CN112627925B - 一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法 - Google Patents

一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法，通过超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的一体化工艺，该系统采用新型双级超临界CO2布雷顿循环来降低热源排气温度，提升循环热效率，从而达到热动力电站输出灵活性、可调性之目的；相对应的加强低温、动态热源在海水淡化工艺的利用效能，使之成为动力电站的常备“柔性负载”，进一步提升系统整体效能和灵活性。

Description

一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动 力电站及其调节方法
技术领域
本发明属于热能动力及海水淡化技术领域，涉及一种热能综合利用系统，特别涉及基于超临界二氧化碳（S-CO2）循环的灵活性热动力系统和基于能量梯级利用的多级海水淡化系统，构成的高灵活性电、水联合生产系统及运行方法。
背景技术
清洁能源高比例并网是外来能源生产与消费的大形势。目前的储能配置规模很低尚无法实现对电力系统全面的调节，需要大量火力电站参与调节。根据各国未来规划各种能源参与比例，高灵活性的热动力电站将作为最基础的调节措施与其他清洁能源长久共存。水蒸气动力循环为充分利用蒸汽能量，所用透平一般采用多级膨胀，尤其是随着膨胀过程蒸汽压力和密度下降叶轮尺寸逐级递增。现阶段高效水蒸气透平可以达到50级以上，尺寸和热惯性巨大不利于调节。为达到调节输出不得不采用低压抽气的手段，牺牲了大量有用能。
相比于传统蒸汽朗肯循环的工质水，CO2的临界点较低，超临界状态容易实现。在超临界区域，CO2的热力性能具有多方面优势。传热性能方面：其密度接近液体，传热效率高；在动力性能方面：其黏性接近气体，易于扩散，流动性强，做功能力强。所述S-CO2性能特征使S-CO2布雷顿循环可适应更广的温度范围和更高的系统循环效率。此外，S-CO2布雷顿循环的结构紧凑、体积小，重量轻。在相同发电装机的条件下，其透平尺寸是蒸汽发电系统的1/30。因此，S-CO2布雷顿循环在快速启动、应急反应和能源利用效率方面都更具优势，尤其若作为调峰电站其运营经济性的优势明显高于蒸汽循环，有望成为下一代高效经济的热动力发电技术。
为了提高S-CO2布雷顿循环的效率，将回热、再热、分级压缩、中间冷却等热力学过程应用到S-CO2布雷顿循环中，由此衍生出S-CO2布雷顿循环的多种改进形式。但目前大多循环结构采用固定形式，由于各个工艺环节关联紧密耦合程度高，对系统调节以流量调节和分流比调节为主。这也造成了系统调节范围受限，不能充分发挥透平的高效性能和灵活性潜力。此外，应动力电站灵活性调节的需要，随着系统吸热量和系统效率变化，系统放热过程也将大范围波动，与之对应有大量的低品位热能产生。热力循环海水淡化工艺是良好的柔性负载，在新型火力电站建设初期进行配合实施可有效提升系统能源效率和经济性。
目前在热电成产工艺末端加装多级闪蒸的海水淡化装置技术上已较为成熟。为进一步降低热源排气温度，提升高品质热量的利用率，提高热动力电站的灵活输出，简单的在传统热动力循环工艺末端加装海水淡化工艺并不能满足实际需求。一方面需对热动力循环本身的灵活性进行改进，相匹配的海水淡化工艺也应进行一体化设置。如采用新型的S-CO2动力循环工艺进行发电，锅炉的排气温度会大大降低，因而在海水淡化一侧的循环热效率需要进一步提升以降低海水淡化工艺全生命周期的成本。
发明内容
本发明是基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的一体化工艺，来降低热源排气温度，提升热动力循环热效率，提升热动力电站输出的灵活性及可调性；相对应的加强低温、动态热源在海水淡化工艺的利用效能，使之成为动力电站的常备“柔性负载”，进一步提升系统整体效率和灵活性。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，它包括热源循环系统、热动力循环系统、海水淡化系统和控制系统；
所述热源循环系统与热动力循环系统和海水淡化系统相连，并分别为其提供工作过程中所需要的热源；
所述控制系统同时与热源循环系统、热动力循环系统和海水淡化系统的各个执行机构相连，并控制其相应工作。
所述热源循环系统包括锅炉、储热罐、CO2加热器、CO2预热器、海水加热器、第二旁通阀门、第六三通阀门、第七三通阀门、第八三通阀门、第九三通阀门、第十三通阀门、第十一三通阀门、第十二三通阀门、第十三三通阀门、第一中间工质泵、第二中间工质泵和配套管理；
所述锅炉为系统原始热源，锅炉与CO2加热器和CO2预热器串联，并为热动力循环系统提供热量；锅炉与海水加热器相连，并为海水淡化系统提供热量；
所述储热罐并联在CO2加热器、CO2预热器构成的串联换热器组两侧，用以调节锅炉换热过程中由于热惰性与负载CO2加热器、CO2预热器存在的不匹配问题；
所述第一中间工质泵和第二中间工质泵分别与热动力循环系统和储热罐相连，并分别用于调节加热热动力循环系统和储热罐的流量分配；所述第十二三通阀门、第十三三通阀门和第二旁通阀门和第二中间工质泵并连，并实现储热罐的吸放热以及流量调节；
所述第八三通阀门、第九三通阀门用以旁通CO2加热器的高温侧、第十三通阀门、第十一三通阀门用以旁通CO2预热器的高温侧来实现热动力循环的大范围灵活性调控。
所述储热罐储热材料选用熔融盐或液态金属，根据电力系统要求当系统负荷下降，锅炉热量不能快速调节时，将部分热量储存在储热罐，当系统负荷上升，锅炉热量不能快速调节时，则提出储热罐中储存的热量为动力循环补充热量；
所述CO2加热器、CO2预热器和海水加热器采用直接内置安装在锅炉内，去掉中间介质直接加热CO2或海水。
所述热动力循环系统包括CO2加热器、CO2预热器、一级膨胀机、二级膨胀机、一级压缩机、二级压缩机、一级回热器、二级回热器、CO2冷却器、第一旁通阀门、第一三通阀门、第二三通阀门、第三三通阀门、第四三通阀门、第五三通阀门和配套管路；
所述热动力循环系统采用CO2为工质，其嵌套了两级超临界CO2布雷顿循环：包括一级超临界CO2布雷顿循环和二级超临界CO2布雷顿循环；CO2加热器为所述一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，之后通过CO2预热器为所述二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，量实现了一级、二级超临界CO2布雷顿循环间接结合与能量的梯级利用。
所述一级超临界CO2布雷顿循环的循环工质为超临界CO2，CO2工质先后流经一级压缩机、二级回热器低温侧、一级回热器低温侧、CO2加热器低温侧、一级膨胀机、一级回热器高温侧、第一三通阀门、二级回热器高温侧、第二三通阀门、CO2冷却器高温侧、一级压缩机完成循环，相对应的CO2流体先后经历了升压、吸热、吸热、吸热、膨胀、放热、汇流、放热、分流、放热、升压几个工艺实现吸热并做工的整体工艺流程；
