CN108709176B - 适用于调峰发电的复合储取热系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于调峰发电的复合储取热系统及方法，包括：热源系统用于将过冷水加热为过热蒸汽；显热储取热系统通过管路连接热源系统和潜热储取热系统，用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中温度发生变化时，通过显热进行热能储取；潜热储取热系统用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中发生相变时，通过潜热进行热能储取；发电系统用于将热能转化为电能，并与热源系统首尾相连形成循环管路。本发明实现了电站锅炉更低负荷深度调峰的能力，同时保证深度调峰时锅炉的燃烧稳定性、水循环安全性、避免低负荷下锅炉寿命的损耗；本发明可实现电厂将用电低谷时段的能量转移到用电高峰时段，提高了电厂运行的经济性。

Description

适用于调峰发电的复合储取热系统及方法
技术领域
本发明涉及火力发电技术系统，具体涉及一种适用于调峰发电的复合储取热系统及方法。
背景技术
通常在电力系统中各个电厂的需求电负荷是在不断发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，就需要发电部门相应改变发电机的发电量以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰调频。由于电站锅炉降负荷能力有限，一般只能降到30％—60％负荷，若负荷继续降低的话将会导致燃烧不稳定、自然循环不安全以及低负荷运行加快锅炉老化等问题，这就导致当需要深度调峰时，其负荷不能降到要求的水平。为了解决这个问题，可以采用通过储热系统，将部分蒸汽携带的能量储存到相应的储热装置中，需要的时候再取出发电，这样既可以满足深度调峰的要求，同时也不会浪费高品位的能量。
由于用电低谷和用电高峰之间存在一定的电价差，通过储热系统，可以降低用电低谷时段的发电量，将部分蒸汽携带的能量储存到相应的储热装置中，在用电高峰时段，再取出发电，使高峰时段可以输出更多的电力，或者适当降低锅炉负荷，降低的这部分负荷用储热系统来补偿，以降低煤耗，进而实现电厂创收。对于自然循环锅炉，过热蒸汽冷凝过程和过冷水蒸发过程均分为三个阶段：过热蒸汽冷却-冷凝-过冷水冷却或者过冷水加热-蒸发-过热蒸汽加热，其中过热蒸汽冷却和过冷水冷却过程释放的热量可储存在固体或流体的显热中，反之过冷水加热和过热蒸汽加热过程吸收的热量也可取自固体或流体的显热中，而对于冷凝和蒸发过程中，释放和吸收的大量潜热，由于其数量巨大，为了减小储取热装置的体积，同时为了实现储取热过程的稳定，只能使用相变介质作为储取热材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于调峰发电的复合储取热系统及方法，由于本发明复合储取热系统的接入，实现了电站锅炉更低负荷深度调峰的能力，同时保证了深度调峰时，锅炉的燃烧稳定性，水循环安全性以及避免了低负荷下锅炉寿命的损耗；另外，接入本发明复合储取热系统后，电厂可实现将用电低谷时段的能量转移到用电高峰时段，提高了电厂运行的经济性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于调峰发电的复合储取热系统，所述复合储取热系统包括：
热源系统，所述热源系统通过管路连接显热储取热系统、潜热储取热系统和发电系统，用于将过冷水加热为过热蒸汽；
显热储取热系统，所述显热储取热系统通过管路连接热源系统和潜热储取热系统，用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中温度发生变化时，通过显热进行热能储取；
潜热储取热系统，所述潜热储取热系统用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中发生相变时，通过潜热进行热能储取；
发电系统，所述发电系统用于将热能转化为电能，并与热源系统首尾相连形成循环管路。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述热源系统包括：锅炉，所述锅炉通过燃料燃烧所释放的热量将将过冷水加热为过热蒸汽，并提供给主循环管路；
主循环管路，所述主循环管路将发电系统与热源系统首尾相连；
优选地，所述锅炉通过主循环管路向发电系统提供过热蒸汽；
优选地，所述发电系统通过主循环管路向锅炉提供过冷水；
优选地，所述潜热储取热系统的两端分别连接至显热储取热系统；
优选地，所述显热储取热系统的两端分别连接至两边的主循环管路上。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述显热储取热系统包括：
第一显热储取热单元，所述第一显热储取热单元连接主循环管路与潜热储取单元，用于在过热蒸汽和饱和蒸汽的相互转化过程中进行热能储取；
第二显热储取热单元，所述第二显热储取热单元连接潜热储取热系统与主循环管路，用于在饱和水或欠饱和水和过冷水的相互转化过程中进行热能储取。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述第一显热储取热单元与第二显热储取热单元的储热介质均为固体。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述第一显热储取热单元和第二显热储取热单元均设有换热器，利用换热器实现储热介质与气态水或液态水之间的热交换。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述潜热储取热系统包括：
