一种联合储电-储热的热电联产机组调峰系统及方法与流程

本发明涉及热电联产机组灵活性调峰及热电协同优化运行领域，具体涉及一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统及方法。

背景技术：

1、由于风电、光伏等可再生清洁能源具有波动性、间歇性，随着接入电网的容量不断增长，加剧了电源侧的扰动，对维持电力系统稳定运行造成影响，需要进一步提升电力系统灵活调节的能力。

2、公开报道的数据显示，我国可再生能源装机规模迅速增长，至2023年6月底，可再生能源装机已达13.22亿千瓦，历史性超过煤电，约占我国总装机的48.8％。与此同时，电力系统对调节性电源需求迅速增长。目前，山东电网煤电机组占比大，抽水蓄能容量有限，电网调峰仍主要依靠直调煤电机组执行。但是，受燃煤压减，小锅炉、小热电关停，直调热电联产机组承担民生供热量逐年增大，工业供汽等综合能源供应需求增加等因素的影响，严重制约了煤电机组的调峰能力。此外，夏季高温时段，机组真空度受限也严重影响了机组的顶峰能力，导致夏季相应时段存在较大用电缺口。提升煤电机组保供支撑能力需求迫切。

3、大型压缩空气储能电站、抽水蓄能电站为电力系统负荷调整提供了一定支撑，但整体投资巨大，且受地理环境的制约。发展分布式灵活性负荷调整资源具有重要意义和应用价值。然而，现有研究不仅缺乏分布式压缩空气储能与热电联产联合的实例，更缺乏热电联产与压缩空气储能协同的灵活性调峰策略。此外，先进压缩空气储能系统充放电过程伴随着热能的产生与消耗，通过配备熔盐储热系统，以热能的灵活性应用为纽带，可将分布式先进压缩空气储能系统与热电联产机组有机结合，实现煤电机组负荷调整能力的有效提升，机组综合煤耗的下降，将热电协同对负荷调整灵活性的贡献深入挖掘，实现多重效益。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统及方法，能够实现煤电机组负荷调整能力的有效提升，机组综合煤耗的下降。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统，包括热电联产机组、熔盐储热装置、分布式压缩空气储能电站，热电联产机组与热用户18和电网19连接，所述熔盐储热装置与热电联产机组的加热系统7、热用户18连接，所述分布式压缩空气储能电站与电网19连接，且分布式压缩空气储能电站的换热器与熔盐储热装置连接。

4、进一步的，热电联产机组包括锅炉1、汽轮机、第一发电机5、加热系统7和凝汽器6，锅炉1、汽轮机、凝汽器6、加热系统7依次连接，所述汽轮机、第一发电机5、电网19依次连接，锅炉1还与加热系统7连接；

5、熔盐储热装置包括熔盐罐8、第一换热器9，熔盐罐8分别与第一换热器9和加热系统7连接，第一换热器9与热用户18连接；

6、分布式压缩空气储能电站包括储气罐10、压缩机11、电动机12、第二换热器13、膨胀机14、第二发电机15和第三换热器16，所述压缩机11、第二换热器13、储气罐10依次连接，所述储气罐10、第三换热器16、膨胀机14、第二发电机15、电网19依次连接。

7、进一步的，加热系统7包括高压加热器、除氧器和低压加热器，所述汽轮机包括高压缸2、中压缸3和低压缸4，高压缸2与高压加热器对应连接，中压缸3与除氧器对应连接，低压缸4与低压加热器对应连接，锅炉1与高压缸2、中压缸3连接，第一发电机5与低压缸4连接。

8、进一步的，高压缸2、中压缸3、低压缸4与第一发电机5同轴布置。

9、一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，基于上述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统实现，包括策略：

10、热电联产机组将加热系统7的给水加热为水蒸气，水蒸气膨胀做功进行供热或发电，水蒸气在凝汽器6内冷凝后回到加热系统7完成循环；

11、分布式压缩空气储能电站在充电阶段将空气压缩存储，放电阶段将压缩空气膨胀做功，通过发电机进行发电；

12、熔盐储热装置吸收分布式压缩空气储能电站压缩空气时产生的热量；

13、熔盐储热装置放热至热电联产机组，对循环回加热系统的凝结水进行加热；

14、熔盐储热装置放热至分布式压缩空气储能电站，对进入膨胀机的常温空气进行加热。

15、进一步的，分布式压缩空气储能电站压缩空气的耗电由热电联产机组所发电量提供。

16、进一步的，还包括策略：

17、调峰策略：用热电联产机组第一发电机5所发电量驱动分布式压缩空气储能电站的压缩机11对空气进行压缩，压缩后的空气进入储气罐10，同时用熔盐储热装置的熔盐罐8吸收分布式压缩空气储能电站的压缩热，热电联产机组降负荷，增加调峰深度；