所述二级超临界CO2布雷顿循环的循环工质为超临界CO2，CO2工质先后流经二级压缩机、CO2预热器低温侧、二级膨胀机、第一三通阀门、二级回热器高温侧、第二三通阀门、二级压缩机完成循环，相对应的CO2流体先后经历了升压、吸热、膨胀、汇流、放热、分流、升压几个工艺实现吸热并做工的整体工艺流程；
所述一级、二级超临界CO2布雷顿循环通过第一三通阀门、第二三通阀门和二级回热器实现上述一级、二级超临界CO2布雷顿循环的直接相互结合，通过第一三通阀门、第二三通阀门调节二级循环的分流比例来调整系统运行；
所述第一三通阀门、第二三通阀门和第一旁通阀门用于旁通二级超临界CO2布雷顿循环使一级超临界CO2布雷顿循环独立运行，所述第三三通阀门、第四三通阀门、第五三通阀门用于旁通一级超临界CO2布雷顿循环使二级超临界CO2布雷顿循环独立运行；
一级膨胀机、二级膨胀机、一级压缩机、二级压缩机之间为满足调节工况采用变速器加离合器的链接方式；CO2加热器、CO2预热器、一级回热器、二级回热器、CO2冷却器使用印刷电路板换热器。
所述海水淡化系统包括CO2冷却器、海水加热器、海水预热器、蒸汽冷凝器、初级闪蒸器、中段闪蒸器、末级闪蒸器、淡水储罐、第十四三通阀门、第十五三通阀门、第十六三通阀门、第十七三通阀门、淡水泵、第一海水泵、第二海水泵、第三海水泵、第四海水泵和配套管路；
所述海水加热器、海水预热器、蒸汽冷凝器采用抗腐蚀堵、塞能力较强、对压力要求不高、经济性好的管壳式换热器，换热器内换热管束采用铜管；
加热海水的热量来源于三部分，包括通过蒸汽冷凝器、中段闪蒸器、初级闪蒸器回收海水闪蒸后携带的冷凝热，通过海水预热器回收热动力循环末端冷却的热量，通过海水加热器回收热源循环中烟气废热，其中利用软化水先后流经淡水泵、CO2冷却器低温侧、海水预热器高温侧、淡水泵，对应完成升压、吸热、放热、升压的循环工艺，将热动力循环末端冷却放出的热量间接传递给海水，其中软化水循环主要是为了保护CO2冷却器所采用的印刷电路板换热器，或者采用简化系统，简化后直接用一台换热器将动力循环末端的冷却热量直接用于加热海水；
抽取自然的低温海水先后流经蒸汽冷凝器低温侧、中段闪蒸器中的第二低温冷凝器、初级闪蒸器中的第一低温冷凝器、第一海水泵、至第十四三通阀门、海水预热器低温侧、海水加热器低温侧、初级闪蒸器的第一海水槽、第二海水泵11e、中段闪蒸器的第二海水槽、第三海水泵、末级闪蒸器中布水器格栅和第三海水槽、第四海水泵排放完成海水浓缩，相对应的海水流体先后经历了吸热、吸热、吸热、升压、分流、吸热、吸热、闪蒸浓缩、升压、闪蒸浓缩、升压、扩容闪蒸浓缩、升压排放几个工艺实现吸热低压闪蒸浓缩的工艺流程。
所述初级闪蒸器由第一外壳、第一低温冷凝器、第一冷凝水盘、第一海水槽、第二海水泵五个部分组成，所述初级闪蒸器包含第一低温海水进口、第一低温海水出口、第一水蒸气出口、第一淡水出口、第一高温海水进口和第一高温海水出口六个接口，其中所述第一海水槽中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第一冷凝水盘底部引出第一淡水出口用以排出冷凝水；
所述初级闪蒸器中闪蒸出的水蒸气，接触初级闪蒸器中的第一低温冷凝器冷凝成淡水并由初级闪蒸器中的第一冷凝水盘收集最终汇聚至淡水储罐，剩余蒸汽流入中段闪蒸器并与中段闪蒸器中闪蒸出的水蒸气混合，接触与中段闪蒸器中的第二低温冷凝器冷凝成淡水并由与中段闪蒸器中的第二冷凝水盘收集最终汇聚至淡水储罐，剩余蒸汽通过第十五三通阀门与末级闪蒸器中扩容闪蒸出的水蒸气混合进入蒸汽冷凝器高温侧放热冷凝最终汇入淡水储罐；
所述中段闪蒸器由第二外壳、第二低温冷凝器、第二冷凝水盘、第二海水槽、第三海水泵五个部分组成，所述中段闪蒸器包含第二低温海水进口、第二低温海水出口、第二水蒸气出口、第二淡水出口、第二高温海水进口和第二高温海水出口六个接口，其中所述第二海水槽中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第二冷凝水盘底部引出第二淡水出口用以排出冷凝水，与初级闪蒸器不同的是中段闪蒸器能够根据海水淡化工艺需要增减数量，中段闪蒸器中第二海水槽能够根据海水淡化工艺需要加装烟气余热回收装置用以利用海水加热器高温侧排出的烟气。
所述末级闪蒸器由第三外壳、风扇、布水器、格栅、第三海水槽、第三海水泵六部分组成，所述风扇用于增加扰动提高格栅表面海水蒸发速度；
所述淡水储罐采用密封舱体，其上部装有排气阀门定期抽真空为海水淡化工艺淡水侧提供负压；
所述中段闪蒸器能够根据工艺要求的蒸发量相应增减其数量，第十五三通阀门、第十六三通阀门、第十七三通阀门用于旁通末级闪蒸器。
所述控制系统包括第一三通阀门、第二三通阀门、第三三通阀门、第四三通阀门、第五三通阀门、第六三通阀门、第七三通阀门、第八三通阀门、第九三通阀门、第十三通阀门、第十一三通阀门、第十二三通阀门、第十三三通阀门、第十四三通阀门、第十五三通阀门、第十六三通阀门、第十七三通阀门、第一旁通阀门、第二旁通阀门、第一中间工质泵、第二中间工质泵、第一海水泵、第二海水泵、第三海水泵、第四海水泵、压缩机配套的变频执行机构和控制器及配套电力电子设施。
基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站的运行方法，当电网要求动力电站进行满负荷运行，系统选择工作模式一：
此时电网要求系统满负荷出力或者电价处在高位，系统主动进入最高输出模式，海水淡化工艺进入最低耗电模式；根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉通过CO2加热器为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，通过CO2预热器为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，一级二级超临界CO2布雷顿循环联合运行共用二级回热器并通过第一三通阀门、第二三通阀门实现两个布雷顿循环的流量分配；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器和海水预热器传递给海水；另一部分是锅炉排放的烟气通过海水加热器进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器、中段闪蒸器；在此工作模式下可通过锅炉、储热罐以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力；
当电网要求动力电站减少出力，为工作模式二：
此时电网要求系统降低出力或者电价处在较高位，系统主动进入较高输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式。根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉CO2加热器为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器和海水预热器传递给海水；另一部分是锅炉排放的烟气通过海水加热器进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器、中段闪蒸器、末级闪蒸器，末级闪蒸器中的风扇处在常闭状态；在此工作模式下可通过锅炉、储热罐以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量；
