CN106338213A - 一种蓄热电站及其供热与发电方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄热电站及其供热与发电方法，包括：电源、电加热器、供热装置、发电装置、相变储热装置以及熔融盐储热装置，相变储热装置分别与供热装置、发电装置以及熔融盐储热装置连接，通过电加热器加热相变材料，将电能转换为热能储存在相变材料中；熔融盐储热装置与供热装置、发电装置以及相变储热装置连接，包括储存高温熔盐的热盐罐和储存低温熔盐的冷盐罐，电源通过电加热器加热热盐罐，将电能转换为热能储存在热盐罐中的高温熔融盐中，通过相变储热装置以及熔融盐储热装置的配合发电或供热，延长了蓄热电站发电或供暖的持续性时间，同时利用熔融盐与储热装置不同的充放热特性，根据不同的用户与价格结构，为灵活供热与供电提供了一种实施手段。

Description

一种蓄热电站及其供热与发电方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种蓄热电站及其供热与发电方法。

背景技术

随着社会的发展以及人民生活水平的提高，使我国用电结构发生了急剧变化，高峰电力严重不足，峰谷差不断加大，谷期发电机组低效率运行，为解决这一矛盾，在电力行业提出了“削峰填谷”措施，施行峰谷电价，鼓励谷期用电，采用电加热熔融盐系统来实现集中供暖，可以在用电低谷时将多余的电力转换成热能储存于高温熔盐中，当用电高峰期时再将蓄存的热量进行释放并用于采暖或者为峰期辅助供电，大规模提高火电机组实际运行效率，增强电网的输电能力，不仅解决了城市燃煤锅炉对空气的污染，更是缓解电网峰谷差的一条有效的技术途径，但现有的独立熔盐蓄热电站，一般只采用谷电通过电加热器加热熔盐变成高温熔盐储存在高温熔盐罐内，继而用于供暖或发电，不能保证在用电高峰期切断电源后，随着高温熔盐的使用，高温熔融盐温度降低，导致蓄热电站发电或供暖持续性差的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有独立熔盐蓄热电站，一般只采用谷电通过电加热器加热熔盐变成高温熔盐储存在高温熔盐罐内，用于供暖或发电，不能保证在用电高峰期切断电源后，随着高温熔盐的使用，高温熔融盐温度降低，导致蓄热电站发电或供暖持续性差的缺陷。

有鉴于此，本发明提供一种蓄热电站，包括：电源、电加热器、供热装置以及发电装置，相变储热装置与熔融盐储热装置，其中

所述相变储热装置，分别与所述供热装置、所述发电装置以及所述熔融盐储热装置连接，其内部设置有相变材料，所述电源通过所述电加热器加热所述相变材料，将电能转换为热能储存在所述相变材料中，用于为所述供热装置供热或驱动所述发电装置，还能够为所述熔融盐储热装置中的熔盐加热；

所述熔融盐储热装置，分别与所述供热装置、所述发电装置以及所述相变储热装置连接，包括储存高温熔盐的热盐罐和储存低温熔盐的冷盐罐，所述电源通过所述电加热器加热所述热盐罐，将电能转换为热能储存在所述热盐罐中的高温熔融盐中，用于为所述供热装置供热或驱动所述发电装置，还能够为所述相变材料加热。

进一步地，还包括控制单元，分别与所述电源、所述电加热器、所述相变储热装置以及所述熔融盐储热装置连接，

用于监控所述相变储热装置的温度值以及所述熔融盐储热装置的温度值与流量值，并控制所述电加热器对所述相变储热装置与所述熔融盐储热装置加热时间。

进一步地，所述相变储热装置设置有低温储热模块、中温储热模块以及高温储热模块，

所述低温储热模块，用于峰电时间段供热；

所述中温储热模块与所述高温储热模块，用于峰电时间段为所述熔融盐储热装置加热或者直接用于发电

进一步地，所述熔融盐储热装置包括预设的第一温度，

当所述熔融盐储热装置的温度值大于所述预设的第一温度，所述控制单元通过控制所述熔融盐储热装置的流量值实现供热与/或发电。

进一步地，所述电源利用谷电通过所述电加热器为所述相变储热装置以及所述熔融盐储热装置加热。

进一步地，所述温度值与所述流量值分别通过温度传感器与流量传感器得到。

进一步地，还包括换热器，通过所述换热器使所述发电装置发电与/或所述供热装置供暖。

相应地，本发明还提供一种蓄热电站供热方法，用于上述的蓄热电站，包括：

采用所述相变储热装置的所述低温储热模块进行供热；

判断所述相变储热装置的温度值是否处于所述低温储热模块的温度范围内，若否，则所述熔融盐储热装置为所述相变储热装置的所述低温储热模块供热，使所述相变储热装置的温度值始终保持处于所述低温储热模块的温度范围内。

