[go: up one dir, main page]

CN109958593B - 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法 - Google Patents

一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109958593B
CN109958593B CN201910181982.1A CN201910181982A CN109958593B CN 109958593 B CN109958593 B CN 109958593B CN 201910181982 A CN201910181982 A CN 201910181982A CN 109958593 B CN109958593 B CN 109958593B
Authority
CN
China
Prior art keywords
storage medium
heat storage
inlet
pressure heater
feed water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910181982.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109958593A (zh
Inventor
严卉
刘明
种道彤
王进仕
陈伟雄
严俊杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201910181982.1A priority Critical patent/CN109958593B/zh
Priority to US17/427,644 priority patent/US11560879B2/en
Priority to PCT/CN2019/092429 priority patent/WO2020181677A1/zh
Publication of CN109958593A publication Critical patent/CN109958593A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109958593B publication Critical patent/CN109958593B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/065—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
    • F03G6/067—Binary cycle plants where the fluid from the solar collector heats the working fluid via a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/12—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法，该系统包括燃煤发电机组热力系统以及包含太阳能集热装置、冷热储热介质罐、储热介质泵、储热介质与给水换热器等耦合太阳能热发电的高温储热系统；锅炉烟道中布置储热介质加热器；通过太阳能储热介质调节阀和储热介质泵配合调节进入太阳能集热装置和储热介质加热器的储热介质流量，消除阳光辐照变化的影响，维持输出功率稳定；其次，用储热介质罐进行调峰，在锅炉稳定燃烧的条件下降低汽轮机出力；还通过高压加热器调节阀组开断调节进入储热介质与给水换热器的给水流量和温度，使系统满足机组快速变负荷速率的要求；本发明能实现太阳能燃煤发电耦合，降低煤耗量，大幅提高机组灵活性和经济性。

Description

一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
技术领域
本发明涉及多能源互补发电技术领域，具体涉及一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法。
背景技术
近年来，我国政府加快了多能互补示范工程建设。太阳能是清洁的可再生能源，但由于太阳能是间歇性能源，大规模发电并网加剧电网波动，也降低了电网系统调峰容量比，造成我国部分地区可再生能源发电消纳困难；同时我国电力系统中调峰任务将主要由燃煤火电机组承担。这对太阳能热发电和燃煤火力机组的灵活性经济性都提出了新要求，要求其能稳定输出功率同时也能大幅度快速变负荷且经济地运行。
现有太阳能热发电系统与燃煤热力系统的耦合不足以快速抵消太阳辐照强度变化引起的输出功率扰动，且锅炉与汽轮机间的强耦合限制了发电机组的最低出力，目前尚未有合理的解决方案使得太阳能热发电和燃煤发电机组能够满足电网对机组变负荷运行性能的要求和经济性的要求，需要解决的问题包括：
1)太阳辐照等环境条件变化，需要解决太阳能与燃煤互补电站的运行控制问题。