18、顶峰发电策略：释放熔盐罐8中存储的热量，与热电联产机组中的加热系统协同加热凝结水，汽轮机抽汽量减少，做功的总蒸汽量提升，分布式压缩空气储能电站储气罐10经过第三换热器16加热后进入膨胀机14做功，协同发电，进而提升热电联产机组的发电功率。

19、进一步的，还包括策略：

20、供暖季热负荷策略：熔盐储热装置代替热电联产机组供应部分热负荷，实现热电解耦，分布式压缩空气储能电站在充电阶段将空气压缩存储，放电阶段将压缩空气膨胀做功。

21、进一步的，熔盐储热装置放热加热的凝结水回机组跟随给水进入锅炉1或直接供给热用户18。

22、本发明的优点在于：独立的分布式压缩空气电站，不受地质条件限制，往复过程有热的产生与消耗，考虑温度对口原则，通过引入熔盐储热，实现压缩空气储能可以独立运行，往复效率提升。

23、以熔融盐储存/释放热能的灵活性应用为纽带，将分布式先进压缩空气储能系统与热电联产机组有机结合，实现煤电机组负荷调整能力的有效提升，机组综合煤耗的下降，压缩空气储能电站往复效率提升，实现多重效益。

24、本发明提出的系统及策略，不仅可以在供暖季提升机组负荷调整灵活性的提升，在非供暖季，同样可以拓展机组的负荷调整能力，统筹安排热电联产机组、熔盐储热设备与分布式压缩空气电站的运行，可满足更丰富的负荷调整需求，利用峰谷电价差，提升参与电力现货市场的收益。

技术特征：

1.一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统，其特征在于，包括热电联产机组、熔盐储热装置、分布式压缩空气储能电站，所述热电联产机组与热用户(18)和电网(19)连接，所述熔盐储热装置与热电联产机组的加热系统(7)、热用户(18)连接，所述分布式压缩空气储能电站与电网(19)连接，且分布式压缩空气储能电站的换热器与熔盐储热装置连接。

2.根据权利要求1所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统，其特征在于，所述热电联产机组包括锅炉(1)、汽轮机、第一发电机(5)、加热系统(7)和凝汽器(6)，锅炉(1)、汽轮机、凝汽器(6)、加热系统(7)依次连接，所述汽轮机、第一发电机(5)、电网(19)依次连接，锅炉(1)还与加热系统(7)连接；

3.根据权利要求1所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统，其特征在于，所述加热系统(7)包括高压加热器、除氧器和低压加热器，所述汽轮机包括高压缸(2)、中压缸(3)和低压缸(4)，高压缸(2)与高压加热器对应连接，中压缸(3)与除氧器对应连接，低压缸(4)与低压加热器对应连接，锅炉(1)与高压缸(2)、中压缸(3)连接，第一发电机(5)与低压缸(4)连接。

4.根据权利要求3所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统，其特征在于，所述高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)与第一发电机(5)同轴布置。

5.一种联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，基于权利要求1-4任一所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰系统实现，其特征在于，包括策略：

6.根据权利要求5所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，其特征在于，所述分布式压缩空气储能电站压缩空气的耗电由热电联产机组所发电量提供。

7.根据权利要求6所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，其特征在于，还包括策略：

8.根据权利要求5所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，其特征在于，还包括策略：

9.根据权利要求5所述联合压缩空气储能-熔盐储热的热电联产机组调峰方法，其特征在于，熔盐储热装置放热加热的凝结水回机组跟随给水进入锅炉(1)或直接供给热用户(18)。

技术总结
本发明提出一种联合压缩空气储能‑熔盐储热的热电联产机组调峰系统和方法，热电联产机组供电供热，熔盐储热装置与热电联产机组的加热系统、热用户连接，分布式压缩空气储能电站与电网、熔盐储热装置连接，通过热电联产机组、熔盐储热装置、分布式压缩空气储能电站的协同工作，不仅可以在供暖季提升机组负荷调整灵活性，在非供暖季同样可以拓展机组的负荷调整能力，统筹安排热电联产机组、熔盐储热设备与分布式压缩空气电站的运行，可满足更丰富的负荷调整需求，利用峰谷电价差，提升参与电力现货市场的收益。

技术研发人员：祝令凯,钟子威,巩志强,郭俊山,郑威,梁凯,商攀峰,韩悦,王倩
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27