相变储取热装置，所述相变储取热装置用于通过相变储热介质的相变进行热能储取；相变储取热装置的第一出口连接第一显热储取热单元，相变储取热装置的第二出口连接第二显热储取热单元；
优选地，所述相变储取热装置设有换热器，利用换热器实现储热介质与气态水或液态水之间的热交换；
优选地，所述潜热储取热系统还包括：
汽包，所述汽包用于饱和水与饱和蒸汽之间的水汽分离，汽包第一接口连接相变储取热装置的第一出口，汽包第二接口连接有循环泵，汽包第三接口连接第二显热储取热单元，汽包第四接口连接第一显热储取热单元；
循环泵，所述循环泵用于将汽包中分离出的饱和水或欠饱和水送入相变储取热装置进行循环蒸发。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，优选，所述发电系统包括：
汽轮机组，所述汽轮机组用于将热源系统传来的过热蒸汽的热能转化为机械能，并将机械能提供给发电机；
发电机，所述发电机用于将汽轮机组传来的机械能转化为电能；
冷凝器，所述冷凝器设置在汽轮机组出口端，用于将汽轮机组输送的蒸汽进行冷凝转化为液态水；
凝泵，所述凝泵设置在冷凝器出口端，用于将冷凝器输送的液态水加压输送；
低压加热器，所述低压加热器用于对液态水加热后输送给除氧器；
除氧器，所述除氧器用于去除液态水中的氧；
给水泵，所述给水泵设置在除氧器的给水出口端，用于将除氧器输送的给水加压输送；
高压加热器，所述高压加热器出口端连接至热源系统，用于将给水加压升温后输送给热源系统。
一种适用于调峰发电的复合储取热方法，包括：
热源系统提供过热蒸汽给发电系统前端，发电系统将过热蒸汽的热能转化为电能并对外电力输出；
当电能产量高于输出载荷时，将热源系统提供的过热蒸汽同时提供给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热对热能进行存储，并产出过冷水输送给热源系统；
当电能产量低于输出载荷时，将发电系统末端的过冷水输送给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，产出过热蒸汽输送给发电系统前端；
发电系统末端的过冷水输送给热源系统，过冷水经热源系统加热后产生过热蒸汽输送给发电系统前端进行循环。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热方法，优选，所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第一显热储取热单元利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，并将饱和蒸汽输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，并将饱和水输送给第二显热储取热单元；
第二显热储取热单元利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，并将过冷水输送给热源系统；
所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第二显热储取热单元利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，并将欠饱和水输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，并将饱和蒸汽输送给第一显热储取热单元；
第一显热储取热单元利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，并将过热蒸汽输送给发电系统前端；
优选地，所述潜热储取热系统利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，包括：
饱和蒸汽自上向下直通相变储取热装置，形成饱和水，相变储取热装置的相变储热介质发生相变；
优选地，所述潜热储取热系统利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，包括：
来自第二显热储取热单元的欠饱和水输送到汽包；
汽包通过循环泵将欠饱和水输到相变储取热装置中蒸发；
相变储取热装置将蒸发产物输送到汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽输送到第一显热储取热单元，分离出的饱和水通过循环泵输送到相变储取热装置进行循环。
如上所述的适用于调峰发电的复合储取热方法，优选，所述第一显热储取热单元与第二显热储取热单元的储热介质均为固体。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明采用显热储热和潜热储热相互配合，设计合理，实现了电站锅炉电站锅炉更低负荷深度调峰的能力，同时保证了深度调峰时，锅炉的燃烧稳定性，水循环安全性以及避免了低负荷下锅炉寿命的损耗；另外，可以在电厂现有火力发电系统的基础上，搭载本发明的复合储取热系统，可实现将用电低谷时段的能量转移到用电高峰时段，提高了电厂运行的经济性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的适用于调峰发电的复合储取热系统示意图；