2)当电网要求快速大幅度变负荷时，太阳能热发电受天气限制，而燃煤发电受锅炉最低稳定燃烧负荷和系统内部蓄热能力限制，均无法满足变负荷速率要求，需要寻求更有潜力的太阳能与燃煤耦合方案，增设更高效的蓄热系统相互配合。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法，该系统实现太阳能热发电与燃煤发电耦合，增加机组外部主动储热，利用储热介质高温储热，快速抵消太阳辐照强度变化引起的输出功率扰动并实现机炉解耦，使得太阳能燃煤耦合发电机组能满足电网对机组变负荷性能的要求，同时降低煤耗量，提高经济性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，包括燃煤发电机组热力系统和耦合太阳能热发电的高温储热系统：其中，
所述燃煤发电机组热力系统包括依次连接的锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中低压缸3、凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器与调节阀组9；所述锅炉1的烟道中还布置有储热介质加热器10；锅炉1的过热蒸汽出口与汽轮机高压缸2的入口相连通；锅炉1的给水入口和高压加热器与调节阀组9的给水出口相连通；汽轮机高压缸2的蒸汽出口通过锅炉1与汽轮机中低压缸3进汽口相连通；汽轮机中低压缸3的第一级抽汽出口与高压加热器与调节阀组9的蒸汽入口通过管道相连通，第二级抽汽出口与除氧器7的蒸汽入口通过管道相连通，第三级抽汽出口与低压加热器6的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸3的蒸汽出口与凝汽器4的进气口相连通；凝汽器4的水工质出口通过凝结水泵5与低压加热器6的水工质入口相连通；低压加热器6的水工质出口与除氧器7的水工质入口相连通；
所述耦合太阳能热发电的高温储热系统包括依次相连的太阳能集热装置11、储热介质泵12、冷储热介质罐13、冷热储热介质罐连接阀14、热储热介质罐15、热储热介质罐出口调节阀17和储热介质与给水换热器16，还包括太阳能储热介质调节阀18；太阳能集热装置11的入口通过太阳能储热介质调节阀18和储热介质泵12与冷储热介质罐13的冷储热介质出口相连通；所述冷储热介质罐13的冷储热介质出口还通过储热介质泵12储热介质加热器10入口相连通；太阳能集热装置11的出口与热储热介质罐15的热储热介质右入口通过管道相连通；储热介质加热器10出口通过管道与热储热介质罐15的热储热介质左入口相连通；所述储热介质与给水换热器16的储热介质出口与冷储热介质罐13的冷储热介质入口通过管道相连通，储热介质与给水换热器16的储热介质入口和热储热介质罐15的出口通过热储热介质罐出口调节阀17相连通；储热介质与给水换热器16的给水出口与锅炉1给水入口通过管道相连通；储热介质与给水换热器16的给水入口与给水泵8的水工质出口相连通；所述高温储热系统的冷储热介质罐13与热储热介质罐15通过冷热储热介质罐连接阀14相连通。
所述高压加热器与调节阀组9布置有一级高压加热器901、二级高压加热器902和三级高压加热器903，还包括一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907；三级高压加热器903的给水出口为高压加热器与调节阀组9的给水出口；一级高压加热器901的给水入口为高压加热器与调节阀组9的给水入口，一级高压加热器901的给水出口与二级高压加热器902的给水入口通过管道相连通；二级高压加热器902的给水出口通过管道与三级高压加热器903的给水入口相连通；汽轮机高压缸2的蒸汽出口通过管道与二级高压加热器902的过热蒸汽入口相连通；汽轮机高压缸2的第一级抽汽出口与三级高压加热器903的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸3的第一级抽汽出口与一级高压加热器901的蒸汽入口通过管道相连通。
所述储热介质与给水换热器16的给水入口与一级高压加热器901的给水入口通过一级高压加热器入口调节阀904相连通，还与二级高压加热器902的给水入口通过二级高压加热器入口调节阀905相连通，还与三级高压加热器903的给水入口通过三级高压加热器入口调节阀906相连通，还与三级高压加热器903的给水出口通过三级高压加热器出口调节阀907相连通；储热介质与给水换热器16的给水出口与三级高压加热器903的给水出口也相连通。
所述耦合太阳能热发电的高温储热系统使用的储热介质为熔盐、导热油类单相流动的介质。
所述储热介质加热器10所处锅炉1烟道处的烟气温度在550℃～700℃之间。
