发电站的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种发电站。本实用新型利用热能储存装置来储存从底循环热力发动机提取的热能。储存在热能储存装置中的热能用于补充由底循环热力发动机进行的发电。在一个实施例中，储存储热工作介质的储热单元配置成将热能排放到底循环热力发动机的工作流体中以补充发电。在一个实施例中，储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的工作介质的热罐。与底循环热力发动机和储热单元流动连通的至少一个热交换器促进储热工作介质和在底循环热力发动机中使用的工作流体之间的热能的直接热传递。
【专利说明】发电站
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及发电站(Power Generating Plant或Power Plant),并且更特别地涉及包含热能储存单元以补充或提高蒸汽产生和功率输出的发电站，例如联合循环发电站。
【背景技术】
[0002]在其中从燃气涡轮机生成的废气能量用于为蒸汽涡轮机提供动力的联合循环发电站的典型操作中，从发电站生成的功率输出将取决于一天中的时期和与其关联的负荷。例如，在凌晨时段，对能量的需求通常低于一天中的其它时期，并且因此联合循环发电站将以最小发电站衰减负荷操作。当对能量的需求从这些凌晨时段增加时，联合循环发电站将使功率输出斜升到基本负荷。在一天中将有某些时间对能量的需求达到峰值。在这些峰值需求时期期间，联合循环发电站的热效率将减小，原因是功率输出增加以满足峰值负荷。一些联合循环发电站利用管道燃烧(Duct firing)来生成附加功率输出以满足这些峰值需求时期期间对能量的增加需求。管道燃烧固有地是低效的发电方法，因此联合循环发电站将以欠理想的热效率操作。
实用新型内容
[0003]根据本实用新型的一方面，提供一种发电站。在本实用新型的该方面中，所述发电站包括蒸汽涡轮机和将工作流体供应到所述蒸汽涡轮机的蒸汽生成源。所述发电站还包括储存储热工作介质的储热单元，所述储热工作介质配置成将热能排放到从所述蒸汽生成源供应的工作流体中以补充由所述蒸汽涡轮机进行的发电。所述储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的储热工作介质的热罐。所述发电站也包括热交换器，所述热交换器与所述蒸汽涡轮机、所述蒸汽生成源和所述储热单元流动连通，所述热交换器促进所述储热单元中的储热工作介质和从所述蒸汽生成源供应到所述蒸汽涡轮机的工作流体之间的热能的直接热传递。
[0004]其中，在充装操作模式下所述冷罐中的储热工作介质供应到所述热交换器，从而促进从所述蒸汽生成源供应的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递以产生经加热的储热工作介质。
[0005]其中，在所述充装操作模式期间在所述热交换器促进工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递的同时，所述蒸汽生成源将工作流体供应到所述蒸汽涡轮机。
[0006]其中，所述经加热的储热工作介质储存在所述热罐中。
[0007]其中，所述蒸汽生成源配置成在储热单元关闭操作模式期间将所有工作流体直接供应到所述蒸汽涡轮机而没有经由所述热交换器与储热工作介质的任何热传递。
[0008]其中，在所述储热单元关闭操作模式期间所述热罐中的预定量的储热工作介质供应到所述冷罐中的储热工作介质以抑制所述冷罐中的工作介质的凝固。
[0009]其中，所述储热单元中的储热工作介质到由所述蒸汽生成源供应的工作流体中的排放发生在期望在峰值需求时期期间提高蒸汽产生和来自所述蒸汽涡轮机的功率输出的情况下。
[0010]其中，所述储热单元中的储热工作介质到由所述蒸汽生成源供应的工作流体中的排放发生在期望通过提供到供电网的能量以抵消电网上的任何频率减小的情况下。
[0011]其中，所述储热工作介质包括无机盐。