图2为本发明实施例的适用于调峰发电的复合储取热系统的一种实施方式的示意图；
图3为本发明实施例的适用于调峰发电的复合储取热系统的一种实施方式的示意图；
图4为本发明实施例的适用于调峰发电的复合储取热系统的一种实施方式的示意图；
图5为本发明实施例的适用于调峰发电的复合储取热系统的潜热储取热系统示意图。
附图标记说明：
1-热源系统；
2-主循环管路；
301-第一显热储取热单元；302-第二显热储取热单元；303-热罐；304-第一流体泵；305-缓冲罐；306-第二流体泵；308-第三流体泵；309-冷罐；310-第二循环泵；311-第四流体泵；312-第五流体泵；313-第六流体泵；314-第七流体泵；
5-潜热储取热系统；501-相变储取热装置；502-汽包；5021-汽包第一接口；5022-汽包第二接口；5023-汽包第三接口；5024-汽包第四接口；503-循环泵；
6-发电系统；601-汽轮机组；602-发电机；603-冷凝器；604-凝泵；605-低压加热器；606-除氧器；607-给水泵；608-高压加热器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种适用于调峰发电的复合储取热系统，包括：
热源系统1，热源系统1通过管路连接显热储取热系统、潜热储取热系统5和发电系统6，用于将过冷水加热为过热蒸汽；热源系统1包括过热段和过冷段，过热段连接发电系统6前端，过冷段连接发电系统6末端，显热储取热系统与潜热储取热系统5串接后，一端连接过热段，另一端连接过冷段，即显热储取热系统与潜热储取热系统5串接后，与发电系统6并接；
显热储取热系统，显热储取热系统通过管路连接热源系统1和潜热储取热系统5，用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中温度发生变化时，通过显热进行热能储取；用电低谷时，热源系统部分(一般为0％-80％)负荷热量中的显热部分的储存；当用电高峰时，承担热源系统部分(一般为0％-70％)负荷热量中的显热部分的供应，或者直接替代热源系统过冷段和过热段。所谓负荷热量，即热源系统所产生并向外输出的热量。
潜热储取热系统5，潜热储取热系统5用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中发生相变时，通过潜热进行热能储取；用电低谷时，热源系统部分(一般为0％-80％)负荷热量中的潜热部分的储存；当用电高峰时，承担热源系统部分(一般为0％-70％)负荷热量中的潜热部分的供应或者直接替代热源系统蒸发段。热源系统蒸发段用于将热源系统内部的饱和水或欠饱和水加热为饱和蒸汽。
发电系统6，发电系统6用于将热能转化为电能，并与热源系统1首尾相连形成循环管路。
其中，热源系统1包括：
锅炉，锅炉通过燃烧将将过冷水加热为过热蒸汽，并提供给主循环管路2；锅炉通过燃料在燃烧时所释放的热能将过冷水加热为过热蒸汽；
主循环管路2，主循环管路2将发电系统6与热源系统1首尾相连。
在本实施例中，作为优选方案，锅炉通过主循环管路2向发电系统6提供过热蒸汽；
在本实施例中，作为优选方案，发电系统6通过主循环管路2向锅炉提供过冷水；
在本实施例中，作为优选方案，潜热储取热系统5的两端分别连接至显热储取热系统；
在本实施例中，作为优选方案，显热储取热系统的两端分别连接至两边的主循环管路2上。
锅炉通过燃烧通过主循环管路2向发电系统6提供大量的过热蒸汽，发电系统6利用过热蒸汽进行发电；在用电低谷时，锅炉所产生的过热蒸汽还通过主循环管路2上的支路将一部分过热蒸汽提供给显热储取热系统和潜热储取热系统5，显热储取热系统和潜热储取热系统5对过热蒸汽中的热能进行存储，产出过冷水，通过显热储取热系统和潜热储取热系统5末端的第二循环泵310返回给主循环管路2，同发电系统6产出的过冷水混合后，返回至锅炉；在用电高峰时，发电系统6产出的过冷水从显热储取热系统和潜热储取热系统5末端进入，显热储取热系统和潜热储取热系统5利用所存储的热能将过冷水加热为过热蒸汽，并将过热蒸汽从前端输送给主循环管路2，从而向发电系统6提供更多的过热蒸汽，增加发电能力。
显热储取热系统包括：
第一显热储取热单元301，第一显热储取热单元301连接主循环管路2与潜热储取热系统5，用于在过热蒸汽和饱和蒸汽的转化过程中进行热能储取；
第二显热储取热单元302，第二显热储取热单元302连接潜热储取热系统5与主循环管路2，用于在饱和水或欠饱和水和过冷水的转化过程中进行热能储取。
第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302的储热介质均为流体，第一显热储取热单元301的第一介质出口连接至热罐303入口，热罐303出口设有第一流体泵304，第一流体泵304输出端连接至第一显热储取热单元301的第一介质出口；
第一显热储取热单元301的第二介质出口连接至第二显热储取热单元302的第一介质出口；
第二显热储取热单元302的第二介质出口连接至冷罐309入口，冷罐309出口设有第三流体泵，第三流体泵输出端连接至第二显热储取热单元302的第二介质出口。在本实施例中，在同一个热交换器中，可以将较热流体出口视为第一介质出口，将较冷流体出口视为第二介质出口。