上述一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统的运行方法，在太阳辐照条件变化时维持汽轮机输出功率的稳定，需要维持储热介质与给水换热器16工况的稳定，即维持进入储热介质与给水换热器16的储热介质流量、给水流量和给水温度都不变，当热储热介质罐15中容量不足时，增加进入储热介质加热器10的储热介质量；当光照条件良好且发电机组需要升负荷时，通过调节太阳能储热介质调节阀18和储热介质泵12增加进入太阳能集热装置11的储热介质流量，停止储热介质进入储热介质加热器10，同时打开热储热介质罐出口调节阀17，通过热储热介质罐出口调节阀17对进入储热介质与给水换热器16的热储热介质流量进行调节，通过一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907中一个或多个的开断对进入储热介质与给水换热器16的给水流量和温度进行调节，调节目标为：使给水温度提高且使从锅炉1进入汽轮机高压缸2的主蒸汽流量与进入汽轮机中低压缸3的再热蒸汽流量的变化率能够满足汽轮机电负荷变化率，使系统满足快速变负荷速率的要求；当发电机组需要降负荷时，关闭一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907，打开冷热储热介质罐连接阀14和太阳能储热介质调节阀18，启动储热介质泵12，通过储热介质泵12和太阳能储热介质调节阀18配合对进入储热介质加热器10与高温烟气热交换的冷储热介质的流量以及进入太阳能集热装置11进行加热的储热介质流量进行调节，加热后的储热介质分别通过热储热介质罐15的左入口和右入口进入热熔罐15，通过冷热储热介质罐连接阀14调节冷储热介质罐13和热储热介质罐15所存储热介质质量平衡，调节目标为：在锅炉1稳定燃烧的条件下降低汽轮机出力，同时有效存储太阳能热量。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过增加机组外部高温储热，实现太阳能与燃煤发电耦合，既快速抵消太阳辐照强度变化引起的输出功率扰动，维持汽轮机出力稳定，又实现机炉解耦，大幅度提高发电系统运行灵活性。
(2)本发明可以控制进入太阳能热集热装置和储热介质加热器的储热介质流量，利用太阳能，降低煤耗量，提升经济性；同时储热介质在燃煤机组外部存储低负荷运行时满足汽轮机负荷后剩余的高品位能量，提升系统低负荷运行能力，提高能量利用效率。
(3)本发明可以通过高压加热器调节阀组开断调节进入储热介质与给水换热器的给水流量和温度，使系统满足机组快速变负荷速率的要求，通过在燃煤机组外与储热介质换热，提高给水温度，从而提高机组快速变负荷能力。
附图说明
图1为本发明太阳能燃煤耦合灵活发电系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，燃煤发电机组热力系统和耦合太阳能热发电的高温储热系统：其中，
所述燃煤发电机组热力系统包括依次连接的锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中低压缸3、凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器与调节阀组9；所述锅炉1的烟道中还布置有储热介质加热器10；锅炉1的过热蒸汽出口与汽轮机高压缸2的入口相连通；锅炉1的给水入口和高压加热器与调节阀组9的给水出口相连通；汽轮机高压缸2的蒸汽出口通过锅炉1与汽轮机中低压缸3进汽口相连通；汽轮机中低压缸3的第一级抽汽出口与高压加热器与调节阀组9的蒸汽入口通过管道相连通，第二级抽汽出口与除氧器7的蒸汽入口通过管道相连通，第三级抽汽出口与低压加热器6的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸3的蒸汽出口与凝汽器4的进气口相连通；凝汽器4的水工质出口通过凝结水泵5与低压加热器6的水工质入口相连通；低压加热器6的水工质出口与除氧器7的水工质入口相连通；
所述耦合太阳能热发电的高温储热系统包括依次相连的太阳能集热装置11、储热介质泵12、冷储热介质罐13、冷热储热介质罐连接阀14、热储热介质罐15、热储热介质罐出口调节阀17和储热介质与给水换热器16，还包括太阳能储热介质调节阀18；太阳能集热装置11的入口通过太阳能储热介质调节阀18和储热介质泵12与冷储热介质罐13的冷储热介质出口相连通；所述冷储热介质罐13的冷储热介质出口还通过储热介质泵12储热介质加热器10入口相连通；太阳能集热装置11的出口与热储热介质罐15的热储热介质右入口通过管道相连通；储热介质加热器10出口通过管道与热储热介质罐15的热储热介质左入口相连通；所述储热介质与给水换热器16的储热介质出口与冷储热介质罐13的冷储热介质入口通过管道相连通，储热介质与给水换热器16的储热介质入口和热储热介质罐15的出口通过热储热介质罐出口调节阀17相连通；储热介质与给水换热器16的给水出口与锅炉1给水入口通过管道相连通；储热介质与给水换热器16的给水入口与给水泵8的水工质出口相连通；所述高温储热系统的冷储热介质罐13与热储热介质罐15通过冷热储热介质罐连接阀14相连通。
