一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法与流程

1.本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法。


背景技术：

2.现有的大规模储能主要有抽水蓄能、压缩空气储能和电化学储能。抽水蓄能和压缩空气储能的安装位置受地质或气候条件的限制，电化学储能存在寿命、安全或污染等问题，因此尚缺乏一种可靠的、不受地理条件限制的、环境友好的大规模储能技术。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法，该热电池系统是在现有的火电机组中增加电加热器或热泵、储热装置等形成的，新增的电加热器或热泵用于电力转化为热能，并用熔盐、导热油等介质储存热能，利用现有的火电机组中的热功转换系统将储存的热量转化为电力。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种由火电机组改造而成的热电池系统，包括电
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热转换系统和常规火力发电系统，所述电
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热转换系统包含电加热器1、低温储罐2、高温储罐3和主加热器4，常规火力发电系统包括锅炉6和其余部分7；
6.所述电加热器1的出口与高温储罐3的入口相连，电加热器1的入口与低温储罐2的出口相连，高温储罐3的出口与主加热器4的放热侧入口相连，主加热器4的放热侧出口与低温储罐2的入口相连，从高温加热器来的给水管路8与主换热器4的吸热侧入口相连，主加热器4的吸热侧出口火力发电系统其余部分7中的汽轮机相连。
7.所述低温储罐2的入口与再热加热器5的放热侧出口相连，再热加热器5的放热侧入口与高温储罐3的出口相连，再热加热器5的吸热侧入口通过管路9与发电机组中汽轮机的高压缸排气出口相连，再热加热器5的吸热侧出口与发电机组中汽轮机的中低压缸进口相连。
8.所述电
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热转换系统包括热泵加热器18，热泵加热器18的工质吸热侧与低温储罐2的出口相连，热泵加热器18的工质吸热侧出口与电加热器1的入口相连。
9.所述的热泵加热器18中热泵的低温热源来自于火电厂的循环水。
10.一种由火电机组改造而成的热电池系统的运行方法，包括以下步骤；
11.当需要储能时，用电网中富余的电能驱动电加热器1，或同时驱动热泵加热器18和电加热器1加热从低温储罐2来的储热介质，电加热器1出口的高温储热介质进入高温储罐3储存；
12.当需要释放能量时，高温储罐3中的储热介质进入主加热器4和再热加热器5中释放热量，放热后的储热介质进入低温储罐2，启动火力发电机组，打开阀门一10、阀门二11、阀门三12和阀门四13，关闭锅炉6进出口阀门五14、阀门六15、阀门七16和阀门八17；
13.火力发电机组的主工质通过阀门一10进入主加热器4中吸热变为主蒸汽，再热工质通过阀门三12进入再热加热器5中吸热变为再热蒸汽，主蒸汽和再热蒸汽分别通过阀门二11和阀门四13进入火力发电机组中汽轮机的高压缸和中低压缸做功，输出电能；
14.当可再生能源发电功率，或储存的能量输出的电功率小于用电负荷时，启动锅炉6，即打开阀门五14和阀门六15，有再热的机组还需打开阀门七16和阀门八17，燃烧和空气输入锅炉6中进行燃烧，并将能量传递给主工质和再热工质，从锅炉6出来的主蒸汽和再热蒸汽进入发电机组7中汽轮机的高压缸和中低压缸做功。
15.所述的电
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热转换系统中的工质，为熔盐、导热油和水。
16.本发明的有益效果：
17.本发明所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法，将即将关停或长期低负荷运行的火电机组改造成为热电池系统，不仅可以避免未达到服役年限的火电机组的投资浪费，解决电厂员工的再就业问题，还可以为未来的能源体系提供一种投资省、安全性好、寿命长、环境友好的大规模储能方案。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图一。
19.图2为本发明的结构示意图二。
20.其中1为电加热器、2为低温储罐、3为高温储罐、4为主加热器、5为再热加热器、6为锅炉、7为火电机组的其余部分、8为主加热器吸热侧的进出口管路、9为再热加热器吸热侧的进出口管路、10
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17为阀门、18为热泵加热器、19为低温热源进口、20位低温热源出口。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
22.参考图1和图2，本发明所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法，包括电
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热转换系统和常规火力发电系统。电
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热转换系统包含电加热器1、低温储罐2、高温储罐3和主加热器4，常规火力发电系统包括锅炉6和其余部分7。
23.电加热器1的出口与高温储罐3的入口相连，电加热器1的入口与低温储罐2的出口相连。高温储罐3的出口与主加热器4的放热侧入口相连，主加热器4的放热侧出口与低温储罐2的入口相连。从高温加热器来的给水管路8与主换热器4的吸热侧入口相连，主加热器4的吸热侧出口火力发电系统其余部分7中的汽轮机相连。
24.所述热电池系统还包括再热加热器5和再热加热器吸热侧进出口管路9。再热加热器5的放热侧入口与高温储罐3的出口相连，再热加热器5的放热侧出口与低温储罐2的入口相连。再热加热器5的吸热侧入口通过管路9与发电机组中汽轮机的高压缸排气出口相连，再热加热器5的吸热侧出口与发电机组中汽轮机的中低压缸进口相连。
25.所述的电热转换系统包括一个热泵加热器18，热泵加热器18的工质吸热侧与低温储罐2的出口相连，热泵加热器18的工质吸热侧出口与电加热器1的入口相连。
26.所述的电
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热转换系统中的工质，为熔盐、导热油和水等。
27.所述的热泵加热器18的热泵的低温热源可以来自于火电厂的循环水。
28.一种由火电机组改造而成的热电池系统的运行方法为：
29.当需要储能时，用电网中富余的电能驱动电加热器1，或同时驱动热泵加热器18和电加热器1加热从低温储罐2来的储热介质，电加热器1出口的高温储热介质进入高温储罐3储存。
30.当需要释放能量时，高温储罐3中的储热介质进入主加热器4和再热加热器5中释放热量，放热后的储热介质进入低温储罐2。启动火力发电机组，打开阀门10.11.12.13，关闭锅炉6进出口阀门14.15.16.17。火力发电机组的主工质通过阀门10进入主加热器4中吸热变为主蒸汽，再热工质通过阀门12进入再热加热器5中吸热变为再热蒸汽，主蒸汽和再热蒸汽分别通过阀门11和13进入火力发电机组中汽轮机的高压缸和中低压缸做功，输出电能。
31.当可再生能源发电功率，或储存的能量输出的电功率小于用电负荷时，启动锅炉6，即打开阀门14和15，有再热的机组还需打开阀门16和17。燃烧和空气输入锅炉6中进行燃烧，并将能量传递给主工质和再热工质。从锅炉6出来的主蒸汽和再热蒸汽进入发电机组7中汽轮机的高压缸和中低压缸做功。


