电厂深度综合调峰系统的制作方法

本实用新型涉及一种电厂深度综合调峰系统，用于风力发电厂、火力发电厂、核电厂等。

背景技术：

电网因夜间负荷减少，同时需要消纳风力发电的较大产能负荷，保证作为清洁能源的风力发电、光电优先上网，其它电厂需要根据电网调度情况减少发电量调峰。

现有的利用电蓄热设备进行热电联产电厂深度调峰技术有很大的局限性，调节空间有限，无法满足要求：首先只适用于热电厂有热需求的场合，其次只能在冬季供暖季节才能开启调峰，非供暖季电厂深度调峰还要采取其它措施，设备利用率低和经济效益差。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种电厂深度综合调峰系统，其目的是：（1）使调峰系统既能用于有热需求的场合，也能用于有冷需求的场合；（2）提高设备利用率；（3）提高经济效益。

一种电厂深度综合调峰系统，包括制热设备和吸收式制冷机；

所述制热设备用于与变电站相连接，利用电产生热水并输送到供热管网中；所述制热设备包括固体蓄热设备；

所述吸收式制冷机与制热设备相连接，用于将制热设备产生的热量转换为冷量并输送到供冷管网中。

作为本系统的进一步改进：还包括连接于固体蓄热设备输出端和变电站之间的余热发电机组，用于利用固体蓄热设备输出的热量发电并将电返至变电站。

作为本系统的进一步改进：还包括储存罐、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第一泵、第二泵、第三泵和第四泵；

所述制热设备还包括电加热设备；

所述电加热设备和固体蓄热设备均与变电站相连接以产生热水；

所述电加热设备输出端通过第一阀门及第一泵与吸收式制冷机相连接，同时还通过第二阀门与储存罐的第一输入端相连接；

所述固体蓄热设备的输出端通过第三阀门、第四泵及第九阀门与供热管网相连接，同时还通过第四阀门及第一泵与吸收式制冷机相连接；

所述吸收式制冷机的第一输出端通过第五阀门及第二泵与供冷管网相连接，第二输出端通过第六阀门与储存罐的第二输入端相连接；

所述储存罐的输出端通过第三泵及第七阀门与供冷管网相连接，同时还通过第三泵及第八阀门与供热管网相连接。

作为本系统的进一步改进：还包括余热发电机组和第十阀门，所述固体蓄热设备的输出端通过第三阀门、第四泵及第十阀门与余热发电机组相连接，所述余热发电机组还与变电站相连接，所述余热发电机组利用固体蓄热设备输出的热量发电并将电返至变电站。

作为本系统的进一步改进：所述电加热设备包括电极锅炉。

作为本系统的进一步改进：所述固体蓄热设备包括蓄热模块和热交换模块；

所述蓄热模块包括由蓄热砖构成的蓄热体、设置于蓄热体外围的绝热层和穿过蓄热体的加热丝组件，所述加热丝组件用于加热蓄热体；

所述加热丝组件包括串联的加热丝单元，所述加热丝单元包括四根以上并联的电加热丝元件；

所述蓄热模块还包括绝缘保温底座，所述蓄热体放置于该绝缘保温底座上；所述绝缘保温底座包括交替布置的陶瓷纤维毡和高铝砖层，所述绝缘保温底座顶层为高铝砖层；

所述热交换模块包括风机和换热器；所述风机用于实现蓄热体周围的空气循环；所述换热器具有空气入口、空气出口、冷水入口及热水出口，风机将被蓄热体加热的空气引入换热器空气入口，由冷水入口进入的冷水被热空气加热后从热水出口输出，换热后的空气从空气出口输出、再次在风机的作用下循环；

所述固体蓄热设备的热水出口还连接有热水储存装置，所述固体蓄热设备输出端是指热水储存装置的出水口；

所述固体蓄热设备还包括用于测量蓄热砖温度的砖温测量组件，所述砖温测量组件为非接触式红外测量组件；

所述绝热层上开设有通孔，所述非接触式红外测量组件放置在所述通孔中，所述非接触式红外测量组件包括外壁与所述通孔相配合的绝缘管、设置在绝缘管中的透镜以及位于透镜外侧的红外测温探头；

所述砖温测量组件的红外测温探头朝向蓄热砖；

所述固体蓄热设备还包括用于测量加热丝组件温度的加热丝温测量组件，所述加热丝温测量组件亦为所述的非接触式红外测量组件，所述加热丝温测量组件的红外测温探头朝向电加热丝元件；所述透镜包括内透镜和设置于内透镜外侧的外透镜，所述内透镜和外透镜之间留有间距。

作为本系统的进一步改进：所述电加热丝元件为U形，所述蓄热砖上开设有加热孔，所述电加热丝元件穿过所述加热孔，且所有电加热丝元件的两端均位于蓄热体的同侧，所述蓄热体的该侧还设置有连接板，所述连接板用于布置导线以实现电加热丝元件之间的连接；

所述风机的出口连接有风道，所述风道中设置有预热装置；位于蓄热体上方的绝热层还开设有排气孔；

所述风道为L形，包括竖直风道和一端与竖直风道顶部相接的水平风道，所述水平风道的另一端朝向蓄热体；所述风机的出口设置于顶部、与竖直风道底端相接，所述预热装置设置在竖直风道中。

相对于现有技术，本实用新型具有以下积极效果：（1）可实现冬季供暖夏季供热，非供暖制冷季则能利用存储的能量发电，实现了全年深度调峰，极大地提高了设备利用率和调峰效果，并且还能利用峰谷电的电费差实现较好的经济效益；（2）通过设置阀门状态即可完成制热设备在供暖与辅助吸收式制冷机完成制冷之间的功能转换，并实现储存罐在储热与储冷之间的功能转换，进一步提高了设备利用率，减少了设备投入；（3）本实用新型以热水为媒介，先采用电加热方式快速消纳电力负荷，然后再利用热水直接供热，或制冷、发电，在实现了全年调峰的基础上兼顾了调峰速度。

另一方面，本实用新型还对固体蓄热设备进行了改进：（1）蓄热体放置于复合式绝缘保温底座上，其由陶瓷纤维毡和高铝砖层间隔构成，高铝砖在高温时（超过700℃）绝缘性能下降，单独采用高铝砖作为高压绝缘存在隐患，而陶瓷纤维毡是良好的绝热绝缘体，且绝缘性能不随着温度升高而下降，但陶瓷纤维毡不能承重，无法单独作为底部绝热绝缘材料，采用陶瓷纤维毡与高铝砖层的复合结构可实现优势互补，高铝砖层设置在顶部可将蓄热体的重量均匀地施加在陶瓷纤维毡上，避免陶瓷纤维毡受力集中而损坏 ，同时陶瓷纤维毡和高铝砖层共同满足了蓄热设备底部保温和高压绝缘需求，降低了造价，提高了设备的可靠性；（2）采用非接触式红外测量组件获取蓄热砖和加热丝温测量组件的温度，具有测量精度高、使用寿命长和便于维护的优点，并且采用双层透镜中空结构可以有效实现隔热，避免红外测温探头受高温损坏；（3）本实用新型的加热丝组件采用先并联、后串联的结构方式，当其中一根电加热丝元件出现故障后，与其并联的电加热丝元件依然可正常通电，从而确保整个加热丝组件依然可以正常运行，降低了加热丝组件的故障率，提高了设备的可靠性，另一方面，电加热丝元件采用U形结构，连接端均位于蓄热体的同侧，从而只在蓄热体该侧设置连接板即可完成所有电加热丝元件之间的连接，降低了成本，提高了生成效率，便于后期维护；（4）设备长时间不使用再次启动时，先采用预加热结合内循环的方式，将蓄热体上的水份蒸发并通过排气孔排出，然后再正常启动，避免因潮湿而出现漏电故障，并且，根据蓄热砖和电加热丝元件的温度以及二者的温差判断蓄热体是否已经完全实现预热，确保除湿彻底，进一步降低了漏电故障发生的可能性，提高了可靠性。

附图说明

图1为本实用新型调峰系统的结构示意图。

图2为本实用新型中固体蓄热设备的结构示意图。

图3为本实用新型中固体蓄热设备侧视方向的结构示意图。

图4为本实用新型中固体蓄热设备的非接触式红外测量组件部分的结构示意图。

图5为本实用新型中固体蓄热设备的加热丝组件的连接关系示意图，其中电加热丝元件的实际形状为U形，在此图中为方便示意而简化为直线状。

图6为U形的电加热丝元件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1，电厂深度综合调峰系统，包括制热设备和吸收式制冷机4；所述制热设备用于通过降压变压器与变电站1相连接，把电压由220KV降至10~35KV，利用电产生热水并输送到供热管网中；所述制热设备包括固体蓄热设备3；所述吸收式制冷机4与制热设备相连接，用于将制热设备产生的热量转换为冷量并输送到供冷管网中。工作时，根据需要选择产生热量或冷量输送到对应的管网中，既满足了调峰要求，也满足了供热/供冷需求。

进一步地，本系统还包括储存罐5、第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103、第四阀门104、第五阀门105、第六阀门106、第七阀门107、第八阀门108、第九阀门109、第一泵、第二泵、第三泵和第四泵；

所述制热设备还包括电加热设备，所述电加热设备为电极式或电阻式加热设备，优选为电极锅炉2；

所述电极锅炉2和固体蓄热设备3均与变电站1相连接以产生热水；

所述电极锅炉2输出端通过第一阀门101及第一泵与吸收式制冷机4相连接，同时还通过第二阀门102与储存罐5的第一输入端相连接；

所述固体蓄热设备3的输出端通过第三阀门103、第四泵及第九阀门109与供热管网相连接，同时还通过第四阀门104及第一泵与吸收式制冷机4相连接；

所述吸收式制冷机4的第一输出端通过第五阀门105及第二泵与供冷管网相连接，第二输出端通过第六阀门106与储存罐5的第二输入端相连接；

所述储存罐5的输出端通过第三泵及第七阀门107与供冷管网相连接，同时还通过第三泵及第八阀门108与供热管网相连接。

本系统还包括余热发电机组6和第十阀门110，所述固体蓄热设备3的输出端通过第三阀门103、第四泵及第十阀门110与余热发电机组6相连接，所述余热发电机组6还与变电站1相连接，所述余热发电机组6利用固体蓄热设备3输出的热量发电并将电返至变电站1，从而在没有供热和供冷需求时，也能通过二次发电的方式实现调峰储能。

使用上述电厂深度综合调峰系统的调峰方法，步骤有：

（A）根据供热、供冷需求制定调峰策略，如果有供热需求（如冬季），则采用供热调峰策略，如果有供冷需求（如夏季），则采用供冷调峰策略，如果无供热需求和供冷需求（如春秋季节），则采用余热发电调峰策略；

（B）根据所指定的调峰策略执行调峰措施：

（B-1）如果采用供热调峰策略，则：关闭第一阀门101、第四阀门104、第五阀门105、第六阀门106、第七阀门107、第十阀门110，打开第二阀门102、第三阀门103、第八阀门108和第九阀门109，由固体蓄热设备3产生的热水直接输入供热管网，由电极锅炉2产生的热水先存入储存罐5中，将储存罐5作为高温蓄热罐使用，再根据需要调整储存罐5的输出流量、将热水输送到供热管网中；热网消纳不了的热量可以以热水的形式存储在固体蓄热设备3和储存罐5中；当满足供热需求并有富余热量时，打开第十阀门110，在供热的同时利用余热发电机组6二次发电。