作为本发明的优选实施方式，高压加热器与调节阀组9布置有一级高压加热器901、二级高压加热器902和三级高压加热器903，还包括一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907；三级高压加热器903的给水出口为高压加热器与调节阀组9的给水出口；一级高压加热器901的给水入口为高压加热器与调节阀组9的给水入口，一级高压加热器901的给水出口与二级高压加热器902的给水入口通过管道相连通；二级高压加热器902的给水出口通过管道与三级高压加热器903的给水入口相连通；汽轮机高压缸2的蒸汽出口通过管道与二级高压加热器902的过热蒸汽入口相连通；汽轮机高压缸2的第一级抽汽出口与三级高压加热器903的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸3的第一级抽汽出口与一级高压加热器901的蒸汽入口通过管道相连通。
作为本发明的优选实施方式，所述储热介质与给水换热器16的给水入口与一级高压加热器901的给水入口通过一级高压加热器入口调节阀904相连通，还与二级高压加热器902的给水入口通过二级高压加热器入口调节阀905相连通，还与三级高压加热器903的给水入口通过三级高压加热器入口调节阀906相连通，还与三级高压加热器903的给水出口通过三级高压加热器出口调节阀907相连通；储热介质与给水换热器16的给水出口与三级高压加热器903的给水出口也相连通，优点为：使得进入储热介质与给水换热器16的给水流量和给水温度可以进行灵活调节，从而根据增快机组变负荷速率，提高机组灵活性。
作为本发明的优选实施方式，耦合太阳能热发电的高温储热系统使用的储热介质为熔盐、导热油等单相流动的介质，确保在换热器中单相流动，提高系统安全性和稳定性。
作为本发明的优选实施方式，储热介质加热器10所处锅炉1烟道处的烟气温度在550℃～700℃之间，保证储热介质存储能量为高品位能量。
如图1所示，本发明太阳能燃煤耦合灵活发电系统的运行方法，在太阳辐照条件变化时维持汽轮机输出功率的稳定，需要维持储热介质与给水换热器16工况的稳定，即维持进入储热介质与给水换热器16的储热介质流量、给水流量和给水温度都不变，当热储热介质罐15中容量不足时，增加进入储热介质加热器10的储热介质量；当光照条件良好且发电机组需要升负荷时，通过调节太阳能储热介质调节阀18和储热介质泵12增加进入太阳能集热装置11的储热介质流量，停止储热介质进入储热介质加热器10，同时打开热储热介质罐出口调节阀17，通过热储热介质罐出口调节阀17对进入储热介质与给水换热器16的热储热介质流量进行调节，通过一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907中一个或多个的开断对进入储热介质与给水换热器16的给水流量和温度进行调节，调节目标为：使给水温度提高且使从锅炉1进入汽轮机高压缸2的主蒸汽流量与进入汽轮机中低压缸3的再热蒸汽流量的变化率能够满足汽轮机电负荷变化率，使系统满足快速变负荷速率的要求；当发电机组需要降负荷时，关闭一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907，打开冷热储热介质罐连接阀14和太阳能储热介质调节阀18，启动储热介质泵12，通过储热介质泵12和太阳能储热介质调节阀18配合对进入储热介质加热器10与高温烟气热交换的冷储热介质的流量以及进入太阳能集热装置11进行加热的储热介质流量进行调节，加热后的储热介质分别通过热储热介质罐15的左入口和右入口进入热熔罐15，通过冷热储热介质罐连接阀14调节冷储热介质罐13和热储热介质罐15所存储热介质质量平衡，调节目标为：在锅炉1稳定燃烧的条件下降低汽轮机出力，同时有效存储太阳能热量。
本发明采用高温储热系统耦合太阳热发电和燃煤发电热力系统，快速抵消太阳辐照强度变化引起的输出功率扰动，当太阳光照等环境条件变化，通过维持储热介质与给水换热器16工况的稳定来维持汽轮机出力稳定不变；高温储热系统并联运行于燃煤发电热力系统外，打破热力系统机组锅炉和汽轮机间的强耦合，当光照条件良好且发电机组需要快速升负荷时，调节太阳能储热介质调节阀18控制进入太阳能集热装置的储热介质流量，调节一级高压加热器入口调节阀904、二级高压加热器入口调节阀905、三级高压加热器入口调节阀906和三级高压加热器出口调节阀907中一个或多个控制进入储热介质与给水换热器16的给水温度和流量，在燃煤机组外与储热介质换热，提高给水温度，提高机组快速变负荷运行能力，同时利用太阳能，降低煤耗量；汽轮机要求低负荷运行时，调节进入储热介质与给水换热器16的储热介质流量，锅炉燃烧量可以尽量不变化，利用储热介质在燃煤机组外部存储满足汽轮机负荷后剩余的高品位能量，提升燃煤发电系统最低负荷运行能力。本发明可以解决太阳能与燃煤机组参与调峰时灵活性和经济性不足的问题。

Claims (6)

1.一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，其特征在于：包括燃煤发电机组热力系统和耦合太阳能热发电的高温储热系统：其中，