[0012]在本实用新型的另一方面中，提供一种联合循环发电站。在本实用新型的该方面中，所述联合循环发电站包括配置成生成电能的、以顶部热动力循环操作的顶循环热力发动机。所述联合循环发电站还包括配置成生成附加电能的、以底部热动力循环操作的底循环热力发动机，所述底循环热力发动机包括蒸汽生成源，所述蒸汽生成源利用由所述顶循环热力发动机产生的废气能量生成工作流体到达蒸汽涡轮机以用于生成附加电能。所述联合循环发电站也包括储存储热工作介质的储热单元，所述储热工作介质配置成将热能排放到所述底循环热力发动机的工作流体中以补充附加电能的发电，其中所述储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的工作介质的热罐。所述联合循环发电站还包括至少一个热交换器，所述至少一个热交换器与所述底循环热力发动机和所述储热单元流动连通。所述至少一个热交换器促进所述储热单元中的储热工作介质和在所述底循环热力发动机中使用的工作流体之间的热能的直接热传递。
[0013]其中，在充装操作模式下所述冷罐中的储热工作介质供应到所述至少一个热交换器，从而促进在所述底循环热力发动机中使用的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递以产生经加热的储热工作介质。
[0014]其中，在所述充装操作模式期间在所述至少一个热交换器促进所述底循环热力发动机的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递的同时，所述蒸汽生成源将工作流体供应到所述蒸汽涡轮机。
[0015]其中，所述经加热的储热工作介质储存在所述热罐中。
[0016]其中，从所述顶循环热力发动机获得的废气能量用于生成所述底循环热力发动机中的工作流体而没有与所述储热单元的任何相互作用。
[0017]其中，所述蒸汽生成源配置成在储热单元关闭操作模式期间将所有工作流体直接供应到所述蒸汽涡轮机而没有经由所述至少一个热交换器与储热工作介质的任何热传递。
[0018]其中，在所述储热单元关闭操作模式期间所述热罐中的预定量的储热工作介质供应到所述冷罐中的储热工作介质以抑制所述冷罐中的工作介质的凝固。
[0019]其中，由所述底循环热力发动机生成的附加电能取决于所述顶循环热力发动机的废气能量和热能经由至少一个热交换器从储热工作介质到所述底循环热力发动机的工作流体中的排放。
[0020]其中，所述储热单元中的储热工作介质到由所述底循环热力发动机使用的工作流体中的排放发生在期望在峰值需求时期期间提高蒸汽产生和来自所述蒸汽涡轮机的功率输出的情况下。
[0021]其中，所述储热单元中的储热工作介质到由所述底循环热力发动机使用的工作流体中的排放发生在期望通过提供到供电网的能量提高以抵消电网上的任何频率减小的情况下。
[0022]其中，所述储热工作介质包括无机盐。[0023]其中，所述至少一个热交换器包括一个以上热交换器，每个热交换器配置成既执行用来自所述底循环热力发动机的工作流体充装所述储热单元中的储热工作介质，又将来自所述储热单元的储热工作介质排放到在所述底循环热力发动机中使用的工作流体中。
[0024]在本实用新型的第三方面中，提供一种联合循环发电站。在本实用新型的该方面中，所述联合循环发电站包括:燃气涡轮机；热回收蒸汽生成器(HRSG)，所述热回收蒸汽生成器配置成回收来自所述燃气涡轮机的废气能量并且借此生成蒸汽；蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机配置成接收来自所述HRSG的蒸汽的供应。所述联合循环发电站还包括储存工作介质的储热单元，所述储热单元配置成将热能排放到由所述HRSG供应的蒸汽中以补充由所述蒸汽涡轮机进行的发电，其中所述储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的储热工作介质的热罐。所述联合循环发电站还包括热交换器，所述热交换器与所述HRSG、所述储热单元和所述蒸汽涡轮机流动连通，所述热交换器促进所述储热单元中的储热工作介质和由所述HRSG供应到所述蒸汽涡轮机的蒸汽之间的热能的直接热传递。
[0025]其中，在充装操作模式下所述冷罐中的储热工作介质供应到所述热交换器，从而促进从所述HRSG供应的蒸汽和储热工作介质之间的热能的直接热传递以产生经加热的储热工作介质。