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301的第二介质出口与第二显热储取热单元302的第一介质出口之间的管路上设有缓冲罐305，缓冲罐305出口设有第二流体泵306，第二流体泵306输出端连接至第一显热储取热单元301的第二介质出口与第二显热储取热单元302的第一介质出口之间的管路上，缓冲罐305入口直接连接至第一显热储取热单元301的第二介质出口与第二显热储取热单元302的第一介质出口之间的管路上。
潜热储取热系统5设置在第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302之间，第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302的储热介质相互连通。
如图5所示，潜热储取热系统5包括：
相变储取热装置501，相变储取热装置501用于通过相变储热介质的相变进行热能储取；相变储取热装置501的第一出口连接第一显热储取热单元301，相变储取热装置501的第二出口连接第二显热储取热单元302；
汽包502，汽包502用于饱和水与饱和蒸汽之间的水汽分离，汽包第一接口5021连接相变储取热装置501的第一出口，汽包第二接口5022连接有循环泵503，汽包第三接口5023连接第二显热储取热单元302，汽包第四接口5024连接第一显热储取热单元301；
循环泵503，循环泵503用于将汽包502中分离出的饱和水或欠饱和水送入相变储取热装置501进行循环蒸发。
在本发明的具体实施里中，第一显热储取热单元301、第二显热储取热单元302和相变储取热装置501均设有换热装置，换热装置分别用于与过热蒸汽、过冷水和湿蒸汽之间的热交换。潜热储取热系统5在储热时，来自过第一显热储取热单元301的饱和蒸汽自上向下直通相变储取热装置501，经热交换后产出饱和水，进入第二显热储取热单元302；
取热时，来自过第二显热储取热单元302的欠饱和水通过汽包第三接口5023进入汽包502，再经过汽包第二接口5022通过循环泵503送入相变储取热装置501中蒸发，再通过汽包第一接口5021回到汽包502进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽通过汽包502顶部的汽包第一接口5021进入第一显热储取热单元301，分离出的饱和水继续通过循环泵503进入相变储取热装置501进行循环蒸发。
在本实施例中，作为优选方案，在储热时，第二显热储取热单元302的产出过冷水，送入高压加热器加热后，再经过主循环管路输送给锅炉。
在本实施例中，作为优选方案，储热介质为流体，可选用熔融盐或着导热油，相变储热介质为NaNO3或KNO3或二者组成的混合物，储热介质工况压强为常压，水及蒸汽压力为10-20MPa；
储热时，锅炉产出的过热蒸汽温度为540-560℃，过热蒸汽经第一显热储取热单元301降温为300-350℃的饱和蒸汽，第一显热储取热单元301第一介质出口处及热罐303中的储热介质温度为539-559℃，第一显热储取热单元301第二介质出口处及第二显热储取热单元302第一介质出口处的储热介质温度为299-349℃，潜热储取热系统5将饱和蒸汽降温为饱和水，发生相变的温度为300-350℃，第二显热储取热单元302将饱和水降温为150-280℃的过冷水，第二显热储取热单元302的第二介质出口处及冷罐309中的储热介质温度为150-280℃；
取热时，第二显热储取热单元302将150-280℃的过冷水加热为温度略低于饱和水的欠饱和水，冷罐309及热罐303中储热介质温度保持不变，欠饱和水经潜热储取热系统5加热后成为298-348℃的饱和蒸汽，再经第一显热储取热单元301加热后成为538-558℃的过热蒸汽。
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301、第二显热储取热单元302的换热装置为管壳式换热器；相变储取热装置501的换热装置为在储热介质相变内嵌换热管。
如图2所示，作为一种可行实施方式，第一显热储取热单元301的储热介质为流体，所述第二显热储取热单元302的储热介质为固体，第一显热储取热单元301的第一介质出口连接至热罐303入口，热罐303出口设有第四流体泵311，第四流体泵311输出端连接至第一显热储取热单元301的第一介质出口，第一显热储取热单元301的第二介质出口连接至冷罐309入口，冷罐309出口设有第五流体泵312，第五流体泵312输出端连接至第一显热储取热单元301的第二介质出口；
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元的储热介质为流体，可选用熔融盐或着导热油，第二显热储取热单元的储热介质为固体，可选用混凝土或氧化镁，相变储热介质为NaNO3或KNO3或二者组成的混合物，储热介质工况压强为常压，水及蒸汽压力为10-20MPa；
储热时，锅炉产出的过热蒸汽温度为540-560℃，过热蒸汽经第一显热储取热单元301降温为300-350℃的饱和蒸汽，第一显热储取热单元301第一介质出口处及热罐303中的储热介质温度为539-559℃，第一显热储取热单元301第二介质出口处及冷罐309中的流体储热介质温度为300-350℃，潜热储取热系统5将饱和蒸汽降温为饱和水，发生相变的温度为299-349℃，第二显热储取热单元302将饱和水降温为150-280℃的过冷水，第二显热储取热单元302的固体储热介质温度控制在150-350℃之间；
取热时，第二显热储取热单元302将150-280℃的过冷水加热为温度略低于饱和水的欠饱和水，固体储热介质温度控制在150-350℃之间，欠饱和水经潜热储取热系统5加热后成为298-348℃的饱和蒸汽，再经第一显热储取热单元301加热后成为538-558℃的过热蒸汽，冷罐309及热罐303中储热介质温度保持不变。
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301的换热装置为管壳式换热器；相变储取热装置501、第二显热储取热单元302的换热装置为在储热介质相变内嵌换热管。
如图3所示，作为一种可行实施方式，所述第一显热储取热单元301的储热介质为固体，所述第二显热储取热单元302的储热介质为流体，所述第二显热储取热单元302的第一介质出口连接至热罐303入口，热罐303出口设有第六流体泵313，第六流体泵313输出端连接至第二显热储取热单元302的第一介质出口，所述第二显热储取热单元302的第二介质出口连接至冷罐309入口，冷罐309出口设有第七流体泵314，第七流体泵314输出端连接至第二显热储取热单元302的第二介质出口；
在本实施例中，作为优选方案，固体储热介质可选用混凝土或氧化镁，流体储热介质可选用熔融盐或着导热油，相变储热介质为NaNO3或KNO3或二者组成的混合物，储热介质工况压强为常压，水及蒸汽压力为10-20MPa；
储热时，锅炉产出的过热蒸汽温度为540-560℃，过热蒸汽经第一显热储取热单元301降温为300-350℃的饱和蒸汽，第一显热储取热单元301的固体储热介质温度控制在300-559℃之间，潜热储取热系统5将饱和蒸汽降温为饱和水，发生相变的温度为299-349℃，第二显热储取热单元302将饱和水降温为150-280℃的过冷水，第二显热储取热单元302第一介质出口处及热罐303中的储热介质温度为299-349℃，第二显热储取热单元302第二介质出口处及冷罐309中的流体储热介质温度为150-280℃；
取热时，第二显热储取热单元302将过冷水加热为温度略低于饱和水的欠饱和水，冷罐309及热罐303中储热介质温度保持不变，欠饱和水经潜热储取热系统5加热后成为298-348℃的饱和蒸汽，再经第一显热储取热单元301加热后成为538-558℃的过热蒸汽，固体储热介质温度控制在300-559℃之间。
在本实施例中，作为优选方案，第二显热储取热单元302的换热装置为管壳式换热器；第一显热储取热单元301、相变储取热装置501的换热装置为在储热介质相变内嵌换热管。
如图4所示，作为一种可实施方式，第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302的储热介质均为固体。
在本实施例中，作为优选方案，固体储热介质可选用混凝土或氧化镁，相变储热介质为NaNO3或KNO3或二者组成的混合物，储热介质工况压强为常压，水及蒸汽压力为10-20MPa；
储热时，锅炉产出的过热蒸汽温度为540-560℃，过热蒸汽经第一显热储取热单元301降温为300-350℃的饱和蒸汽，第一显热储取热单元301的固体储热介质温度控制在300-559℃之间，潜热储取热系统5将饱和蒸汽降温为饱和水，发生相变的温度为299-349℃，第二显热储取热单元302将饱和水降温为150-280℃的过冷水，第二显热储取热单元302的固体储热介质温度控制在150-349℃之间；
取热时，第二显热储取热单元302将150-280℃的过冷水加热为温度略低于饱和水的欠饱和水，第二显热储取热单元302的固体储热介质温度控制在150-349℃之间，欠饱和水经潜热储取热系统5加热后成为298-348℃的饱和蒸汽，再经第一显热储取热单元301加热后成为538-558℃的过热蒸汽，第一显热储取热单元301的固体储热介质温度控制在300-559℃之间。
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301、第二显热储取热单元302的换热装置为在固体储热介质中内嵌换热管；相变储取热装置501的换热装置为在储热介质相变内嵌换热管。在本实施例中，作为优选方案，发电系统6包括：
汽轮机组601，汽轮机组601用于将热源系统1传来的过热蒸汽的热能转化为机械能，并将机械能提供给发电机602；
发电机602，发电机602用于将汽轮机组601传来的机械能转化为电能；
冷凝器603，冷凝器603设置在汽轮机组601出口端，用于将汽轮机组601输送的蒸汽进行冷凝转化为液态水；
凝泵604，凝泵604设置在冷凝器603出口端，用于将冷凝器603输送的液态水加压输送；
低压加热器605，低压加热器605用于对液态水加热后输送给除氧器606；
除氧器606，除氧器606用于去除液态水中的氧；
给水泵607，给水泵607设置在除氧器606的给水出口端，用于将除氧器606输送的给水加压输送；
高压加热器608，高压加热器608出口端连接至热源系统1，用于将给水加压升温后输送给热源系统1。
在本实施例中，发电系统6各部件均依次设置在主循环管路上。
根据本发明的实施例，还提供一种适用于调峰发电的复合储取热方法，包括以下步骤：
热源系统1提供过热蒸汽给发电系统6前端，发电系统6将过热蒸汽的热能转化为电能并对外电力输出；
由于锅炉调峰的深度不能达到电力调度的要求，一般电站锅炉只能稳燃在30％-50％负荷以上，因此当电能产量高于输出载荷时，即用电低谷时，将热源系统1提供的过热蒸汽同时提供给显热储取热系统和潜热储取热系统5，显热储取热系统和潜热储取热系统5分别利用显热和潜热对热能进行存储，并产出过冷水输送给热源系统1；
当电能产量低于输出载荷时，即用电高峰时，将发电系统6末端的过冷水输送给显热储取热系统和潜热储取热系统5，显热储取热系统和潜热储取热系统5分别利用显热和潜热释放所存储的热能，产出过热蒸汽输送给发电系统6前端；这时既可以超发一部分，也可以适当降低锅炉负荷，用复合储取热系统来补偿。
发电系统6末端的过冷水输送给热源系统1，过冷水经热源系统1加热后产生过热蒸汽输送给发电系统6前端进行循环。发电系统6末端的过冷水还输送给显热储取热系统，过冷水经显热储取热系统-潜热储取热系统5-显热储取热系统加热后，产生过热蒸汽输送给发电系统6前端。
其中，显热储取热系统和潜热储取热系统5分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第一显热储取热单元301利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，并将饱和蒸汽输送给潜热储取热系统5；
潜热储取热系统5利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，并将饱和水输送给第二显热储取热单元302；
第二显热储取热单元302利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，并将过冷水输送给热源系统1。
显热储取热系统和潜热储取热系统5分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第二显热储取热单元302利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，并将欠饱和水输送给潜热储取热系统5；
潜热储取热系统5利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，并将饱和蒸汽输送给第一显热储取热单元301；
第一显热储取热单元301利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，并将过热蒸汽输送给发电系统6前端。
在本实施例中，作为优选方案，潜热储取热系统5利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，包括：
饱和蒸汽自上向下直通相变储取热装置501，形成饱和水，相变储取热装置501的相变储热介质发生相变。
在本实施例中，作为优选方案，潜热储取热系统5利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，包括：
来自第二显热储取热单元302的欠饱和水输送到汽包502；
汽包502通过循环泵503将欠饱和水输到相变储取热装置501中蒸发；
相变储取热装置501将蒸发产物输送到汽包502进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽输送到第一显热储取热单元301，分离出的饱和水通过循环泵503输送到相变储取热装置501进行循环。
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302的储热介质均为流体，此时：
第一显热储取热单元301利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，包括：过热蒸汽在第一显热储取热单元301冷却释放热能给第一显热储取热单元301的储热介质，过热蒸汽冷却为饱和蒸汽，储热介质由第二显热储取热单元302输送给第一显热储取热单元301，被加热后输送到热罐303进行存储；
第一显热储取热单元301利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，包括：第一显热储取热单元301的储热介质释放热能将饱和蒸汽加热为过热蒸汽，储热介质由热罐303输送给第一显热储取热单元301，被冷却后输送到第二显热储取热单元302；
第二显热储取热单元302利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，包括：饱和水在第二显热储取热单元302冷却释放热能给第二显热储取热单元302的储热介质，饱和水冷却为过冷水，储热介质由冷罐309输送给第二显热储取热单元302，被加热后输送到第一显热储取热单元301；
第二显热储取热单元302利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，包括：第二显热储取热单元302的储热介质释放热能将过冷水加热为欠饱和水，储热介质由第一显热储取热单元301输送给第二显热储取热单元302，被冷却后输送到冷罐309；
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301的储热介质为流体，所述第二显热储取热单元302的储热介质为固体，此时：
第一显热储取热单元301利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，包括：过热蒸汽在第一显热储取热单元301冷却释放热能给第一显热储取热单元301的储热介质，过热蒸汽冷却为饱和蒸汽，储热介质由冷罐309输送给第一显热储取热单元301，被加热后输送到热罐303进行存储；
第一显热储取热单元301利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，包括：第一显热储取热单元301的储热介质释放热能将饱和蒸汽加热为过热蒸汽，储热介质由热罐303输送给第一显热储取热单元301，被冷却后输送到冷罐309；
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301的储热介质为固体，所述第二显热储取热单元302的储热介质为流体，此时：
第二显热储取热单元302利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，包括：饱和水在第二显热储取热单元302冷却释放热能给第二显热储取热单元302的储热介质，饱和水冷却为过冷水，储热介质由冷罐309输送给第二显热储取热单元302，被加热后输送到热罐303；
第二显热储取热单元302利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，包括：第二显热储取热单元302的储热介质释放热能将过冷水加热为欠饱和水，储热介质由热罐303输送给第二显热储取热单元302，被冷却后输送到冷罐309；
在本实施例中，作为优选方案，第一显热储取热单元301与第二显热储取热单元302的储热介质均为固体。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述复合储取热系统包括：
热源系统，所述热源系统通过管路连接显热储取热系统、潜热储取热系统和发电系统，用于将过冷水加热为过热蒸汽；
显热储取热系统，所述显热储取热系统通过管路连接热源系统和潜热储取热系统，用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中温度发生变化时，通过显热进行热能储取；
潜热储取热系统，所述潜热储取热系统用于在过冷水和过热蒸汽相互转化过程中发生相变时，通过潜热进行热能储取；
发电系统，所述发电系统用于将热能转化为电能，并与热源系统首尾相连形成循环管路；
所述热源系统包括：
锅炉，所述锅炉通过燃料燃烧所释放的热量将过冷水加热为过热蒸汽，并提供给主循环管路；
主循环管路，所述主循环管路将发电系统与热源系统首尾相连；
所述显热储取热系统包括：
第一显热储取热单元，所述第一显热储取热单元连接主循环管路与潜热储取单元，用于在过热蒸汽和饱和蒸汽的相互转化过程中进行热能储取；
第二显热储取热单元，所述第二显热储取热单元连接潜热储取热系统与主循环管路，用于在饱和水或欠饱和水和过冷水的相互转化过程中进行热能储取；
所述潜热储取热系统包括：
相变储取热装置，所述相变储取热装置用于通过相变储热介质的相变进行热能储取；相变储取热装置的第一出口连接第一显热储取热单元，相变储取热装置的第二出口连接第二显热储取热单元；
热源系统用于提供过热蒸汽给发电系统前端，发电系统用于将过热蒸汽的热能转化为电能并对外电力输出；
当电能产量高于输出载荷时，将热源系统提供的过热蒸汽同时提供给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热对热能进行存储，并产出过冷水输送给热源系统；
当电能产量低于输出载荷时，将发电系统末端的过冷水输送给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，产出过热蒸汽输送给发电系统前端；
发电系统末端的过冷水用于输送给热源系统，过冷水经热源系统加热后产生过热蒸汽输送给发电系统前端进行循环；所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第一显热储取热单元利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，并将饱和蒸汽输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，并将饱和水输送给第二显热储取热单元；
第二显热储取热单元利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，并将过冷水输送给热源系统；
所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第二显热储取热单元利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，并将欠饱和水输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，并将饱和蒸汽输送给第一显热储取热单元；
第一显热储取热单元利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，并将过热蒸汽输送给发电系统前端。
2.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述锅炉通过主循环管路向发电系统提供过热蒸汽。
3.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述发电系统通过主循环管路向锅炉提供过冷水。
4.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述潜热储取热系统的两端分别连接至显热储取热系统。
5.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述显热储取热系统的两端分别连接至两边的主循环管路上。
6.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述第一显热储取热单元与第二显热储取热单元的储热介质均为固体。
7.如权利要求6所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述第一显热储取热单元和第二显热储取热单元均设有换热装置，所述换热装置分别用于与过热蒸汽、过冷水之间的热交换。
8.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述相变储取热装置设有换热装置，所述换热装置用于实现储热介质与湿蒸汽之间的热交换。
9.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述潜热储取热系统还包括：
汽包，所述汽包用于饱和水与饱和蒸汽之间的水汽分离，汽包第一接口连接相变储取热装置的第一出口，汽包第二接口连接有循环泵，汽包第三接口连接第二显热储取热单元，汽包第四接口连接第一显热储取热单元；
循环泵，所述循环泵用于将汽包中分离出的饱和水或欠饱和水送入相变储取热装置进行循环蒸发。
10.如权利要求1所述的适用于调峰发电的复合储取热系统，其特征在于，所述发电系统包括：
汽轮机组，所述汽轮机组用于将热源系统传来的过热蒸汽的热能转化为机械能，并将机械能提供给发电机；
发电机，所述发电机用于将汽轮机组传来的机械能转化为电能；
冷凝器，所述冷凝器设置在汽轮机组出口端，用于将汽轮机组输送的蒸汽进行冷凝转化为液态水；
凝泵，所述凝泵设置在冷凝器出口端，用于将冷凝器输送的液态水加压输送；
低压加热器，所述低压加热器用于对液态水加热后输送给除氧器；
除氧器，所述除氧器用于去除液态水中的氧；
给水泵，所述给水泵设置在除氧器的给水出口端，用于将除氧器输送的给水加压输送；
高压加热器，所述高压加热器出口端连接至热源系统，用于将给水加压升温后输送给热源系统。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的复合储取热系统的适用于调峰发电的复合储取热方法，其特征在于，包括：
热源系统提供过热蒸汽给发电系统前端，发电系统将过热蒸汽的热能转化为电能并对外电力输出；
当电能产量高于输出载荷时，将热源系统提供的过热蒸汽同时提供给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热对热能进行存储，并产出过冷水输送给热源系统；
当电能产量低于输出载荷时，将发电系统末端的过冷水输送给显热储取热系统和潜热储取热系统，显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，产出过热蒸汽输送给发电系统前端；
发电系统末端的过冷水输送给热源系统，过冷水经热源系统加热后产生过热蒸汽输送给发电系统前端进行循环；
所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第一显热储取热单元利用显热存储过热蒸汽冷却至饱和蒸汽所释放的热能，并将饱和蒸汽输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，并将饱和水输送给第二显热储取热单元；
第二显热储取热单元利用显热存储饱和水冷却至过冷水所释放的热能，并将过冷水输送给热源系统；
所述显热储取热系统和潜热储取热系统分别利用显热和潜热释放所存储的热能，包括：
第二显热储取热单元利用所存储的热能将过冷水加热至欠饱和水，并将欠饱和水输送给潜热储取热系统；
潜热储取热系统利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，并将饱和蒸汽输送给第一显热储取热单元；
第一显热储取热单元利用所存储的热能将饱和蒸汽加热至过热蒸汽，并将过热蒸汽输送给发电系统前端。
12.如权利要求11所述的适用于调峰发电的复合储取热方法，其特征在于，所述潜热储取热系统利用潜热存储饱和蒸汽冷却至饱和水发生相变所产生的热能，包括：
饱和蒸汽自上向下直通相变储取热装置，形成饱和水，相变储取热装置的相变储热介质发生相变。
13.如权利要求12所述的适用于调峰发电的复合储取热方法，其特征在于，所述潜热储取热系统利用所存储的热能将欠饱和水加热至饱和蒸汽，包括：
来自第二显热储取热单元的欠饱和水输送到汽包；
汽包通过循环泵将欠饱和水输到相变储取热装置中蒸发；
相变储取热装置将蒸发产物输送到汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽输送到第一显热储取热单元，分离出的饱和水通过循环泵输送到相变储取热装置进行循环。
14.如权利要求13所述的适用于调峰发电的复合储取热方法，其特征在于，所述第一显热储取热单元与第二显热储取热单元的储热介质均为固体。
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