当电网要求动力电站继续减少出力，为工作模式三：
此时电网要求系统继续降低出力或者电价处在中位，系统主动进入较低输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式，根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉通过CO2加热器为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通，在工作模式二基础上系统进一步将二级回热器旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器和海水预热器传递给海水；另一部分是锅炉排放的烟气通过海水加热器进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器、中段闪蒸器、末级闪蒸器，末级闪蒸器中的风扇处在常闭状态；在此工作模式下可通过锅炉、储热罐以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量；
当电网要求动力电站以最低负荷运行，为工作模式四：
此时电网要求系统低负荷出力或者电价处在低位，系统主动进入最低输出模式，海水淡化工艺进入最高耗电模式；根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉通过CO2预热器为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，原系统重构成二级超临界CO2布雷顿循环叠加CO2冷却循环，一级超临界CO2布雷顿循环被旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器和海水预热器传递给海水；另一部分是锅炉排放的烟气通过海水加热器进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器、中段闪蒸器、末级闪蒸器，末级闪蒸器中的风扇处在常开状态；在此工作模式下可通过锅炉、储热罐以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时进一步增加了高淡水产量。
本发明有如下有益效果：
1、本发明所述超临界CO2布雷顿循环不同于传统的回热型循环、再热型循环、再压缩循环和中间冷却等，传统超临界CO2布雷顿循环的改进型是在低压状态下分流在高压状态下汇流，本发明所述超临界CO2布雷顿循环低压状态下分流在低压状态下汇流，并在传统运行高低压之外生成了一个第三级压力并可以在一定范围内进行调节，可以更充分的利用CO2压缩设备和膨胀设备的可调性大大提高系统输出灵活性。
2、本发明所述海水淡化系统在传统多级闪蒸系统之上加以改进，首先在初级闪蒸器、中段闪蒸器中填充鹅卵石增加水蒸气发生速度，末级闪蒸器中结合空调冷却塔技术，通过结合布水器、格栅和风扇增加能量消耗以提升低温段水蒸气发生速度。
3、本发明在充分开发CO2压缩和膨胀设备尺寸小、可调能力强的优势，辅以可调海水淡化系统，不仅可实现火力发电系统的大范围可调，还为调节过程中产生的过于热量以及系统本身不能利用的热量提供一连续可变的热负载，进一步提升热动力发电的经济效益，除海水淡化以外还可应用于其他苦咸水淡化场景。
4、本发明的工况模式一适应场景为当电网要求动力电站进行满负荷运行或电价最高时，一级、二级超临界CO2布雷顿循环联合运行，海水淡化系统以最小耗电量运行，用以配合电网波动要求或实现最大经济效益。
5、本发明的工况模式二该模式适应场景为当电网要求动力电站进一步降低出力或者电价处在较高位系统主动进入较高输出模式，一级超临界CO2布雷顿循环独立运行海水淡化工艺进入中档耗电量运行，用以配合电网波动要求或实现最大经济效益。
6、本发明在工况模式三适应场景为当电网要求动力电站继续降低出力或者电价处在中位系统主动进入较低输出模式，一级超临界CO2布雷顿循环独立运行且去掉二级回热工艺海水淡化工艺进入中档耗电量运行，用以配合电网波动要求或实现最大经济效益。
7、本发明在工况模式四，该模式适应场景为当电网要求动力电站低负荷出力或者电价处在低位系统主动进入最低输出模式，二级超临界CO2布雷顿循环叠加CO2冷却循环运行海水淡化工艺进入最高耗电模式，用以配合电网波动要求或实现最大经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1本发明超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的高灵活性电、水联合生产系统。
图2本发明实施例的电、水联合生产系统工作模式一示意图。
图3本发明实施例的电、水联合生产系统工作模式二示意图。
图4本发明实施例的电、水联合生产系统工作模式三示意图。
图5本发明实施例的电、水联合生产系统工作模式四示意图。
图6本发明热源结合储热系统第一状态示意图。
图7本发明热源结合储热系统第二状态示意图。
图8本发明初级闪蒸器结构示意图。
图9本发明中段闪蒸器结构示意图。
图10本发明末级闪蒸器结构视图。
图11本发明末级闪蒸器结构透视图。
图12本发明淡水储罐示意图。
图中：一级膨胀机1a、二级膨胀机1b、一级压缩机2a、二级压缩机2b、CO2加热器3a、CO2预热器3b、一级回热器4a、二级回热器4b、CO2冷却器5、海水加热器6a、海水预热器6b、蒸汽冷凝器6c、锅炉7、储热罐8、控制器9、第一三通阀门10a、第二三通阀门10b、第三三通阀门10c、第四三通阀门10d、第五三通阀门10e、第六三通阀门10g、第七三通阀门10h、第八三通阀门10i、第九三通阀门10j、第十三通阀门10k、第十一三通阀门10l、第十二三通阀门10m、第十三三通阀门10n、第十四三通阀门10p、第十五三通阀门10q、第十六三通阀门10r、第十七三通阀门10s、第一旁通阀10f、第二旁通阀10o、第一中间工质泵11a、第二中间工质泵11b、淡水泵11c、第一海水泵11d、第二海水泵11e、第三海水泵11f、第四海水泵11g、初级闪蒸器12、中段闪蒸器13、末级闪蒸器14、淡水储罐15、第一外壳21、第二外壳31、第三外壳41、密封舱体51、第一低温冷凝器22、第二低温冷凝器32、第一冷凝水盘23、第二冷凝水盘33、第一海水槽24、第二海水槽34、第三海水槽45、第一低温海水进口25a、第二低温海水进口35a、第一低温海水出口25b、第二低温海水出口35b、第一水蒸气出口25c、第二水蒸气出口35c、第一淡水出口25d、第二淡水出口35d、第一高温海水进口25e、第二高温海水进口35e、第一高温海水出口25f、第二高温海水出口35f、风扇42、布水器43、格栅44、排气阀门52。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1-12，一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的高灵活性电、水联合生产系统，由锅炉7、储热罐8、CO2加热器3a、CO2预热器3b、海水加热器6a和第一工质泵11a、第二中间工质泵11b设备组成的热源循环系统；由CO2加热器3a、CO2预热器3b、一级膨胀机1a、二级膨胀机1b、一级压缩机2a、二级压缩机2b、一级回热器4a、二级回热器4b和CO2冷却器5设备组成的热动力循环系统；由CO2冷却器5、海水加热器6a、海水预热器6b、蒸汽冷凝器6c、初级闪蒸器12、中段闪蒸器13、末级闪蒸器14、淡水储罐15、淡水泵11c、第一海水泵11d、第二海水泵11e、第三海水泵11f、第四海水泵11g等设备组成的海水淡化系统；第一三通阀门10a、第二三通阀门10b、第三三通阀门10c、第四三通阀门10d、第五三通阀门10e、第六三通阀门10g、第七三通阀门10h、第八三通阀门10i、第九三通阀门10j、第十三通阀门10k、第十一三通阀门10l、第十二三通阀门10m、第十三三通阀门10n、第十四三通阀门10p、第十五三通阀门10q、第十六三通阀门10r、第十七三通阀门10s，第一旁通阀10f、第二旁通阀10o，各泵、压缩机配套的变频执行机构和控制器9构成的控制系统；