所述燃煤发电机组热力系统包括依次连接的锅炉(1)、汽轮机高压缸(2)、汽轮机中低压缸(3)、凝汽器(4)、凝结水泵(5)、低压加热器(6)、除氧器(7)、给水泵(8)、高压加热器与调节阀组(9)；所述锅炉(1)的烟道中还布置有储热介质加热器(10)；锅炉(1)的过热蒸汽出口与汽轮机高压缸(2)的入口相连通；锅炉(1)的给水入口和高压加热器与调节阀组(9)的给水出口相连通；汽轮机高压缸(2)的蒸汽出口通过锅炉(1)与汽轮机中低压缸(3)进汽口相连通；汽轮机中低压缸(3)的第一级抽汽出口与高压加热器与调节阀组(9)的蒸汽入口通过管道相连通，第二级抽汽出口与除氧器(7)的蒸汽入口通过管道相连通，第三级抽汽出口与低压加热器(6)的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸(3)的蒸汽出口与凝汽器(4)的进气口相连通；凝汽器(4)的水工质出口通过凝结水泵(5)与低压加热器(6)的水工质入口相连通；低压加热器(6)的水工质出口与除氧器(7)的水工质入口相连通；
所述耦合太阳能热发电的高温储热系统包括依次相连的太阳能集热装置(11)、储热介质泵(12)、冷储热介质罐(13)、冷热储热介质罐连接阀(14)、热储热介质罐(15)、热储热介质罐出口调节阀(17)和储热介质与给水换热器(16)，还包括太阳能储热介质调节阀(18)；太阳能集热装置(11)的入口通过太阳能储热介质调节阀(18)和储热介质泵(12)与冷储热介质罐(13)的冷储热介质出口相连通；所述冷储热介质罐(13)的冷储热介质出口还通过储热介质泵(12)储热介质加热器(10)入口相连通；太阳能集热装置(11)的出口与热储热介质罐(15)的热储热介质右入口通过管道相连通；储热介质加热器(10)出口通过管道与热储热介质罐(15)的热储热介质左入口相连通；所述储热介质与给水换热器(16)的储热介质出口与冷储热介质罐(13)的冷储热介质入口通过管道相连通，储热介质与给水换热器(16)的储热介质入口和热储热介质罐(15)的出口通过热储热介质罐出口调节阀(17)相连通；储热介质与给水换热器(16)的给水出口与锅炉(1)给水入口通过管道相连通；储热介质与给水换热器(16)的给水入口与给水泵(8)的水工质出口相连通；所述高温储热系统的冷储热介质罐(13)与热储热介质罐(15)通过冷热储热介质罐连接阀(14)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，其特征在于：所述高压加热器与调节阀组(9)布置有一级高压加热器(901)、二级高压加热器(902)和三级高压加热器(903)，还包括一级高压加热器入口调节阀(904)、二级高压加热器入口调节阀(905)、三级高压加热器入口调节阀(906)和三级高压加热器出口调节阀(907)；三级高压加热器(903)的给水出口为高压加热器与调节阀组(9)的给水出口；一级高压加热器(901)的给水入口为高压加热器与调节阀组(9)的给水入口，一级高压加热器(901)的给水出口与二级高压加热器(902)的给水入口通过管道相连通；二级高压加热器(902)的给水出口通过管道与三级高压加热器(903)的给水入口相连通；汽轮机高压缸(2)的蒸汽出口通过管道与二级高压加热器(902)的过热蒸汽入口相连通；汽轮机高压缸(2)的第一级抽汽出口与三级高压加热器(903)的蒸汽入口通过管道相连通；汽轮机中低压缸(3)的第一级抽汽出口与一级高压加热器(901)的蒸汽入口通过管道相连通。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，其特征在于：所述储热介质与给水换热器(16)的给水入口与一级高压加热器(901)的给水入口通过一级高压加热器入口调节阀(904)相连通，还与二级高压加热器(902)的给水入口通过二级高压加热器入口调节阀(905)相连通，还与三级高压加热器(903)的给水入口通过三级高压加热器入口调节阀(906)相连通，还与三级高压加热器(903)的给水出口通过三级高压加热器出口调节阀(907)相连通；储热介质与给水换热器(16)的给水出口与三级高压加热器(903)的给水出口也相连通。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，其特征在于：所述耦合太阳能热发电的高温储热系统使用的储热介质为熔盐、导热油类单相流动的介质。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统，其特征在于：所述储热介质加热器(10)所处锅炉(1)烟道处的烟气温度在550℃～700℃之间。