[0026]其中，在所述充装操作模式期间在所述热交换器促进蒸汽和储热工作介质之间的热能的直接热传递的同时，所述HRSG将蒸汽供应到所述蒸汽涡轮机。
[0027]其中，所述充装操作模式在最小发电站衰减负荷和基本负荷之间的任何发电站负荷点期间发生。
[0028]其中，所述经加热的储热工作介质储存在所述热罐中。
[0029]其中，所述HRSG配置成在储热单元关闭操作模式期间将所有蒸汽直接供应到所述蒸汽涡轮机而没有经由所述热交换器与储热工作介质的任何热传递。
[0030]其中，在所述储热单元关闭操作模式期间所述热罐中的预定量的储热工作介质供应到所述冷罐中的储热工作介质以抑制所述冷罐中的工作介质的凝固。
[0031]其中，所述储热单元中的储热工作介质到从所述HRSG供应的蒸汽中的排放发生在期望在峰值需求时期期间提高蒸汽产生和来自所述蒸汽涡轮机的功率输出的情况下。
[0032]其中，所述储热单元中的储热工作介质到从所述HRSG供应的蒸汽中的排放发生在期望通过提供到供电网的能量提高以抵消电网上的任何频率减小的情况下。
[0033]其中，所述热交换器配置成将来自所述储热单元中的储热工作介质的热能排放回所述HRSG以便改善总发电站启动时间和所述HRSG的预热时间。
[0034]其中，所述储热工作介质包括无机盐。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是根据本实用新型的一个实施例的具有用于补充或提高蒸汽产生和功率输出的热能储存单元的发电站的示意图；
[0036]图2是根据本实用新型的另一实施例的使用一个以上热交换器来补充蒸汽产生和功率输出的具有热能储存单兀的发电站的不意图；以及
[0037]图3A-3B显示发电站性能的绘图，其中图3A显示发电站、例如图1和2中所示的联合循环发电站的功率输出轮廓，而图3B显示不使用如本实用新型的各实施例中所述的储热单元配置的常规发电站的热耗率轮廓相对于图1和2中所示的发电站的热耗率轮廓。
【具体实施方式】
[0038]本实用新型的各实施例涉及利用储热单元来补充或提高发电站(例如联合循环发电站)的蒸汽产生和功率输出。储热单元储存储热工作介质，所述储热工作介质配置成适应操作模式，其中热能排放到由蒸汽生成源供应的工作流体中以补充由操作发电站的蒸汽涡轮机进行的发电，并且其中蒸汽生成源充装(Charge)或增加储热工作介质的温度。储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的储热工作介质的热罐。在一个实施例中，包含在储热单元中的工作介质可以包括无机盐，例如熔盐。在操作中，至少一个热交换器与蒸汽涡轮机、蒸汽生成源和储热单元流动连通。所述至少一个热交换器促进储热单元中的储热工作介质和从蒸汽生成源供应到蒸汽涡轮机的工作流体之间的热能的直接热传递。
[0039]在一个实施例中，储热单元中的储热工作介质用于在峰值需求时期期间(Peak-demand periods)将由蒸汽生成源供应的蒸汽补充到蒸汽润轮机。在其中发电站是联合循环发电站的另一实施例中，储热单元中的储热工作介质用于补充由蒸汽生成源(例如热回收蒸汽生成器(HRSG))供应的蒸汽。这能够使联合循环发电站提高蒸汽产生和功率输出。在另一实施例中，所述至少一个热交换器可以将来自储热单元中的储热工作介质的热能排放回HRSG以便改善HRSG的预热时间(Warm-up times)。另外,对于其中燃气润轮机废气能量用于生成蒸汽涡轮机的蒸汽源的实施例，它可以在其启动期间增加燃气涡轮机的废气(exhaust)温度。在另一实施例中，储热单元中的储热工作介质用于补充由蒸汽生成源供应的蒸汽以便提供到达接收来自发电站的电力的供电网的能量提高。在一些情况下，供电网频率会显著地减小以响应在现有频率下无法满足的升高的电力需求。在这些情况下通过储热工作介质的使用促进的能量提高可以用于抵消供电网上的任何频率降低。
[0040]上述技术效果是本实用新型的各实施例的应用中的一些的举例说明并且不旨在限制。下面更详细地描述这些技术效果和与本实用新型的实施例关联的其它技术效果。