如图1，锅炉7通过CO2加热器3a和CO2预热器3b为动力循环提供热量，并在加热循环管路并联一储热罐8，并通过控制第二中间工质泵11b、第二旁通阀10o、第十二三通阀门和第十三三通阀门来实现在体统调节过程中配合进行储热和提热；所述动力循环通过CO2加热器3a和CO2预热器3b从热源吸热，并通过超临界CO2布雷顿循环实现热电转换，并通过第一三通阀门10a、第二三通阀门10b、第三三通阀门10c、第四三通阀门10d、第五三通阀门10e、第六三通阀门10g、第七三通阀门10h、第八三通阀门10i、第九三通阀门10j、第十三通阀门10k、第十一三通阀门10l调节实现四种主要工作模式：工作模式一（一级、二级超临界CO2布雷顿循环联合运行），工作模式二（一级超临界CO2布雷顿循环单独运行，带有两级回热），工作模式三（一级超临界CO2布雷顿循环单独运行，带有一级回热）和工作模式四（二级超临界CO2布雷顿循环单独运行），其中一级、二级超临界CO2布雷顿循环联共用二级回热器4b并通过第一三通阀门10a、第二三通阀门10b进行二者流量的分配；当动力循环工作模式发生变化或在固定模式内进行输出调节时动力循环吸热量和废热放热量会发生变化，而锅炉7和储热罐8又无法迅速响应就要求海水淡化系统亦随之进行调节；海水淡化工艺主要热源来源于海水预热器6b所传递的动力循环放出的废热和海水加热器6a所传递的锅炉烟气余热，低温海水通过回收闪蒸装置中的冷凝热进一步提高能源利用效率，水蒸气发生装置使海水淡化工艺的核心主要有：初级闪蒸器12、中段闪蒸器13、末级闪蒸器14其中中段闪蒸器13可根据负荷需要进行数量的增减，末级末级闪蒸器14包含风扇42可主动增加蒸发速度，因此相配套的海水淡化也有三级工作模式：低耗电工作模式（初级闪蒸器12、中段闪蒸器13联合运行），中档耗电工作模式（初级闪蒸器12、中段闪蒸器13、末级闪蒸器14、风扇42不开启），高耗电工作模式（初级闪蒸器12、中段闪蒸器13、末级闪蒸器14、风扇42开启）。
实施例2：
如图2，当电网要求动力电站进行满负荷运行，系统选择工作模式一：
此时电网要求系统满负荷出力或者电价处在高位系统主动进入最高输出模式，海水淡化工艺进入最低耗电模式；根据以上所述，通过控制器9调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉7热源出口接至CO2加热器3a高温侧入口、CO2加热器3a高温侧出口接至CO2预热器3b高温侧入口、CO2预热器3b高温侧出口接至锅炉锅炉7热源入口完成对整个动力循环提供热量；此时CO2加热器3a为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，CO2预热器3b为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量；其中，一级超临界CO2布雷顿循环的循环介质CO2经CO2加热器3a低温侧进口并在其内部被加热后，由CO2加热器3a低温侧出口进入一级膨胀机1a进口并在其内部膨胀并输出功后，由一级膨胀机1a出口进入一级回热器4a高温侧进口并在其内放出富余热量后，由一级回热器4a高温侧出口进入第一三通阀门10a进口并在其内与来自二级超临界CO2布雷顿循环的CO2进行汇流后，由第一三通阀门10a出口进入二级回热器4b高温侧进口并其内放出富余热量后，由二级回热器4b高温侧出口进入第二三通阀门10b进口并在其内分流一股进行二级超临界CO2布雷顿循环另一股继续进行一级超临界CO2布雷顿循环进入CO2冷却器5高温侧进口并其内放出富余热量后，由CO2冷却器5高温侧出口进入一级压缩机2a进口并在其内受到外界做过增压后，由一级压缩机2a出口进入二级回热器4b低温侧进口并其内回收高温侧热量后，由二级回热器4b低温侧出口进入一级回热器4a低温侧进口并其内回收高温侧热量后，由一级回热器4a低温侧出口进入CO2加热器3a低温侧进口完成一级超临界CO2布雷顿循环；二级超临界CO2布雷顿循环的循环介质CO2在第二三通阀门10b内分流除进入一级超临界CO2布雷顿循环外的流体其余部分进入二级压缩机2b进口并在其内受到外界做过增压后，由二级压缩机2b出口进入CO2预热器3b低温侧进口并在其内被加热后，由CO2预热器3b低温侧出口进入二级膨胀机1b进口在其内部膨胀并输出功后，由二级膨胀机1b出口进入第一三通阀门10a进口在其内与来自一级超临界CO2布雷顿循环的CO2进行汇流后，由第一三通阀门10a出口进入二级回热器4b高温侧进口并其内放出富余热量后，由二级回热器4b高温侧出口进入第二三通阀门10b进口并在其内分流一股进行一级超临界CO2布雷顿循环另一股继续进行二级超临界CO2布雷顿循环进入二级压缩机2b进口完成二级超临界CO2布雷顿循环；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，软化水通过淡水泵11c升压从水泵11c出口进入CO2冷却器5低温侧入口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由CO2冷却器5低温侧出口进入海水预热器6b高温侧入口并在其内部将热量传递给海水后，由海水预热器6b高温侧出口进入淡水泵11c入口完成循环；锅炉7排放烟气由海水加热器6a高温侧进口并在其内部放热加热海水后由海水加热器6a高温侧出口排放；原始低温海水通过蒸汽冷凝器6c低温侧进口并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由蒸汽冷凝器6c低温侧出口进入中段闪蒸器13中的低温冷凝器33进口35a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器33出口35b进入初级闪蒸器12中的低温冷凝器23进口25a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器23出口25b进入第一海水泵11d进口在其内提升压力后，由第一海水泵11d出口进入（多余海水经第十四三通阀门10p分流后排放）海水预热器6b低温侧进口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由海水预热器6b低温侧出口进入海水加热器6a低温侧进口并在其内部吸收锅炉7的烟气余热后，由海水加热器6a低温侧出口进入初级闪蒸器12海水槽24入口25e