6.权利要求1至5任一项所述的一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统的运行方法，其特征在于：在太阳辐照条件变化时维持汽轮机输出功率的稳定，需要维持储热介质与给水换热器(16)工况的稳定，即维持进入储热介质与给水换热器(16)的储热介质流量、给水流量和给水温度都不变，当热储热介质罐(15)中容量不足时，增加进入储热介质加热器(10)的储热介质量；当光照条件良好且发电机组需要升负荷时，通过调节太阳能储热介质调节阀(18)和储热介质泵(12)增加进入太阳能集热装置(11)的储热介质流量，停止储热介质进入储热介质加热器(10)，同时打开热储热介质罐出口调节阀(17)，通过热储热介质罐出口调节阀(17)对进入储热介质与给水换热器(16)的热储热介质流量进行调节，通过一级高压加热器入口调节阀(904)、二级高压加热器入口调节阀(905)、三级高压加热器入口调节阀(906)和三级高压加热器出口调节阀(907)中一个或多个的开断对进入储热介质与给水换热器(16)的给水流量和温度进行调节，调节目标为：使给水温度提高且使从锅炉(1)进入汽轮机高压缸(2)的主蒸汽流量与进入汽轮机中低压缸(3)的再热蒸汽流量的变化率能够满足汽轮机电负荷变化率，使系统满足快速变负荷速率的要求；当发电机组需要降负荷时，关闭一级高压加热器入口调节阀(904)、二级高压加热器入口调节阀(905)、三级高压加热器入口调节阀(906)和三级高压加热器出口调节阀(907)，打开冷热储热介质罐连接阀(14)和太阳能储热介质调节阀(18)，启动储热介质泵(12)，通过储热介质泵(12)和太阳能储热介质调节阀(18)配合对进入储热介质加热器(10)与高温烟气热交换的冷储热介质的流量以及进入太阳能集热装置(11)进行加热的储热介质流量进行调节，加热后的储热介质分别通过热储热介质罐(15)的左入口和右入口进入热储热介质罐(15)，通过冷热储热介质罐连接阀(14)调节冷储热介质罐(13)和热储热介质罐(15)所存储热介质质量平衡，调节目标为：在锅炉(1)稳定燃烧的条件下降低汽轮机出力，同时有效存储太阳能热量。
CN201910181982.1A 2019-03-11 2019-03-11 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法 Active CN109958593B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910181982.1A CN109958593B (zh) 2019-03-11 2019-03-11 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
US17/427,644 US11560879B2 (en) 2019-03-11 2019-06-22 Solar-aided coal-fired flexible power generation system and operation method thereof
PCT/CN2019/092429 WO2020181677A1 (zh) 2019-03-11 2019-06-22 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910181982.1A CN109958593B (zh) 2019-03-11 2019-03-11 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109958593A CN109958593A (zh) 2019-07-02
CN109958593B true CN109958593B (zh) 2020-06-02

Family

ID=67024150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910181982.1A Active CN109958593B (zh) 2019-03-11 2019-03-11 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11560879B2 (zh)
CN (1) CN109958593B (zh)
WO (1) WO2020181677A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110748465B (zh) * 2019-10-21 2020-10-27 西安交通大学 一种氢储能太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
CN110761859B (zh) * 2019-11-08 2022-04-22 河南九域恩湃电力技术有限公司 一种基于低压加热回路的斜温层储热调峰系统及调峰方法
CN111306820B (zh) * 2020-02-19 2021-01-15 西安交通大学 一种光煤互补系统变工况的发电功率寻优控制方法
CN115030789B (zh) * 2021-03-05 2025-03-28 赫普能源环境科技股份有限公司 火电机组的储热调峰装置及方法、火电机组和发电系统