[0041]现在参考附图，图1显示根据本实用新型的一个实施例的具有用于补充或提高蒸汽产生和功率输出的热能储存单元105的发电站100的示意图。图1中所示的发电站100是联合循环发电站100，包括配置成生成电能的、以顶部热动力循环操作的顶循环热力发动机110和配置成生成附加电能的、以底部热动力循环操作的底循环热力发动机115。尽管接下来的描述涉及联合循环发电站，但是本领域的技术人员将领会本实用新型的各实施例适合于利用蒸汽涡轮发动机的任何类型的发电站。利用蒸汽涡轮发动机并且适合于使用本实用新型的实施例的发电站的示例性、但非穷举列表可以包括化石燃料发电站、核发电站、太阳能发电站、地热发电站和其它可再生能量发电站。
[0042]如图1中所示，顶循环热力发动机110包括燃气涡轮机120，该燃气涡轮机包括压缩器部段(C)、燃烧器室部段(CC)和燃气涡轮机部段(GT)。本领域的技术人员将领会燃气涡轮机120仅仅是可以用于联合循环发电站的燃气涡轮发动机配置的一个例子并且不旨在限制本文中所述的本实用新型的各实施例。当在本文中使用时，顶循环热力发动机110大体上表示包括压缩器部段、燃烧器室部段和燃气涡轮机部段作为主要部件的燃气涡轮机120，然而未在图1中示出的顶循环热力发动机的其它部件可以包括具有燃料加热器和流动控制阀的气体燃料撬、可变致动入口引导叶片、废气扩散器、具有冷却系统的压缩器入口罩。底循环热力发动机115表示未与燃气涡轮机120关联的图1中的所有部件，排除下面更详细描述的储热单元105和热交换器135。也就是说，底循环热力发动机115包括如图1中所示的HRSG125、蒸汽涡轮机130、冷凝器160、泵165以及未具体显示的其它部件，例如发电站100和关联辅助设备的平衡。
[0043]继续对底循环热力发动机115的描述，HRSG125使用来自燃气涡轮机120的废气能量来生成经由热交换器135供应到蒸汽涡轮机130的蒸汽源。HRSG125仅仅是可以用于生成在蒸汽涡轮机130中膨胀的水/蒸汽的工作流体的蒸汽生成源的一个例子并且本领域的技术人员将领会存在其它蒸汽生成源，包括在两个或三个压力水平生成蒸汽、具有或没有再热过热器部段的HRSG。本领域的技术人员还将领会蒸汽涡轮机可以包括多个部段，例如高压部段、中压部段和低压部段，每个部段可能包括到HRSG125的专用管道连接。HRSG125将水/蒸汽的工作流体供应到蒸汽涡轮机130。工作流体在蒸汽涡轮机130中经历膨胀并且用于驱动发电机150。发电机150生成电力并且产生电以便分配到供电网。应当注意燃气涡轮机120也驱动发电机155，发电机155生成电以便分配到供电网。应当注意在一些配置中燃气涡轮机和蒸汽涡轮机可以在共同轴上并且都将动力提供给单发电机。返回参考底循环热力发动机115，冷凝器160冷凝来自蒸汽涡轮机130的膨胀工作流体以产生由泵165馈送回到HRSG125的液体(冷凝液)。来自HRSG125的副产品经由烟囱170释放到大气中。
[0044]储热单元105与热交换器135 —起可以用于补充由蒸汽涡轮机130进行的发电(例如，提高蒸汽产生和功率输出)。在一个实施例中，储存在储热单元105中的储热工作介质可以经由热交换器135将热能排放到从HRSG125供应到蒸汽涡轮机130的工作流体中，所述热交换器135与这些部件流动连通。以该方式，热交换器135促进储存在储热单元105中的储热工作介质和从HRSG125供应到蒸汽涡轮机130的工作流体(例如，水/蒸汽)之间的热能的直接热传递。
[0045]如图1中所示，储热单元105包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐140和包含处于已加热状态的储热工作介质的绝热热罐145。在一个实施例中，在冷罐140和热罐145中由储热单元105使用的储热工作介质可以包括具有在任何期望的工作循环中吸收、保持并且然后释放热能的能力的类型的许多储存介质中的任何一种。另外，储热工作介质应当具有高熔化热、大操作范围和相对惰性。可以由储热单元105使用的储热工作介质的示例性、但非穷举例子包括无机盐，例如熔盐。本领域的技术人员将领会其它化学无机化合物可以用作储热工作介质。例如，碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠)是可以用作储热工作介质的无机化合物的类型。