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由初级闪蒸器12海水槽24底部出口25f进入第二海水泵11e入口并在其内部升压后，由第二海水泵11e出口进入中段闪蒸器13海水槽34入口35e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由中段闪蒸器13海水槽34底部出口35f进入第四海水泵11g排放，其中初级闪蒸器12中闪蒸蒸汽接触初级闪蒸器12中的低温冷凝器23凝结出的淡水通过初级闪蒸器12中的冷凝水盘23收集后由冷凝水盘23出口25d进入淡水储罐15，初级闪蒸器12中闪蒸蒸汽未冷凝部分由初级闪蒸器12蒸汽出口25c进入中段闪蒸器13蒸汽入口并在其内与中段闪蒸器13中的闪蒸蒸汽混合后，蒸汽接触中段闪蒸器13中的低温冷凝器33凝结出的淡水通过中段闪蒸器13中的冷凝水盘33收集后由冷凝水盘33出口35d进入淡水储罐15，中段蒸器13中蒸汽未冷凝部分由中级闪蒸器13蒸汽出口35c进入蒸汽冷凝器6c高温侧入口并在其内部放热冷凝后，冷凝淡水由蒸汽冷凝器6c高温侧出口进入淡水储罐15；在此工作模式下可通过锅炉7、储热罐8以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力。
实施例3：
如图3，当电网要求动力电站减少出力，系统选择工作模式二：
此时电网要求系统降低出力或者电价处在较高位系统主动进入较高输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式。根据以上所述，通过控制器9调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉7热源出口接至CO2加热器3a高温侧入口、CO2加热器3a高温侧出口接至锅炉7热源入口（通过调节阀门组第十一三通阀门和第十二三通阀门联动CO2预热器3b高温侧被直接旁通掉）完成对整个动力循环提供热量；此时CO2加热器3a为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通；其中，一级超临界CO2布雷顿循环的循环介质CO2经CO2加热器3a低温侧进口并在其内部被加热后，由CO2加热器3a低温侧出口进入一级膨胀机1a进口并在其内部膨胀并输出功后，由一级膨胀机1a出口进入一级回热器4a高温侧进口并在其内放出富余热量后，由一级回热器4a高温侧出口进入二级回热器4b高温侧进口并其内放出富余热量后，由二级回热器4b高温侧出口进入CO2冷却器5高温侧进口并其内放出富余热量后，由CO2冷却器5高温侧出口进入一级压缩机2a进口并在其内受到外界做过增压后，由一级压缩机2a出口进入二级回热器4b低温侧进口并其内回收高温侧热量后，由二级回热器4b低温侧出口进入一级回热器4a低温侧进口并其内回收高温侧热量后，由一级回热器4a低温侧出口进入CO2加热器3a低温侧进口完成一级超临界CO2布雷顿循环；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，软化水通过淡水泵11c升压从水泵11c出口进入CO2冷却器5低温侧入口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由CO2冷却器5低温侧出口进入海水预热器6b高温侧入口并在其内部将热量传递给海水后，由海水预热器6b高温侧出口进入淡水泵11c入口完成循环；锅炉7排放烟气由海水加热器6a高温侧进口并在其内部放热加热海水后由海水加热器6a高温侧出口排放；原始低温海水通过蒸汽冷凝器6c低温侧进口并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由蒸汽冷凝器6c低温侧出口进入中段闪蒸器13中的低温冷凝器33进口35a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器33出口35b进入初级闪蒸器12中的低温冷凝器23进口25a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器23出口25b进入第一海水泵11d进口在其内提升压力后，由第一海水泵11d出口进入（多余海水经第十四三通阀门10p分流后排放）海水预热器6b低温侧进口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由海水预热器6b低温侧出口进入海水加热器6a低温侧进口并在其内部吸收锅炉7的烟气余热后，由海水加热器6a低温侧出口进入初级闪蒸器12海水槽24入口25e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由初级闪蒸器12海水槽24底部出口25f进入第二海水泵11e入口并在其内部升压后，由第二海水泵11e出口进入中段闪蒸器13海水槽34入口35e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由中段闪蒸器13海水槽34底部出口35f进入第三海水泵11f入口并在其内部升压后，由第三海水泵11f出口进入末级闪蒸器14布水器43入口46a并经由布水器43格栅44进一步浓缩的海水汇至末级闪蒸器14海水槽45从其底部进入第四海水泵11g排放，其中初级闪蒸器12中闪蒸蒸汽接触初级闪蒸器12中的低温冷凝器23凝结出的淡水通过初级闪蒸器12中的冷凝水盘23收集后由冷凝水盘23出口25d进入淡水储罐15，初级闪蒸器12中蒸汽未冷凝部分由初级闪蒸器12蒸汽出口25c进入中段闪蒸器13蒸汽入口并在其内与中段闪蒸器13中的闪蒸蒸汽混合后，蒸汽接触中段闪蒸器13中的低温冷凝器33凝结出的淡水通过中段闪蒸器13中的冷凝水盘33收集后由冷凝水盘33出口35d进入淡水储罐15，中段闪蒸器13中蒸汽未冷凝部分经由第十五三通阀10q进口与末级闪蒸器14中的闪蒸蒸汽混合后，由第十五三通阀10q出口进入蒸汽冷凝器6c高温侧入口并在其内部放热冷凝后，冷凝淡水由蒸汽冷凝器6c高温侧出口进入淡水储罐15。在此工作模式下可通过锅炉7、储热罐8以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量。
实施例4：
如图4，当电网要求动力电站继续减少出力，系统选择工作模式三：