CN113294306B (zh) * 2021-06-04 2023-08-15 西安交通大学 一种光热电站启动旁路的能量回收系统及运行方法
CN113623032B (zh) * 2021-09-13 2022-10-11 西安交通大学 一种燃煤锅炉烟气储热发电一体化系统及运行方法
CN113586185B (zh) * 2021-09-13 2022-10-04 西安交通大学 一种燃煤锅炉烟气与蒸汽联合储热深度调峰系统及运行方法
CN113865118B (zh) * 2021-09-15 2024-07-16 吉林省电力科学研究院有限公司 一种光能接入燃煤机组及光煤能量互补负荷调节方法
CN113738464B (zh) * 2021-09-30 2025-04-01 青岛达能环保设备股份有限公司 单旁路控制抽汽式混合换热调频系统
CN114562712A (zh) * 2021-12-27 2022-05-31 杭州杭锅电气科技有限公司 一种基于熔盐储热的智慧热电联产系统
CN114838508A (zh) * 2022-04-07 2022-08-02 天普新能源科技有限公司 一种太阳能储热发电系统
CN114718677B (zh) * 2022-04-21 2024-04-05 苏州西热节能环保技术有限公司 一种供热供气机组的深度调峰热电解耦系统
CN114811560A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 上海锅炉厂有限公司 一种锅炉抽汽与储热耦合的调峰系统及方法
CN114812247B (zh) * 2022-04-27 2023-04-07 华北电力大学 耦合储热的高灵活性燃煤发电系统
CN114961908B (zh) * 2022-06-07 2023-05-05 华能国际电力股份有限公司 一种太阳能燃煤耦合发电系统及方法
CN115324673B (zh) * 2022-07-25 2024-05-24 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种煤电机组参与电网调峰的系统及控制方法
CN115234323B (zh) * 2022-08-31 2024-09-17 华能国际电力股份有限公司 一种带储热储压的燃煤发电系统及运行方法
CN115638034B (zh) * 2022-10-13 2024-05-24 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种采用太阳能光热提升垃圾发电循环效率的系统及方法
CN115653714B (zh) * 2022-11-04 2024-10-29 中国成达工程有限公司 一种利用熔盐储热的定负荷锅炉运行调峰发电系统及方法
CN116122929A (zh) * 2023-02-10 2023-05-16 华能国际电力股份有限公司 一种发电机组灵活调峰系统及其运行方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4126037A1 (de) * 1991-08-06 1993-02-11 Siemens Ag Gas- und dampfturbinenkraftwerk mit einem solar beheizten dampferzeuger
US20090125152A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Markron Technologies, Llc Method of measurement, control, and regulation for the solar thermal hybridization of a fossil fired rankine cycle
CN101260815B (zh) * 2008-04-24 2010-06-02 华北电力大学 抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电系统
CN101270675A (zh) * 2008-04-24 2008-09-24 华北电力大学 太阳能和燃煤机组混合的热发电系统
CN102110125B (zh) 2009-12-29 2013-09-18 比亚迪股份有限公司 根据汉字快速查找兴趣点的检索方法
CN103375369B (zh) * 2012-04-28 2017-02-08 杭州三花研究院有限公司 一种太阳能辅助燃煤电站发电系统
CN102758746A (zh) * 2012-06-30 2012-10-31 华北电力大学（保定） 太阳能集热器辅助燃煤机组耦合发电系统
WO2014123537A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Skyfuel, Inc. Solar/gas hybrid power system configurations and methods of use