（B-2）如果采用供冷调峰策略，则：关闭第二阀门102、第三阀门103、第八阀门108、第九阀门109和第十阀门110，打开第一阀门101、第四阀门104、第五阀门105、第六阀门106和第七阀门107，由固体蓄热设备3和电极锅炉2产生的热水直接输送到吸收式制冷机4，吸收式制冷机4将热量转换为冷量、产生过冷水，然后一部分直接通过第二泵输送到供冷管网中，另一部分先存到储存罐5中，将储存罐5作为冰晶蓄冷罐使用，再根据需要调整储存罐5的输出流量、将过冷水输送到供冷管网中；供冷管网消纳不了的热量可以以热水的形式存储在固体蓄热设备3中，也可以转换为冷量后以过冷水的形式存储在储存罐5里；当满足供冷需求并有富余热量时，打开第二阀门102和第十阀门110，在供冷的同时利用余热发电机组6二次发电。

（B-3）如果采用余热发电调峰策略，则：关闭第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104、第五阀门105、第六阀门106、第七阀门107、第八阀门108和第九阀门109，打开第三阀门103和第十阀门110，由固体蓄热设备3产生的热水直接输送到余热发电机组6，余热发电机组6利用热量发电并将电返至变电站1。

本实用新型有较好的经济效益，以配置2台350MW发电机组为例，按40%负荷深度调峰，每KWH电产生效益按0.4元计算，每年可产生经济效益为：2X350000X8X365X0.4=81760万元。

如图2和3，所述的固体蓄热设备3包括蓄热模块和热交换模块；

所述蓄热模块包括由蓄热砖3-11构成的蓄热体、设置于蓄热体外围的绝热层和穿过蓄热体的加热丝组件，所述加热丝组件用于加热蓄热体；所述加热丝组件通过高压陶瓷接头3-7与为供电蓄热设备的供电装置相连接；

所述绝热层由若干陶瓷纤维棉保温模块3-1拼接而成，有效解决了蓄热体外部保温结构复杂，施工周期长的问题；

所述热交换模块包括风机和换热器3-2；所述风机用于实现蓄热体周围的空气循环；所述换热器3-2具有空气入口、空气出口、冷水入口及热水出口，风机将被蓄热体加热的空气引入换热器3-2空气入口，由冷水入口进入的冷水被热空气加热后从热水出口输出，换热后的空气从空气出口输出、再次在风机的作用下循环。

所述固体蓄热设备3的热水出口还连接有热水储存装置，所述固体蓄热设备3输出端是指热水储存装置的出水口。

所述蓄热模块还包括绝缘保温底座，所述蓄热体放置于该绝缘保温底座上；所述绝缘保温底座包括交替布置的陶瓷纤维毡3-9和高铝砖层3-10，所述绝缘保温底座顶层为高铝砖层3-10。

所述绝缘保温底座的优选结构为：由下向上依次为一层陶瓷纤维毡3-9、两层高铝砖层3-10、一层陶瓷纤维毡3-9、两层高铝砖层3-10、一层陶瓷纤维毡3-9以及两层高铝砖层3-10，共三层陶瓷纤维毡3-9、六层高铝砖层3-10。

高铝砖在高温时（超过700℃）绝缘性能下降，单独采用高铝砖作为高压绝缘存在隐患，而陶瓷纤维毡3-9是良好的绝热绝缘体，且绝缘性能不随着温度升高而下降，但陶瓷纤维毡3-9不能承重，无法单独作为底部绝热绝缘材料，采用陶瓷纤维毡3-9与高铝砖层3-10的复合结构可实现优势互补，高铝砖层3-10设置在顶部可将蓄热体的重量均匀地施加在陶瓷纤维毡3-9上，避免陶瓷纤维毡3-9受力集中而损坏 ，同时陶瓷纤维毡3-9和高铝砖层3-10共同满足了蓄热设备底部保温和高压绝缘需求，降低了造价，提高了设备的可靠性。