进一步地，还包括：在所述相变储热装置进行供热的过程中，

当所述相变储热装置发生供热故障或者根据实际供热转化效率的要求，切换成所述熔融盐储热装置进行供热。

相应地，一种蓄热电站发电方法，用于上述的蓄热电站，其特征在于，包括：

控制所述熔融盐储热装置进行发电，所述熔融盐储热装置的发电温度值大于所述预设的第一温度，

判断熔融盐储热装置的发电温度值是否大于预设的第一温度，若否，则所述相变储热装置的所述中温储热模块以及高温储热模块为所述熔融盐储热装置供热，使所述熔融盐储热装置的发电温度值始终保持大于所述预设的第一温度。

进一步地，所述预设的第一温度为蒸汽汽轮机的入口温度。

进一步地，在所述控制所述熔融盐储热装置进行发电的步骤中，还包括：

所述相变储热装置储存所述熔融盐储热装置发电的余热。

进一步地，还包括：在所述熔融储热装置进行发电的过程中，

当所述熔融储热装置发生供电故障或者根据实际发电效率的要求，切换成所述相变储热装置进行发电。

本发明提供的一种蓄热电站，通过设置相变储热装置与熔融盐储热装置，在相变储热装置内部设置有相变材料，通过加热相变材料，将电能转换为热能储存在相变材料中，在熔融盐储热装置中设置有储存高温熔盐的热盐罐和储存低温熔盐的冷盐罐，通过电加热器加热热盐罐，将电能转换为热能储存在热盐罐中的高温熔融盐中，通过相变储热装置以及熔融盐储热装置的配合发电或供热，延长了蓄热电站发电或供暖的持续性时间。

相应地，本发明还提供蓄热电站供热方法，采用相变储热装置的低温储热模块进行供热，并通过熔融盐储热装置为相变储热装置的低温储热模块供热，使相变储热装置的温度值始终保持处于低温储热模块的温度范围内，实现蓄热电站供热的最小耗谷电量与最长时间供热；

同时，本发明还提供蓄热电站发电方法，控制熔融盐储热装置进行发电，熔融盐储热装置的发电温度值大于预设的第一温度，相变储热装置的中温储热模块以及高温储热模块为熔融盐储热装置供热，使熔融盐储热装置的发电温度值始终保持大于所述预设的第一温度，实现蓄热电站发电的最小耗谷电量与最长时间发电。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1提供的一种蓄热电站的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的一种蓄热电站供热方法的流程图；

图3是本发明实施例3提供的一种蓄热电站发电方法的流程图。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例提供的一种蓄热电站，如图1所示，包括：电源11、电加热器13、相变储热装置14、熔融盐储热装置15、供热装置16以及发电装置17，其中，

相变储热装置14，分别与供热装置16、发电装置17以及熔融盐储热装置15连接，在相变储热装置的内部设置有相变材料，电源11通过电加热器13加热相变材料，将电能转换为热能储存在相变材料中，通过换热器将相变材料中的热量与水进行换热，实现为供热装置16供热，或者通过换热器使高温的相变材料与水进行换热，产生水蒸气，继而通过水蒸气驱动发电装置17，用来峰期发电；通过相变储热装置14与熔融盐储热装置15连接，当熔融盐储热装置15进行供热或发电作用时，可以通过相变储热装置14为熔融盐储热装置15中的熔盐加热，提高熔融盐储热装置15供热或发电的时间，其中，相变储热装置14设置有低温储热模块141、中温储热模块142以及高温储热模块143，其中，低温储热模块141，用于峰电时间段供热；中温储热模块142与高温储热模块143，用于峰电时间段为熔融盐储热装置15加热或者直接用于发电；

熔融盐储热装置15，分别与供热装置16、发电装置17以及相变储热装置14连接，其中，熔融盐储热装置15包括储存高温熔盐的热盐罐151和储存低温熔盐的冷盐罐152，电源11通过电加热器13加热热盐罐151，将电能转换为热能储存在热盐罐151中的高温熔融盐中，通过换热器将高温熔盐的热量导入供热装置16中流动水，实现为供热装置16供热，或者通过高温将水转化为水蒸气，继而驱动发电装置17，发电装置17可以是蒸气汽轮机，同时当相变储热装置进行供热或发电时，通过高温熔盐为相变材料加热，提高相变储热装置14的供热或发电时间。

为了减轻高峰电力的供电压力，电源11利用谷电通过电加热器13为相变储热装置14以及熔融盐储热装置15加热，谷电时间可以根据不同地区的实际用电现状进行指定，一般为耗电量少的夜晚，利用谷电时间为相变储热装置14和熔融盐储热装置15加热，将谷电电能转化为热能进行储存，在峰电时期用该热能进行供热和发电，有效解决了高峰电力供应不足的问题。

本发明实施例提供的蓄热电站，通过设置相变储热装置与熔融盐储热装置，通过谷电加热相变储热装置与熔融盐储热装置，将电能转化为热能进行储存，用于高峰电力供热和发电使用，并通过相变储热装置以及熔融盐储热装置的配合发电或供热，延长了蓄热电站发电或供暖的持续性时间。

作为优选地实施方式，如图1所示，该蓄热电站还包括控制单元12，分别与电源11、电加热器13、相变储热装置14以及熔融盐储热装置15连接，通过控制单元12监控相变储热装置14的温度值，监测低温储热模块141、中温储热模块142以及高温储热模块143是否达到预定的温度值，控制电加热器13对相变储热装置14的加热时间，当达到预定的温度值，停止对相变储热装置14的加热，节约了谷期电力；同时通过控制单元12监测熔融盐储热装置15的温度值与流量值，当熔融盐储热装置15到达预定的温度值，控制电加热器13对熔融盐储热装置15的加热时间，并通过控制流量值，实现不同供热与不同发电的要求，其中监测的温度值与流量值分别通过温度传感器与流量传感器得到；

其中，熔融盐储热装置15设置预设的第一温度，当熔融盐储热装置15的温度值大于预设的第一温度，控制单元12通过控制熔融盐储热装置的流量值实现供热与/或发电；

本发明实施例提供的蓄热电站，通过控制单元实现相变储热装置与熔融盐储热装置的加热时间，继而控制相变储热装置与熔融盐储热装置的温度值，实现蓄热电站的自动控制。

实施例2

本发明实施例还提供一种蓄热电站供热方法，如图2所示，用于实施例1的蓄热电站，包括：

S11，采用相变储热装置的低温储热模块进行供热；

S12，判断相变储热装置的温度值是否处于低温储热模块的温度范围内，当相变储热装置不处于低温储热模块的温度范围内，则执行步骤S13；

S13，熔融盐储热装置为相变储热装置的低温储热模块供热，使相变储热装置的温度值始终保持处于低温储热模块的温度范围内。

作为一种优选地实施方案，该蓄热电站供热方法还包括：在相变储热装置进行供热的过程中，

当相变储热装置发生供热故障或者根据实际供热转化效率的要求，切换成熔融盐储热装置进行供热，实现蓄热电站供热的持续性。

本发明实施例提供的蓄热电站供热方法，利用相变储热装置的低温储热模块进行供热，并通过熔融盐储热装置为相变储热装置的低温储热模块供热，使相变储热装置的温度值始终保持处于低温储热模块的温度范围内，实现蓄热电站供热的最小耗谷电量与最长时间供热；

实施例3

本发明实施例还提供一种蓄热电站发电方法，如图3所示，用于实施例1的蓄热电站，包括：

S21，控制熔融盐储热装置进行发电，熔融盐储热装置的发电温度值大于预设的第一温度；

S22，判断熔融盐储热装置的发电温度值是否大于预设的第一温度，若熔融盐储热装置的发电温度不大于预设的第一温度，则执行步骤S23；

S23，相变储热装置的中温储热模块以及高温储热模块为熔融盐储热装置供热，使熔融盐储热装置的发电温度值始终保持大于预设的第一温度，其中，预设的第一温度为蒸汽汽轮机的入口温度。

作为一种优选地实施方案，在控制熔融盐储热装置进行发电的步骤S21中，还包括：

相变储热装置储存熔融盐储热装置发电的余热。

该蓄热电站发电方法，还包括：在熔融储热装置进行发电的过程中，当熔融储热装置发生供电故障或者根据实际发电效率的要求，切换成相变储热装置进行发电，实现蓄热电站发电的持续性。