JP2014188475A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Hitachi Ltd 太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム
ES2878624T3 (es) * 2014-02-24 2021-11-19 General Electric Technology Gmbh Sistema de energía termosolar
ES2742297T3 (es) * 2014-03-10 2020-02-13 Alfa Laval Corp Ab Control de un flujo de fluido a través de un intercambiador de calor
WO2016172761A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 Intex Holdings Pty Ltd A system for generating electrical power from low temperature steam
CN108180125B (zh) * 2017-12-07 2020-09-25 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 光热与燃煤互补发电系统及高效发电系统
CN109854313B (zh) * 2019-03-11 2020-03-24 西安交通大学 一种灵活燃煤发电系统及运行方法
CN109812796B (zh) * 2019-03-13 2020-06-02 西安交通大学 参与一次调频的太阳能辅助燃煤发电系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109958593A (zh) 2019-07-02
WO2020181677A1 (zh) 2020-09-17
US11560879B2 (en) 2023-01-24
US20220099071A1 (en) 2022-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109958593B (zh) 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
CN109854313B (zh) 一种灵活燃煤发电系统及运行方法
CN103953402B (zh) 一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统
CN104963776B (zh) 一种太阳能热互补联合循环发电系统
CN112611010B (zh) 一种多热源热电联产机组发电负荷灵活调节系统的调节方法
CN101761366B (zh) 聚光式太阳能抽凝式热电联产系统
CN111577410A (zh) 燃气轮机进气温度控制装置及燃气轮机进气温度控制方法
CN114961908B (zh) 一种太阳能燃煤耦合发电系统及方法
CN108590989A (zh) 塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统
CN117605552A (zh) 一种强柔性高变负荷速率燃煤发电系统及其运行方法
CN215174935U (zh) 一种火电厂高低温储热调峰系统
CN117606000A (zh) 一种多热源梯级加热的灵活高效燃煤发电系统及运行方法
CN114935137A (zh) 一种太阳能辅助燃煤灵活发电系统及工作方法
CN206319918U (zh) 联合循环电厂汽水回热及余热综合利用提效系统
CN105042666B (zh) 背压式小汽机驱动引风机的宽负荷供热节能系统
CN109139400B (zh) 基于辐照变化改变集成模式的太阳能热互补联合循环系统
CN118009779A (zh) 一种熔盐储热释能单元及锅炉机组深度调峰系统
CN116826800A (zh) 一种光煤储互补灵活发电系统及运行方法
CN117605999A (zh) 一种集成多热源储热的强柔性燃煤发电系统及运行方法
CN216077238U (zh) 一种节能汽轮发电装置
CN107542507A (zh) 基于低品质热量回收的火电机组负荷指令快速响应装置
CN202914258U (zh) 一种塔式太阳能辅助燃气-蒸汽一体化热发电系统
CN218883946U (zh) 一种太阳能燃煤耦合辅助工业供汽热电联产系统
CN222104484U (zh) 一种纯凝火电机组耦合的熔盐储热系统
CN113958414B (zh) 结合太阳能的燃气轮机联合循环机组燃料加热系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant