为热能加热熔盐并储热的优势，把低品质电力转化为高品质电力，实现对过剩电能的消纳，该熔盐蓄热系统包括电源、控制器、热盐罐、冷盐罐、发电岛和城市供热系统。

但仍存在如下缺陷：1.若电源供电或电加热相关设备出现故障将导致系统无法储热，可靠性无法保障；2.若在电网“低谷”时段储热，“高峰”时段放热进行热电联供，文献中的系统配置只能维持电网用电高峰时段8小时的供热，在电网“低谷”和“平”时段的16小时汽轮发电机组不运行无法供热，无法满足供暖季节24小时不间断的集中供热需求或其它形式热用户的持续性用热需求；3.系统供热形式单一，仅用于向城市供热系统供热，未考虑到其它形式的用热需求。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决电站的电源系统故障时功能系统无法运行可靠性低、电网非“高峰”时段即汽轮发电机组不运行时热储能系统无法供热及热储能系统供能形式单一问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，该种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统包括冷储罐1、热储罐2、冷介质泵3、热介质泵4、电加热器5、燃气加热器6、蒸汽发生器7、电伴热棒Ⅰ8、电伴热棒Ⅱ9、汽轮机高压缸10、再热器11、汽轮机中低压缸12、发电机13、凝汽器14、凝水泵15、加热器Ⅰ16、除氧器17、给水泵18、加热器Ⅱ19、热用户组20、供热侧储能装置21和冷却塔22；

所述的发电机13的输入端与汽轮机中低压缸12的输出端连接，汽轮机中低压缸12的输入端与再热器11的输出端连接，再热器11的输入端与汽轮机高压缸10的输出端连接，汽轮机高压缸10的输入端与蒸汽发生器7的输出端连接，汽轮机高压缸10的输出端与加热器Ⅱ19的一个输入端连接，所述的汽轮机中低压缸12的输出端分别与加热器Ⅰ16的输入端、除氧器17的一个输入端、凝汽器14的输入端和热用户组20的输入端连接，凝汽器14的输出端与凝水泵15的输入端连接，凝水泵15的输出端与加热器Ⅰ16的输入端连接，加热器Ⅰ16的输出端与除氧器17的另一个输入端连接，除氧器17的输出端与给水泵18的输入端连接，给水泵18的输出端与加热器Ⅱ19的另一个输入端连接，加热器Ⅱ19输出端与蒸汽发生器7的一个输入端连接；

热用户组20和冷却塔22的输入端同时与凝汽器14的输出端连接，热用户组20和冷却塔22的输出端同时与凝汽器14的输入端连接，热用户组20的输入端和输出端分别与供热侧储能装置21的两个连接端连接；

所述的电加热器5的电源输入端与电源5-1连接，所述的燃气加热器6的能量输入端与燃气供应装置6-1连接；所述的冷储罐1的输出端与冷介质泵3的输入端连接，所述的冷介质泵3的输出端与电加热器5的输入端连接，电加热器5的输出端和燃气加热器6的输出端同时与热储罐2的输入端连接，所述的热储罐2的输出端与热介质泵4的输入端连接，蒸汽发生器7的另一个输入端和再热器11的输入端同时与热介质泵4的输出端连接，蒸汽发生器7的输出端和再热器11的输出端同时与冷储罐1的输入端连接；所述的热用户组20和供热侧储能装置21均设置有两个或两个以上。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的热用户组20的输入端设置有调节阀Ⅰ23-1；

调节阀Ⅰ23-1的安装可使得热用户组20根据环境的变化进行适时的流量调节以满足需求，即需求各个热用户组20可根据实际能量进行选择切换调节，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的热用户组20的输出端设置有调节阀Ⅱ23-2；

调节阀Ⅱ23-2的安装可使得热用户组20根据环境的变化进行适时的流量调节以满足需求，即需求各个热用户组20可根据实际能量进行选择切换调节，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳；

通过相应的阀门实现这种热用户组20的按需切换，通过从汽轮机抽取不同温度压力(品位)的蒸汽调节热用户组20(海水淡化装置、制冷机组等以热能驱动产生淡水、冷等多类产品的设备)的温度至额定值。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的电伴热棒Ⅰ8为低温电伴热棒。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的电伴热棒Ⅱ9为高温电伴热棒。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的加热器Ⅰ16为低压加热器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的加热器Ⅱ19为高压加热器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的冷却塔22的输入端设置有隔离阀24-1；

隔离阀24-1的安装可使得冷却塔22在需要的时候通过隔离阀24-1的阀门开启，不需要的时候通过隔离阀24-1的阀门进行关闭，隔离阀24-1的安装使得系统的能耗降低，根据需求而定，具有一定的环保意义，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的冷却塔22的输出端设置有隔离阀24-2。

隔离阀24-2的安装可使得冷却塔22在需要的时候通过隔离阀24-2的阀门开启，不需要的时候通过隔离阀24-2的阀门进行关闭，隔离阀24-2的安装使得系统的能耗降低，根据需求而定，具有一定的环保意义，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

现有技术存在若电源供电或电加热相关设备出现故障将导致系统无法储热，可靠性无法保障的问题，本实用新型通过配置与电加热器5并联的燃气加热器6当电源5-1供电或电加热相关设备出现故障时，可切换使用燃气加热器6，从而实现能量来源的多样性，增加了一个能量的来源，可靠性提高了100％，保障发电和供热的可靠性。

现有技术的系统配置只能在电网用电“高峰”时段8小时期间供热，在电网“低谷”和“能量持平”时段的16小时汽轮发电机组不运行无法供热，无法满足供暖季节24小时不间断的集中供热需求或其它形式热用户的持续性用热需求。为解决在电网非“高峰”时段即汽轮发电机组不运行时热储能系统无法供热的问题，需将“热电解耦”，即汽轮发电机组不运行仍可保证供热。本实用新型通过在系统供热端配置供热侧储能装置10，在储能电站放热过程中，供热侧储能装置10可吸收过剩的供热能量，在电网负荷处于“低谷”和“能量持平”时段的16小时期间，汽轮发电机组不运行没有热量供热时，供热侧储能装置10释放热量，确保满足用户持续的用热需求。

现有技术供热形式单一，仅用于向城市供热系统供热，未考虑到其它形式的用热需求。为解决热储能系统供能形式单一的问题，通过在供热端设置不同种类的热用户(如制冷机组、供暖换热器、海水淡化装置)使其并联形成热用户组20，可根据实际能量需求对各个热用户进行选择切换。

附图说明

图1为本实用新型的一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统的结构示意图。

图中：1.冷储罐；2.热储罐；3.冷介质泵；4.热介质泵；5.电加热器；5-1.电源；6.燃气加热器；6-1.燃气供应装置；7.蒸汽发生器；8.电伴热棒Ⅰ；9.电伴热棒Ⅱ；10.汽轮机高压缸；11.再热器；12.汽轮机中低压缸；13.发电机；14.凝汽器；15.凝水泵；16.加热器Ⅰ；17.除氧器；18.给水泵；19.加热器Ⅱ；20.热用户组；21.供热侧储能装置；22.冷却塔；23-1.调节阀Ⅰ；23-2.调节阀Ⅱ；23-3.调节阀Ⅲ；23-4.调节阀Ⅳ；24-1.隔离阀Ⅰ；24-2.隔离阀Ⅱ。

具体实施方式

具体实施方式一、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型旨在解决系统的电源系统故障时功能系统无法运行可靠性低、电网非“高峰”时段即汽轮发电机组不运行时热储能电站无法供热及热储能系统供能形式单一问题；

本实用新型提供了一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，该种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统包括冷储罐1、热储罐2、冷介质泵3、热介质泵4、电加热器5、燃气加热器6、蒸汽发生器7、电伴热棒Ⅰ8、电伴热棒Ⅱ9、汽轮机高压缸10、再热器11、汽轮机中低压缸12、发电机13、凝汽器14、凝水泵15、加热器Ⅰ16、除氧器17、给水泵18、加热器Ⅱ19、热用户组20、供热侧储能装置21和冷却塔22；所述的发电机13的输入端与汽轮机中低压缸12的输出端连接，汽轮机中低压缸12的输入端与再热器11的输出端连接，再热器11的输入端与汽轮机高压缸10的输出端连接，汽轮机高压缸10的输入端与蒸汽发生器7的输出端连接，汽轮机高压缸10的输出端与加热器Ⅱ19的一个输入端连接，所述的汽轮机中低压缸12的输出端分别与加热器Ⅰ16的输入端、除氧器17的一个输入端、凝汽器14的输入端和热用户组20的输入端连接，凝汽器14的输出端与凝水泵15的输入端连接，凝水泵15的输出端与加热器Ⅰ16的输入端连接，加热器Ⅰ16的输出端与除氧器17的另一个输入端连接，除氧器17的输出端与给水泵18的输入端连接，给水泵18的输出端与加热器Ⅱ19的另一个输入端连接，加热器Ⅱ19输出端与蒸汽发生器7的一个输入端连接；

热用户组20和冷却塔22的输入端同时与凝汽器14的输出端连接，热用户组20和冷却塔22的输出端同时与凝汽器14的输入端连接，热用户组20的输入端和输出端分别与供热侧储能装置21的两个连接端连接；

所述的电加热器5的电源输入端与电源5-1连接，所述的燃气加热器6的能量输入端与燃气供应装置6-1连接；所述的冷储罐1的输出端与冷介质泵3的输入端连接，所述的冷介质泵3的输出端与电加热器5的输入端连接，电加热器5的输出端和燃气加热器6的输出端同时与热储罐2的输入端连接，所述的热储罐2的输出端与热介质泵4的输入端连接，蒸汽发生器7的另一个输入端和再热器11的输入端同时与热介质泵4的输出端连接，蒸汽发生器7的输出端和再热器11的输出端同时与冷储罐1的输入端连接；所述的热用户组20和供热侧储能装置21均设置有两个或两个以上；

上述部分设备的功能主要是：当电源5-1供电或电加热相关设备出现故障时，通过燃气加热器6进行补燃保障发电和供热的稳定性；当电网热供时，供热侧储能装置11吸收部分的供热热量，在电网不运行或供热能力不足时，供热侧储能装置11放热，增加了一个能量的来源，可靠性提高了100％，保障供热的稳定性。

本实用新型工作原理为：

居民用电存在用电高峰、能量持平和用电低谷的交替，在用电高峰时，电网及供电系统必然存在不问定因素，当电源供电或电加热相关设备出现故障将导致系统无法储热，可靠性无法保障；若在电网“低谷”时段储热，“高峰”时段放热进行热电联供，文献中的系统配置只能维持电网用电高峰时段8小时的供热，在电网“低谷”和“平”时段的16小时汽轮发电机组不运行无法供热，无法满足供暖季节24小时不间断的集中供热需求或其它形式热用户的持续性用热需求；现有系统供热形式单一，仅用于向城市供热系统供热，未考虑到其它形式的用热需求；现有热储能系统的效率较低。因此本系统工作过程及原理如下：

储能过程：当电源5-1侧电力过剩时如风电、光伏存在电网难以消纳的弃电以及电网“低谷”时段，本系统储能部分开始储能，冷介质泵3从冷储罐1抽取低温储热介质流经电加热器5，通过电加热器5将来自电源5-1侧的过剩电能转化为热能，加热来自冷储罐1的低温储热介质至高温，然后将高温储热介质储存在热储罐2中，此过程实现了电能向热能的转化。

发电过程：当电力用户电网或直供电用户有电力需求时如电网用电“高峰”时段，电网开始放能，本系统开始运行，热介质泵4抽取热储罐2中的高温储热介质流经蒸汽发生器7加热来自给水泵18的给水从而产生蒸汽，蒸汽发生器7产生的蒸汽进入汽轮机高压缸10做功，汽轮机高压缸10排汽进入再热器11，被来自热储罐2的高温储热介质加热后，蒸汽进入汽轮机中低压缸12作功驱动发电机13发电；

供热过程：汽轮机中低压缸12排汽进入凝汽器14凝结为水，再依次经过凝水泵15、加热器Ⅰ16、除氧器17、给水泵18、加热器Ⅱ19后进入蒸汽发生器7从而完成循环。与此同时，通过凝汽器14将汽轮机排汽余热向热用户组20供热。各个供热侧储能装置21与热用户组20中各匹配热用户依次并联，当储能电站放能时，供热侧储能装置21可吸收过剩的供热能量，当储能电站储能供热能力不足时，供热侧储能装置21释放热量，确保满足热用户组20的用热需求。根据热用户组20中不同热用户对热源温度需求的不同，通过从汽轮机抽取不同品位不同流量的蒸汽调节热用户组20中不同热用户及与之并联配套的供热侧储能装置21入口温度至额定值。上述过程实现了热能向电能和其它能量形式的转化。

当热用户组20无需热量时，汽轮机排汽余热可由与热用户组20并联的冷却塔22带走。

当热储能电站在电源丧失或电加热器出现故障时，可手动切换使用与电加热器并联的燃气加热器6补燃，从而提高热储能电站的供电可靠性。

为避免冷储罐1、热储罐2的散热温度降低，分别配置电伴热棒Ⅰ8、电伴热棒Ⅱ9，电伴热棒的电加热部分浸没入储罐储热介质中，当储热介质温度下降时启动进行加热至额定温度。

现有技术若电源供电或电加热相关设备出现故障将导致系统无法储热，供热的可靠性无法保障，本实用新型通过配置与电加热器5并联的燃气加热器6当电源5-1供电或电加热相关设备出现故障时，可切换使用燃气加热器6，从而实现能量来源的多样性，增加了一个能量的来源，可靠性提高了100％，保障供热的可靠性。

现有技术的系统配置只能在电网用电“高峰”时段8小时期间供热，在电网“低谷”和“能量持平”时段的16小时汽轮发电机组不运行无法供热，无法满足供暖季节24小时不间断的集中供热需求或其它形式热用户的持续性用热需求。为解决在电网非“高峰”时段即汽轮发电机组不运行时热储能电站无法供热的问题，需将“热电解耦”，即汽轮发电机组不运行仍可保证供热。本实用新型通过在系统供热端配置供热侧储能装置10，在储能系统放热过程中，供热侧储能装置10可吸收过剩的供热能量，在电网负荷处于“低谷”和“能量持平”时段的16小时期间，汽轮发电机组不运行没有热量供热时，供热侧储能装置10释放热量，确保满足用户持续的用热需求。

现有技术供热形式单一，仅用于向城市供热系统供热，未考虑到其它形式的用热需求。为解决热储能系统供能形式单一的问题，通过在供热端设置不同种类的热用户(如制冷机组、供暖换热器、海水淡化装置)使其并联形成热用户组20，增加了一个能量的来源，可靠性提高了100％。

现有技术对汽机岛与储热部分相互配合提升效率并无相关描述，为提升热储能电站系统效率，通过配置储热介质-蒸汽再热器，用储热介质加热汽轮机高压缸排汽后进入低压缸，从而提升汽轮机朗肯循环效率，总能量转换效率达到了85％以上；

热用户组20和供热侧储能装置21的数量保持一致，能够保证在不浪费能源的情况下用户得到能量的充足供应。

具体实施方式二、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，根据具体实施方式二，所述的热用户组20的输入端设置有调节阀Ⅰ23-1，调节阀Ⅰ23-1的安装可使得热用户组20根据环境的变化进行适时的流量调节以满足需求，即需求各个热用户组20可根据实际能量进行选择切换调节，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

具体实施方式三、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，在具体实施方式三的基础上在热用户组20的输出端设置有调节阀Ⅱ23-2，调节阀Ⅱ23-2的安装可使得热用户组20根据环境的变化进行适时的流量调节以满足需求，即需求各个热用户组20可根据实际能量进行选择切换调节，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳；

通过相应的阀门实现这种热用户组20的按需切换，通过从汽轮机抽取不同温度压力(品位)的蒸汽调节热用户组20(海水淡化装置、制冷机组等以热能驱动产生淡水、冷等多类产品的设备)的温度至额定值。

具体实施方式四、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的电伴热棒Ⅰ8为低温电伴热棒。

具体实施方式五、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的电伴热棒Ⅱ9为高温电伴热棒。

具体实施方式六、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的加热器Ⅰ16为低压加热器。

具体实施方式七、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的加热器Ⅱ19为高压加热器。

具体实施方式八、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，所述的冷却塔22的输入端设置有隔离阀24-1，隔离阀24-1的安装可使得冷却塔22在需要的时候通过隔离阀24-1的阀门开启，不需要的时候通过隔离阀24-1的阀门进行关闭，隔离阀24-1的安装使得系统的能耗降低，根据需求而定，具有一定的环保意义，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

具体实施方式九、下面结合图1说明本实施方式，本实用新型一种供能侧可多能切换、解耦型热储能多能供应系统，在具体实施方式五的基础上在冷却塔22的输出端设置有隔离阀24-2，隔离阀24-2的安装可使得冷却塔22在需要的时候通过隔离阀24-2的阀门开启，不需要的时候通过隔离阀24-2的阀门进行关闭，隔离阀24-2的安装使得系统的能耗降低，根据需求而定，具有一定的环保意义，大大提高了系统的实用性，使得系统的用户体验更佳。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。