技术特征：
1.一种由火电机组改造而成的热电池系统，其特征在于，包括电
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热转换系统和常规火力发电系统，所述电
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热转换系统包含电加热器(1)、低温储罐(2)、高温储罐(3)和主加热器(4)，常规火力发电系统包括锅炉(6)和其余部分(7)；所述电加热器(1)的出口与高温储罐(3)的入口相连，电加热器(1)的入口与低温储罐(2)的出口相连，高温储罐(3)的出口与主加热器(4)的放热侧入口相连，主加热器(4)的放热侧出口与低温储罐(2)的入口相连，从高温加热器来的给水管路(8)与主换热器(4)的吸热侧入口相连，主加热器(4)的吸热侧出口与火电机组的其余部分(7)中的汽轮机相连，锅炉(6)出来的主蒸汽和再热蒸汽进入火电机组的其余部分(7)中汽轮机的高压缸和中低压缸做功。2.根据权利要求1所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统，其特征在于，所述低温储罐(2)的入口与再热加热器(5)的放热侧出口相连，再热加热器(5)的放热侧入口与高温储罐(3)的出口相连，再热加热器(5)的吸热侧入口通过管路(9)与发电机组中汽轮机的高压缸排气出口相连，再热加热器(5)的吸热侧出口与发电机组中汽轮机的中低压缸进口相连。3.根据权利要求1所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统，其特征在于，所述电
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热转换系统包括热泵加热器(18)，热泵加热器(18)的工质吸热侧与低温储罐(2)的出口相连，热泵加热器(18)的工质吸热侧出口与电加热器(1)的入口相连。4.根据权利要求3所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统，其特征在于，所述的热泵加热器(18)中热泵的低温热源来自于火电厂的循环水。5.基于权利要求1
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4任一项所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；当需要储能时，用电网中富余的电能驱动电加热器(1)，或同时驱动热泵加热器(18)和电加热器(1)加热从低温储罐(2)来的储热介质，电加热器(1)出口的高温储热介质进入高温储罐(3)储存；当需要释放能量时，高温储罐(3)中的储热介质进入主加热器(4)和再热加热器(5)中释放热量，放热后的储热介质进入低温储罐(2)，启动火力发电机组，打开阀门一(10)、阀门二(11)、阀门三(12)和阀门四(13)，关闭锅炉(6)进出口阀门五(14)、阀门六(15)、阀门七(16)和阀门八(17)；火力发电机组的主工质通过阀门一(10)进入主加热器(4)中吸热变为主蒸汽，再热工质通过阀门三(12)进入再热加热器(5)中吸热变为再热蒸汽，主蒸汽和再热蒸汽分别通过阀门二(11)和阀门四(13)进入火力发电机组中汽轮机的高压缸和中低压缸做功，输出电能；当可再生能源发电功率，或储存的能量输出的电功率小于用电负荷时，启动锅炉(6)，即打开阀门五(14)和阀门六(15)，有再热的机组还需打开阀门七(16)和阀门八(17)，燃烧和空气输入锅炉(6)中进行燃烧，并将能量传递给主工质和再热工质，从锅炉(6)出来的主蒸汽和再热蒸汽进入火电机组的其余部分(7)中汽轮机的高压缸和中低压缸做功。6.根据权利要求5所述的一种由火电机组改造而成的热电池系统的运行方法，其特征在于，所述的电
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热转换系统中的工质，为熔盐、导热油和水。

技术总结
一种由火电机组改造而成的热电池系统及其运行方法，包括电


技术研发人员：杨玉 李红智 姚明宇 张一帆 白文刚 张磊
受保护的技术使用者：华能集团技术创新中心有限公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/11/30