所述固体蓄热设备3还包括用于测量蓄热砖3-11温度的砖温测量组件3-4，所述砖温测量组件3-4为非接触式红外测量组件；

如图4，所述绝热层上开设有通孔，所述非接触式红外测量组件放置在所述通孔中，所述非接触式红外测量组件包括外壁与所述通孔相配合的绝缘管、设置在绝缘管中的透镜以及位于透镜外侧的红外测温探头3-105；所述绝缘管为云母管3-101；所述砖温测量组件3-4的红外测温探头3-105朝向蓄热砖3-11。

如图2，本蓄热设备还包括用于测量加热丝组件温度的加热丝温测量组件3-5，所述加热丝温测量组件3-5亦为所述的非接触式红外测量组件，所述加热丝温测量组件3-5的红外测温探头3-105朝向电加热丝元件3-6；

采用红外非接触式测量方式，具有测量精度高、使用寿命长和便于维护的优点。

进一步地，所述透镜包括内透镜3-102和设置于内透镜3-102外侧的外透镜3-103，所述内透镜3-102和外透镜3-103之间留有间距，通过中空结构有效实现隔热，避免红外测温探头3-105受高温损坏。

所述非接触式红外测量组件还包括安装在绝热层外壁上的支架3-104，所述红外测温探头3-105安装在所述支架3-104上。

如图5，所述加热丝组件包括串联的加热丝单元，所述加热丝单元包括四根以上并联的电加热丝元件3-6；如果其中一根电加热丝元件3-6出现故障，与其并联的电加热丝元件3-6依然可正常通电，从而确保整个加热丝组件依然可以正常运行，降低了加热丝组件的故障率，提高了设备的可靠性。

如图6，所述电加热丝元件3-6为U形，所述蓄热砖3-11上开设有加热孔，所述电加热丝元件3-6穿过所述加热孔，且所有电加热丝元件3-6的两端均位于蓄热体的同侧，所述蓄热体的该侧还设置有连接板，所述连接板用于布置导线以实现电加热丝元件3-6之间的连接；接线时，只在蓄热体该侧设置连接板即可完成所有电加热丝元件3-6之间的连接，降低了成本，提高了生成效率，便于后期维护。

如图2和3，所述风机的出口连接有风道，所述风道中设置有预热装置3-8；位于蓄热体上方的绝热层还开设有排气孔3-12；所述风机优选为离心风机3-3；

所述风道为L形，包括竖直风道和一端与竖直风道顶部相接的水平风道，所述水平风道的另一端朝向蓄热体；所述风机的出口设置于顶部、与竖直风道底端相接，所述预热装置3-8设置在竖直风道中；采用L形风道，能够将风机吹出的空气及时加热后直接输送到蓄热体周围，加快水份的蒸发。

蓄热设备还设有控制模块，所述控制模块与预热装置3-8以及离心风机3-3分别相连接。

蓄热设备长时间未使用、重新启动时，或者首次使用时，控制模块先启动风机开始空气循环，并打开预热装置3-8和排气孔3-12，加热固体蓄热设备3内循环的空气，蒸发蓄热体内的水份并通过排气孔3-12将潮湿的空气排出；除湿完成后，对加热丝组件通电，并关闭预热装置3-8和排气孔3-12，使蓄热设备开始正常工作。

为了能够确保除湿彻底，所述控制模块还与砖温测量组件3-4和加热丝温测量组件3-5分别相连接，用于接收蓄热体和电加热丝元件3-6的温度；在通过预热装置3-8加热蓄热设备内空气的同时，控制模块通过砖温测量组件3-4和加热丝温测量组件3-5检测蓄热体和电加热丝元件3-6的温度，当测得的蓄热体温度和电加热丝元件3-6温度都高于预设的除湿温度（如120°C）、且蓄热体和电加热丝元件3-6之间的温差小于预设的温差阈值（如10°C）后，判定进入除湿状态，当进入除湿状态的时间超过预设的除湿时间值（如1小时，可根据蓄热体的体积设定）后，判定除湿完成，对加热丝组件通电，并关闭预热装置3-8和排气孔3-12，使蓄热设备开始正常工作。