上述实施例提供的蓄热电站发电方法，控制熔融盐储热装置进行发电，熔融盐储热装置的发电温度值大于预设的第一温度，相变储热装置的中温储热模块以及高温储热模块为熔融盐储热装置供热，使熔融盐储热装置的发电温度值始终保持大于所述预设的第一温度，实现蓄热电站发电的最小耗谷电量与最长时间发电。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种蓄热电站，包括：电源、电加热器、供热装置以及发电装置，其特征在于，还包括：相变储热装置与熔融盐储热装置，其中

所述相变储热装置，分别与所述供热装置、所述发电装置以及所述熔融盐储热装置连接，其内部设置有相变材料，所述电源通过所述电加热器加热所述相变材料，将电能转换为热能储存在所述相变材料中，用于为所述供热装置供热或驱动所述发电装置，还能够为所述熔融盐储热装置中的熔盐加热；

所述熔融盐储热装置，分别与所述供热装置、所述发电装置以及所述相变储热装置连接，包括储存高温熔盐的热盐罐和储存低温熔盐的冷盐罐，所述电源通过所述电加热器加热所述热盐罐，将电能转换为热能储存在所述热盐罐中的高温熔融盐中，用于为所述供热装置供热或驱动所述发电装置，还能够为所述相变材料加热。

2.根据权利要求1所述的蓄热电站，其特征在于，还包括控制单元，分别与所述电源、所述电加热器、所述相变储热装置以及所述熔融盐储热装置连接，

用于监控所述相变储热装置的温度值以及所述熔融盐储热装置的温度值与流量值，并控制所述电加热器对所述相变储热装置与所述熔融盐储热装置加热时间。

3.根据权利要求1所述的蓄热电站，其特征在于，所述相变储热装置设置有低温储热模块、中温储热模块以及高温储热模块，

所述低温储热模块，用于峰电时间段供热；

所述中温储热模块与所述高温储热模块，用于峰电时间段为所述熔融盐储热装置加热或者直接用于发电。

4.根据权利要求1所述的蓄热电站，其特征在于，所述熔融盐储热装置包括预设的第一温度，

当所述熔融盐储热装置的温度值大于所述预设的第一温度，所述控制单元通过控制所述熔融盐储热装置的流量值实现供热与/或发电。

5.根据权利要求1所述的蓄热电站，其特征在于，所述电源利用谷电通过所述电加热器为所述相变储热装置以及所述熔融盐储热装置加热。

6.根据权利要求2所述的蓄热电站，其特征在于，所述温度值与所述流量值分别通过温度传感器与流量传感器得到。

7.根据权利要求1所述的蓄热电站，其特征在于，还包括换热器，通过所述换热器使所述发电装置发电与/或所述供热装置供暖。

8.一种蓄热电站供热方法，用于权利要求1-7所述的蓄热电站，其特征在于，包括：

采用所述相变储热装置的所述低温储热模块进行供热；

判断所述相变储热装置的温度值是否处于所述低温储热模块的温度范围内，若否，则所述熔融盐储热装置为所述相变储热装置的所述低温储热模块供热，使所述相变储热装置的温度值始终保持处于所述低温储热模块的温度范围内。

9.根据权利要求8所述的蓄热电站供热方法，其特征在于，还包括：在所述相变储热装置进行供热的过程中，

当所述相变储热装置发生供热故障或者根据实际供热转化效率的要求，切换成所述熔融盐储热装置进行供热。

10.一种蓄热电站发电方法，用于权利要求1-7所述的蓄热电站，其特征在于，包括：

控制所述熔融盐储热装置进行发电，所述熔融盐储热装置的发电温度值大于所述预设的第一温度，

判断熔融盐储热装置的发电温度值是否大于预设的第一温度，若否，则所述相变储热装置的所述中温储热模块以及高温储热模块为所述熔融盐储热装置供热，使所述熔融盐储热装置的发电温度值始终保持大于所述预设的第一温度。

11.根据权利要求10所述的蓄热电站发电方法，其特征在于，所述预设的第一温度为蒸汽汽轮机的入口温度。

12.根据权利要求10所述的蓄热电站发电方法，其特征在于，在所述控制所述熔融盐储热装置进行发电的步骤中，还包括：

所述相变储热装置储存所述熔融盐储热装置发电的余热。

13.根据权利要求10所述的蓄热电站发电方法，其特征在于，还包括：在所述熔融储热装置进行发电的过程中，

当所述熔融储热装置发生供电故障或者根据实际发电效率的要求，切换成所述相变储热装置进行发电。