此时电网要求系统进一步降低出力或者电价处在中位系统主动进入中档输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式。根据以上所述，通过控制器9调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉7热源出口接至CO2加热器3a高温侧入口、CO2加热器3a高温侧出口接至锅炉7热源入口（通过调节阀门组第十一三通阀门和第十二三通阀门联动CO2预热器3b高温侧被直接旁通掉）完成对整个动力循环提供热量；此时CO2加热器3a为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通；其中，一级超临界CO2布雷顿循环的循环介质CO2经CO2加热器3a低温侧进口并在其内部被加热后，由CO2加热器3a低温侧出口进入一级膨胀机1a进口并在其内部膨胀并输出功后，由一级膨胀机1a出口进入一级回热器4a高温侧进口并在其内放出富余热量后，由一级回热器4a高温侧出口进入CO2冷却器5高温侧进口并其内放出富余热量（通过阀门组第一三通阀10a、第一旁通阀10f和第二三通阀10b联动直接旁通掉二级回热器4b高温侧）后，由CO2冷却器5高温侧出口进入一级压缩机2a进口并在其内受到外界做过增压后，由一级压缩机2a出口进入一级回热器4a低温侧进口（通过阀门组第三三通阀10c和第四三通阀10d联动直接旁通掉二级回热器4b低温侧）并在其内部回收高温侧热量后，由一级回热器4a低温侧出口进入CO2加热器3a低温侧进口完成一级超临界CO2布雷顿循环；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，软化水通过淡水泵11c升压从水泵11c出口进入CO2冷却器5低温侧入口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由CO2冷却器5低温侧出口进入海水预热器6b高温侧入口并在其内部将热量传递给海水后，由海水预热器6b高温侧出口进入淡水泵11c入口完成循环；锅炉7排放烟气由海水加热器6a高温侧进口并在其内部放热加热海水后由海水加热器6a高温侧出口排放；原始低温海水通过蒸汽冷凝器6c低温侧进口并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由蒸汽冷凝器6c低温侧出口进入中段闪蒸器13中的低温冷凝器33进口35a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器33出口35b进入初级闪蒸器12中的低温冷凝器23进口25a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器23出口25b进入第一海水泵11d进口在其内提升压力后，由第一海水泵11d出口进入（多余海水经第十四三通阀门10p分流后排放）海水预热器6b低温侧进口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由海水预热器6b低温侧出口进入海水加热器6a低温侧进口并在其内部吸收锅炉7的烟气余热后，由海水加热器6a低温侧出口进入初级闪蒸器12，的第一海水槽24入口25e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由初级闪蒸器12的第一海水槽24底部出口25f进入第二海水泵11e入口并在其内部升压后，由第二海水泵11e出口进入中段闪蒸器13的第二海水槽34入口35e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由中段闪蒸器13的是第二海水槽34底部出口35f进入第三海水泵11f入口并在其内部升压后，由第三海水泵11f出口进入末级闪蒸器14布水器43入口46a并经由布水器43格栅44进一步浓缩的海水汇至末级闪蒸器14的第三海水槽45从其底部进入第四海水泵11g排放，其中初级闪蒸器12中闪蒸蒸汽接触初级闪蒸器12中的低温冷凝器23凝结出的淡水通过初级闪蒸器12中的冷凝水盘23收集后由冷凝水盘23出口25d进入淡水储罐15，初级闪蒸器12中蒸汽未冷凝部分由初级闪蒸器12蒸汽出口25c进入中段闪蒸器13蒸汽入口并在其内与中段闪蒸器13中的闪蒸蒸汽混合后，蒸汽接触中段闪蒸器13中的低温冷凝器33凝结出的淡水通过中段闪蒸器13中的冷凝水盘33收集后由冷凝水盘33出口35d进入淡水储罐15，中段闪蒸器13中蒸汽未冷凝部分经由第十五三通阀10q进口与末级闪蒸器14中的闪蒸蒸汽混合后，由第十五三通阀10q出口进入蒸汽冷凝器6c高温侧入口并在其内部放热冷凝后，冷凝淡水由蒸汽冷凝器6c高温侧出口进入淡水储罐15。在此工作模式下可通过锅炉7、储热罐8以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量。
实施例5：
如图5，当电网要求动力电站进行最低负荷运行，系统选择工作模式四：
此时电网要求系统低负荷出力或者电价处在低位系统主动进入最低输出模式，海水淡化工艺进入最高耗电模式；根据以上所述，通过控制器9调节各阀门泵等执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉7热源出口接至CO2预热器3b高温侧入口（通过调节阀门组第八三通阀10i和第九三通阀10j联动CO2加热器3a高温侧直接被旁通）、CO2预热器3b高温侧出口接至锅炉7热源入口完成对整个动力循环提供热量；此时CO2预热器3b为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，一级超临界CO2布雷顿循环被旁通；其中，二级超临界CO2布雷顿循环的循环介质CO2经CO2预热器3b低温侧进口并在其内部被加热后，由CO2预热器3b低温侧出口进入二级膨胀机1b进口并在其内部膨胀并输出功后，由二级膨胀机1b出口进入二级回热器4b高温侧进口并在其内放出富余热量后，由二级回热器4b高温侧出口进入二级压缩机2b进口并在其内受到外界做过增压完成二级超临界CO2布雷顿循环，并建立一个CO2冷却循环其中CO2流体进入二级回热器4b低温侧进口并在其内吸收高温侧热量后，由二级回热器4b低温侧出口进入进入CO2冷却器5高温侧进口并其内放出富余热量后，由CO2冷却器5高温侧出口进入一级压缩机2a进口并在其内受到外界做过增压后，由一级压缩机2a出口进入二级回热器4b低温侧进口完成CO2冷却循环（通过调节阀门组第一三通阀10a、第二三通阀10b、第三三通阀10c、第四三通阀10d和第五三通阀10e联动使CO2加热器3a、一级回热器4a和一级膨胀机1a旁通并将系统重构成二级超临界CO2布雷顿循环叠加CO2冷却循环）；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，软化水通过淡水泵11c升压从水泵11c出口进入CO2冷却器5低温侧入口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由CO2冷却器5低温侧出口进入海水预热器6b高温侧入口并在其内部将热量传递给海水后，由海水预热器6b高温侧出口进入淡水泵11c入口完成循环；锅炉7排放烟气由海水加热器6a高温侧进口并在其内部放热加热海水后由海水加热器6a高温侧出口排放；原始低温海水通过蒸汽冷凝器6c低温侧进口并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由蒸汽冷凝器6c低温侧出口进入中段闪蒸器13中的低温冷凝器33进口35a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器33出口35b进入初级闪蒸器12中的低温冷凝器23进口25a并在其内部回收水蒸气的冷凝热后，由中段闪蒸器13中的低温冷凝器23出口25b进入第一海水泵11d进口在其内提升压力后，由第一海水泵11d出口进入（多余海水经第十四三通阀门10p分流后排放）海水预热器6b低温侧进口并在其内部吸收动力循环排放的冷却热量后，由海水预热器6b低温侧出口进入海水加热器6a低温侧进口并在其内部吸收锅炉7的烟气余热后，由海水加热器6a低温侧出口进入初级闪蒸器12的第一海水槽24入口25e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由初级闪蒸器12的第一海水槽24底部出口25f进入第二海水泵11e入口并在其内部升压后，由第二海水泵11e出口进入中段闪蒸器13的第三海水槽34入口35e并在其内部闪蒸后，浓缩海水由中段闪蒸器13的第三海水槽34底部出口35f进入第三海水泵11f入口并在其内部升压后，由第三海水泵11f出口进入末级闪蒸器14布水器43入口46a并经由布水器43格栅44进一步浓缩的海水汇至末级闪蒸器14的第三海水槽45从其底部进入第四海水泵11g排放，其中初级闪蒸器12中闪蒸蒸汽接触初级闪蒸器12中的低温冷凝器23凝结出的淡水通过初级闪蒸器12中的冷凝水盘23收集后由冷凝水盘23出口25d进入淡水储罐15，初级闪蒸器12中蒸汽未冷凝部分由初级闪蒸器12蒸汽出口25c进入中段闪蒸器13蒸汽入口并在其内与中段闪蒸器13中的闪蒸蒸汽混合后，蒸汽接触中段闪蒸器13中的低温冷凝器33凝结出的淡水通过中段闪蒸器13中的冷凝水盘33收集后由冷凝水盘33出口35d进入淡水储罐15，中段闪蒸器13中蒸汽未冷凝部分经由第十五三通阀10q进口与末级闪蒸器14中的闪蒸蒸汽混合后，由第十五三通阀10q出口进入蒸汽冷凝器6c高温侧入口并在其内部放热冷凝后，冷凝淡水由蒸汽冷凝器6c高温侧出口进入淡水储罐15。在此工作模式下可通过锅炉7、储热罐8以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量此时末级闪蒸器14中的风扇42常开。
如图6-7，储热罐8有三种运行工况储热工况提热工况和关闭工况，在储热工况下中间工质在锅炉7内加热后由锅炉7入口进入第六三通阀门10g分流后主要部分用于加热热动力循环，过余部分进入中间工质泵11b进口并在其内部升压后，由中间工质泵11b出口进入储热罐8进口并在其内部放热后，由储热罐出口进入第七三通阀门10h与完成加热热动力循环的流体混合后回到锅炉7；在提热工况下中间工质在完成加热热动力循环后在第七三通阀门10h出分流一部分流入锅炉7进口并在其内吸热后，由锅炉7出口进入第六三通阀门10g，另一部分流入储热罐8进口并在其内吸热后，由储热罐8出口进入第六三通阀门10g（通过调节阀门组第十二三通阀门10m、第十三三通阀门10n和第二旁通阀门10o联动旁通中间工质泵11b），两股流体在第六三通阀门10g汇流后去加热热动力循环；在关闭工况下通过调节阀门组第六三通阀门10g和第七三通阀门10h联动旁通中间工质泵11b和储热罐8；基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的高灵活性电、水联合生产系统在工作模式一、工作模式二、工作模式三和工作模式四下稳定运行时储热罐8处在关闭工况，系统在高电力输出模式向低电力输出模式切换（如工作模式一向工作模式二切换）或在特定工作模式下系统调节流量降低电力输出而锅炉又不能快速降低热量输出时储热罐8处在储热工况，系统在低电力输出模式向高电力输出模式切换或在特定工作模式下系统调节流量提升电力输出而锅炉又不能快速提升热量输出时储热罐8处在储热工况。
如图8-9，所述初级闪蒸器12由第一外壳21、第一低温冷凝器22、第一冷凝水盘23、第一海水槽24、第二海水泵11e五个部分组成，所述初级闪蒸器12包含第一低温海水进口25a、第一低温海水出口25b、第一水蒸气出口25c、第一淡水出口25d、第一高温海水进口25e和第一高温海水出口25f六个接口，其中所述第一海水槽24中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第一冷凝水盘23底部引出第一淡水出口25d用以排出冷凝水；
进一步的，所述初级闪蒸器12中闪蒸出的水蒸气，接触初级闪蒸器12中的第一低温冷凝器22冷凝成淡水并由初级闪蒸器12中的第一冷凝水盘23收集最终汇聚至淡水储罐15，剩余蒸汽流入中段闪蒸器13并与中段闪蒸器13中闪蒸出的水蒸气混合，接触与中段闪蒸器13中的第二低温冷凝器32冷凝成淡水并由与中段闪蒸器13中的第二冷凝水盘33收集最终汇聚至淡水储罐15，剩余蒸汽通过第十五三通阀门10q与末级闪蒸器14中扩容闪蒸出的水蒸气混合进入蒸汽冷凝器6c高温侧放热冷凝最终汇入淡水储罐15；
进一步的，所述中段闪蒸器13由第二外壳31、第二低温冷凝器32、第二冷凝水盘33、第二海水槽34、第三海水泵11f五个部分组成，所述中段闪蒸器13包含第二低温海水进口35a、第二低温海水出口35b、第二水蒸气出口35c、第二淡水出口35d、第二高温海水进口35e和第二高温海水出口35f六个接口，其中所述第二海水槽34中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第二冷凝水盘33底部引出第二淡水出口35d用以排出冷凝水，与初级闪蒸器12不同的是中段闪蒸器13能够根据海水淡化工艺需要增减数量，中段闪蒸器13中第二海水槽34能够根据海水淡化工艺需要加装烟气余热回收装置用以利用海水加热器6a高温侧排出的烟气。
如图10-11，所述末级闪蒸器14由第三外壳41、风扇42、布水器43、格栅44、第三海水槽45、第三海水泵11f六部分组成，所述风扇42用于增加扰动提高格栅44表面海水蒸发速度。
如图12，所述淡水储罐15采用密封舱体51，其上部装有排气阀门52定期抽真空为海水淡化工艺淡水侧提供负压；
所述中段闪蒸器13能够根据工艺要求的蒸发量相应增减其数量，第十五三通阀门10q、第十六三通阀门10r、第十七三通阀门10s用于旁通末级闪蒸器14。

Claims (8)

1.一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：它包括热源循环系统、热动力循环系统、海水淡化系统和控制系统；
所述热源循环系统与热动力循环系统和海水淡化系统相连，并分别为其提供工作过程中所需要的热源；
所述控制系统同时与热源循环系统、热动力循环系统和海水淡化系统的各个执行机构相连，并控制其相应工作；
所述热源循环系统包括锅炉（7）、储热罐（8）、CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）、海水加热器（6a）、第二旁通阀门（10o）、第六三通阀门（10g）、第七三通阀门（10h）、第八三通阀门（10i）、第九三通阀门（10j）、第十三通阀门（10k）、第十一三通阀门（10l）、第十二三通阀门（10m）、第十三三通阀门（10n）、第一中间工质泵（11a）、第二中间工质泵（11b）和配套管理；
所述锅炉（7）为系统原始热源，锅炉（7）与CO2加热器（3a）和CO2预热器（3b）串联，并为热动力循环系统提供热量；锅炉（7）与海水加热器（6a）相连，并为海水淡化系统提供热量；
所述储热罐（8）并联在CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）构成的串联换热器组两侧，用以调节锅炉换热过程中由于热惰性与负载CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）存在的不匹配问题；