[0046]在本实用新型的实施例中大体上有储热单元105和热交换器135可以在发电站100内使用的三个操作模式。一个操作模式是储热单元关闭操作模式，其中来自HRSG125的所有生成工作流体(例如，水/蒸汽)直接被送到蒸汽涡轮机130用于膨胀做功。在储热单元关闭模式下，HRSG125配置成将所有工作流体直接供应到蒸汽涡轮机130而没有经由热交换器135与储热单元105中的储热工作介质的任何热传递。另外，在储热单元105关闭模式期间，处于已加热状态的热罐145中的预定量的储热工作介质可以经由旁通阀175供应到冷罐140中的处于冷状态的储热工作介质。由于储热单元105关闭，因此存在储热工作介质将凝固的可能性。经由旁通阀175将热罐145中的最小量的储热工作介质供应到冷罐140中的储热工作介质能够使冷罐140保持其中的最小温度以抑制工作介质的凝固。
[0047]另一操作模式是充装操作模式，其中来自HRSG125的工作流体供应到蒸汽涡轮机130并且冷罐140中的储热工作介质供应到热交换器135。这促进从HRSG125供应的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递。更具体地，这促进在底循环热力发动机115中使用的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递，产生经加热的储热工作介质。也就是说，储热工作流体由底循环热力发动机115直接充装。这消除与顶循环热力发动机110的直接热传递。因此，储热工作流体被充装而没有与顶部循环110废气能量的任何直接相互作用。
[0048]充装操作模式的结果是储热工作介质的温度增加，产生经加热的储热工作介质。经加热的储热工作介质然后可以储存在热罐145中。应当注意在充装操作模式下，与热交换器135促进工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递并行或同时，HRSG125将工作流体供应到蒸汽涡轮机130。该充装操作模式可以导致来自蒸汽涡轮机130的功率输出的减小，原因是供应的工作流体的流动和/或它的温度将更低。该潜在状况使充装操作模式适合于在电输出的值被认为较低的情况期间发生(例如，夜晚或在温暖的季节)。然而，本领域的技术人员将领会充装操作模式可以在最小衰减一直到基本负荷之间的任何机组负荷点期间被执行。
[0049]第三操作模式是排放操作模式，其中经由燃气涡轮机120的废气能量和HRSG125生成的工作流体与经由热交换器135从热罐145循环到冷罐140的储热工作流体用于提高蒸汽产生和由蒸汽涡轮机130进行的功率输出。以该方式，供应到蒸汽涡轮机130用于膨胀的工作流体同时基于由燃气涡轮机120的废气能量提供的、输送到HRSG125的能量和热能从来自储热单元105的储热工作流体的排放。更具体地，供应到蒸汽涡轮机130用于膨胀的工作流体取决于顶循环热力发动机110的废气能量和热能经由热交换器135从储热工作介质到底循环热力发动机115的工作流体中的排放。
[0050]提高蒸汽产生和来自蒸汽涡轮机130的功率输出的排放操作模式使发电站100适合于若干应用。在一个实施例中，排放操作模式使发电站100适合在期望提高蒸汽产生和来自蒸汽涡轮机的功率输出的情况下、例如在峰值需求时期期间使用。这消除或减小需要使用管道燃烧来生成附加功率输出以满足这些峰值需求时期期间对能量的增加需求。在另一实施例中，排放操作模式使发电站100适合在期望提供到达供电网的能量提高以抵消未满足的电网需求的情况下使用。特别地，常常需要连接到供电网的发电站快速地提高它们的电输出以便弥补电网中的其它地方的损失能力。经由排放模式提高蒸汽产生和来自蒸汽涡轮机的功率输出的能力能够使发电站100快速地提供到达电网的能量提高以抵消频率的任何不稳定性。在另一实施例中，排放操作模式可以用于在较冷条件的启动期间将来自储热单元105中的储热工作介质的热能排放到HRSG125中以减小总机组启动时间。
[0051]图2是根据本实用新型的另一实施例的使用一个以上热交换器来补充蒸汽产生和功率输出的具有热能储存单元的发电站200的示意图。类似于图1中使用的部分的图2中的部分使用相似的附图标记，区别在于图2中使用的附图标记在前面加上数字2。在该实施例中，每个热交换器235配置成执行用来自底循环热力发动机215的工作流体充装储热单元205中的储热工作介质并且将来自储热单元的储热工作介质排放到底循环热力发动机中。
[0052]在一个例子中，储热工作介质和工作流体之间的热传递可以在充装模式和排放模式下通过两至三个热交换器235的使用发生。可能并且经济地期望将热交换器235中的一个或多个定位和尺寸确定成使得它可以在两个操作模式下使用以减小所需的热交换器的总数量，这潜在地减小总成本和复杂性。换句话说，如果热交换器235需要进行充装和排放，则将仅仅需要总共四或五个热交换器，一个或两个热交换器在两个模式下工作。本领域的技术人员将领会两个或三个热交换器的例子仅仅用于举例说明并且通过增加一个或多个附加热交换器将获得增加的性能好处。本领域的技术人员还将领会潜在多个热交换器可以在充装和排放模式下使用以提供经济和操作好处。
[0053]图3A-3B显示发电站性能的绘图，其中图3A显示发电站、例如图1和2中所示的联合循环发电站的理想化功率输出轮廓(profile) 300，而图3B相对于不使用如本实用新型的各实施例中所述的储热单元配置的发电站的热耗率轮廓显示图1和2中所示的发电站的热耗率轮廓305。参考图3A，功率输出轮廓300显示在一点钟和七点钟之间，发电站以最小机组衰减负荷操作，在轮廓中如附图标记310所示。从7点钟到8点钟,发电站开始将功率输出斜升到基本负荷，在轮廓中如附图标记315所示。在8点钟到23点钟之间，机组以基本负荷操作，在轮廓中如附图标记320所示。在轮廓中如附图标记325所示的13点钟到16点钟表示一天中的峰值需求时段，其中发电站需要典型地生成附加功率以满足峰值需求负荷。如本文中所述，本实用新型的各实施例利用来自蒸汽底部循环的储热单元和(一个或多个)热交换器、储存它并且然后在峰值需求时再注入该热能以提高蒸汽产生和功率输出。这与典型地必须依靠管道燃烧来提高蒸汽产生以满足325处的峰值需求负荷的常规联合循环发电站形成对比。在以基本负荷操作之后，发电站从23点钟到24点钟以部分负荷操作，在轮廓中如附图标记330所示。
[0054]参考图3B，热耗率轮廓305包括图1和2中所示的发电站的热耗率轮廓335和在峰值需求时段期间使用管道燃烧来提高蒸汽产生的常规发电站的热耗率轮廓340。在本领域中众所周知，发电站的热耗率的倒数表示机组的效率。因此，发电站的热耗率越低，机组效率越好。相反地，发电站的热耗率越高，机组效率越低。
[0055]在图3B中，发电站在其中发电站以最小机组衰减负荷操作的I点钟到7点钟之间，如附图标记345所示，根据本实用新型的实施例进行操作的发电站的热耗率具有比如附图标记350所示的常规联合循环发电站操作高的热耗率。这指示根据本实用新型的实施例的发电站操作在最小机组衰减负荷下具有比常规发电站低的效率。这是由于充装操作模式，其中来自HRSG的工作流体供应到蒸汽涡轮机并且冷罐中的储热工作介质供应到(一个或多个)热交换器以促进HRSG工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递。本领域的技术人员将领会尽管I点钟到7点钟之间的效率低，但是该时间期间的电输出的值被认为较低，考虑到在峰值需求时段期间由本实用新型的各实施例提供的好处使低效率可接受。
[0056]如图3B中所示，在其中峰值需求处于其最高值的13点钟到16点钟期间，如附图标记355所示，根据本实用新型的实施例进行操作的发电站的热耗率具有比如附图标记360所示的常规联合循环发电站操作低的热耗率。特别地，这指示本实用新型的实施例能够使发电站在峰值需求时段期间以比使用管道燃烧的常规发电站高的效率操作。这是由于本实用新型的实施例利用充装的储热工作介质并且将它排放到蒸汽涡轮机中以提高蒸汽产生和功率输出。这与在管道燃烧期间燃烧更多燃料以便提高蒸汽产生和功率输出以满足峰值需求负荷的常规联合循环发电站形成对比。
[0057]在23点钟到24点钟之间，发电站以部分负荷操作。如图3B中所示，根据本实用新型的实施例进行操作的发电站的热耗率具有与常规联合循环发电站大致相同的热耗率和因此相同的效率。图3B发电站发电站也示出根据本实用新型的实施例进行操作的发电站的热耗率在当机组将功率输出斜升到基本负荷时的7点钟到8点钟期间具有与常规联合循环发电站大致相同的热耗率和因此相同的效率。在图3B中，机组的热耗率和效率从8点钟到12点钟在基本负荷下在峰值需求时段(即，13点钟到16点钟)之前以及在峰值需求时段之后在基本负荷下从17点钟到23点钟大致相同。
[0058]尽管结合本实用新型的优选实施例特别地显示和描述了本公开，但是将领会本领域的技术人员将想到变化和修改。所以，应当理解附带的权利要求旨在涵盖属于本公开的真实精神内的所有这样的修改和变化。
【权利要求】
1.一种发电站，其包括: 蒸汽涡轮机； 蒸汽生成源，所述蒸汽生成源将工作流体供应到所述蒸汽涡轮机； 储存储热工作介质的储热单元，所述储热单元配置成将热能排放到从所述蒸汽生成源供应的工作流体中以补充由所述蒸汽涡轮机进行的发电，其中所述储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的储热工作介质的热罐；以及 热交换器，所述热交换器与所述蒸汽涡轮机、所述蒸汽生成源和所述储热单元流动连通，所述热交换器促进所述储热单元中的储热工作介质和从所述蒸汽生成源供应到所述蒸汽涡轮机的工作流体之间的热能的直接热传递。
2.根据权利要求1所述的发电站，其特征在于，在充装操作模式下所述冷罐中的储热工作介质供应到所述热交换器，从而促进从所述蒸汽生成源供应的工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递以产生经加热的储热工作介质。
3.根据权利要求2所述的发电站，其特征在于，在所述充装操作模式期间在所述热交换器促进工作流体和储热工作介质之间的热能的直接热传递的同时，所述蒸汽生成源将工作流体供应到所述蒸汽涡轮机。
4.根据权利要求2所述的发电站，其特征在于，所述经加热的储热工作介质储存在所述热罐中。
5.根据权利要求1所述的发电站，其特征在于，所述蒸汽生成源配置成在储热单元关闭操作模式期间将所有工作流体直接供应到所述蒸汽涡轮机而没有经由所述热交换器与储热工作介质的任何热传递`。
6.根据权利要求5所述的发电站，其特征在于，在所述储热单元关闭操作模式期间所述热罐中的预定量的储热工作介质供应到所述冷罐中的储热工作介质以抑制所述冷罐中的工作介质的凝固。
7.根据权利要求1所述的发电站，其特征在于，所述储热单元中的储热工作介质到由所述蒸汽生成源供应的工作流体中的排放发生在期望在峰值需求时期期间提高蒸汽产生和来自所述蒸汽涡轮机的功率输出的情况下。
8.根据权利要求1所述的发电站，其特征在于，所述储热单元中的储热工作介质到由所述蒸汽生成源供应的工作流体中的排放发生在期望通过提供到供电网的能量以抵消电网上的任何频率减小的情况下。
9.根据权利要求1所述的发电站，其特征在于，所述储热工作介质包括无机盐。
10.一种联合循环发电站，其包括: 配置成生成电能的、以顶部热动力循环操作的顶循环热力发动机； 配置成生成附加电能的、以底部热动力循环操作的底循环热力发动机，所述底循环热力发动机包括蒸汽生成源，所述蒸汽生成源利用由所述顶循环热力发动机产生的废气能量生成工作流体到达蒸汽涡轮机以用于生成附加电能； 储存储热工作介质的储热单元，所述储热工作介质配置成将热能排放到所述底循环热力发动机的工作流体中以补充附加电能的发电，其中所述储热单元包括包含处于冷状态的储热工作介质的冷罐和包含处于已加热状态的工作介质的热罐；以及 至少一个热交换器，所述至少一个热交换器与所述底循环热力发动机和所述储热单元流动连通，所述至少一个热交换器促进所述储热单元中的储热工作介质和在所述底循环热力发动机中使用的工作流体`之间的热能的直接热传递。
【文档编号】F01K25/00GK203626907SQ201320642021
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】R.庞, 陈会娟, T.A.加杜里, K.蒙德拉, A.M.彼得, D.G.瓦特 申请人:通用电气公司