所述第一中间工质泵（11a）和第二中间工质泵（11b）分别与热动力循环系统和储热罐（8）相连，并分别用于调节加热热动力循环系统和储热罐（8）的流量分配；所述第十二三通阀门（10m）、第十三三通阀门（10n）和第二旁通阀门（10o）和第二中间工质泵（11b）并连，并实现储热罐（8）的吸放热以及流量调节；
所述第八三通阀门（10i）、第九三通阀门（10j）用以旁通CO2加热器（3a）的高温侧、第十三通阀门（10k）、第十一三通阀门（10l）用以旁通CO2预热器（3b）的高温侧来实现热动力循环的大范围灵活性调控；
所述热动力循环系统包括CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）、一级膨胀机（1a）、二级膨胀机（1b）、一级压缩机（2a）、二级压缩机（2b）、一级回热器（4a）、二级回热器（4b）、CO2冷却器（5）、第一旁通阀门（10f）、第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）、第三三通阀门（10c）、第四三通阀门（10d）、第五三通阀门（10e）和配套管路；
所述热动力循环系统采用CO2为工质，其嵌套了两级超临界CO2布雷顿循环：包括一级超临界CO2布雷顿循环和二级超临界CO2布雷顿循环；CO2加热器（3a）为所述一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，之后通过CO2预热器（3b）为所述二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，量实现了一级、二级超临界CO2布雷顿循环间接结合与能量的梯级利用。
2.根据权利要求1所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述储热罐（8）储热材料选用熔融盐或液态金属，根据电力系统要求当系统负荷下降，锅炉热量不能快速调节时，将部分热量储存在储热罐（8），当系统负荷上升，锅炉热量不能快速调节时，则提出储热罐（8）中储存的热量为动力循环补充热量；
所述CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）和海水加热器（6a）采用直接内置安装在锅炉（7）内，去掉中间介质直接加热CO2或海水。
3.根据权利要求1所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述一级超临界CO2布雷顿循环的循环工质为超临界CO2，CO2工质先后流经一级压缩机（2a）、二级回热器（4b）低温侧、一级回热器（4a）低温侧、CO2加热器（3a）低温侧、一级膨胀机（1a）、一级回热器（4a）高温侧、第一三通阀门（10a）、二级回热器（4b）高温侧、第二三通阀门（10b）、CO2冷却器（5）高温侧、一级压缩机（2a）完成循环，相对应的CO2流体先后经历了升压、吸热、吸热、吸热、膨胀、放热、汇流、放热、分流、放热、升压几个工艺实现吸热并做工的整体工艺流程；
所述二级超临界CO2布雷顿循环的循环工质为超临界CO2，CO2工质先后流经二级压缩机（2b）、CO2预热器（3b）低温侧、二级膨胀机（1b）、第一三通阀门（10a）、二级回热器（4b）高温侧、第二三通阀门（10b）、二级压缩机（2b）完成循环，相对应的CO2流体先后经历了升压、吸热、膨胀、汇流、放热、分流、升压几个工艺实现吸热并做工的整体工艺流程；
所述一级、二级超临界CO2布雷顿循环通过第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）和二级回热器（4b）实现上述一级、二级超临界CO2布雷顿循环的直接相互结合，通过第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）调节二级循环的分流比例来调整系统运行；
所述第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）和第一旁通阀门（10f）用于旁通二级超临界CO2布雷顿循环使一级超临界CO2布雷顿循环独立运行，所述第三三通阀门（10c）、第四三通阀门（10d）、第五三通阀门（10e）用于旁通一级超临界CO2布雷顿循环使二级超临界CO2布雷顿循环独立运行；
一级膨胀机（1a）、二级膨胀机（1b）、一级压缩机（2a）、二级压缩机（2b）之间为满足调节工况采用变速器加离合器的链接方式；CO2加热器（3a）、CO2预热器（3b）、一级回热器（4a）、二级回热器（4b）、CO2冷却器（5）使用印刷电路板换热器。
4.根据权利要求1所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述海水淡化系统包括CO2冷却器（5）、海水加热器（6a）、海水预热器（6b）、蒸汽冷凝器（6c）、初级闪蒸器（12）、中段闪蒸器（13）、末级闪蒸器（14）、淡水储罐（15）、第十四三通阀门（10p）、第十五三通阀门（10q）、第十六三通阀门（10r）、第十七三通阀门（10s）、淡水泵（11c）、第一海水泵（11d）、第二海水泵（11e）、第三海水泵（11f）、第四海水泵（11g）和配套管路；
所述海水加热器（6a）、海水预热器（6b）、蒸汽冷凝器（6c）采用抗腐蚀堵、塞能力较强、对压力要求不高、经济性好的管壳式换热器，换热器内换热管束采用铜管；
加热海水的热量来源于三部分，包括通过蒸汽冷凝器（6c）、中段闪蒸器（13）、初级闪蒸器（12）回收海水闪蒸后携带的冷凝热，通过海水预热器（6b）回收热动力循环末端冷却的热量，通过海水加热器（6a）回收热源循环中烟气废热，其中利用软化水先后流经淡水泵（11c）、CO2冷却器（5）低温侧、海水预热器（6b）高温侧、淡水泵（11c），对应完成升压、吸热、放热、升压的循环工艺，将热动力循环末端冷却放出的热量间接传递给海水，其中软化水循环主要是为了保护CO2冷却器（5）所采用的印刷电路板换热器，或者采用简化系统，简化后直接用一台换热器将动力循环末端的冷却热量直接用于加热海水；
抽取自然的低温海水先后流经蒸汽冷凝器（6c）低温侧、中段闪蒸器（13）中的第二低温冷凝器（32）、初级闪蒸器（12）中的第一低温冷凝器（22）、第一海水泵（11d）、至第十四三通阀门（10p）、海水预热器（6b）低温侧、海水加热器（6a）低温侧、初级闪蒸器（12）的第一海水槽（24）、第二海水泵11e、中段闪蒸器（13）的第二海水槽（34）、第三海水泵（11f）、末级闪蒸器（14）中布水器（43）格栅（44）和第三海水槽（45）、第四海水泵（11g）排放完成海水浓缩，相对应的海水流体先后经历了吸热、吸热、吸热、升压、分流、吸热、吸热、闪蒸浓缩、升压、闪蒸浓缩、升压、扩容闪蒸浓缩、升压排放几个工艺实现吸热低压闪蒸浓缩的工艺流程。
5.根据权利要求4所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述初级闪蒸器（12）由第一外壳（21）、第一低温冷凝器（22）、第一冷凝水盘（23）、第一海水槽（24）、第二海水泵（11e）五个部分组成，所述初级闪蒸器（12）包含第一低温海水进口（25a）、第一低温海水出口（25b）、第一水蒸气出口（25c）、第一淡水出口（25d）、第一高温海水进口（25e）和第一高温海水出口（25f）六个接口，其中所述第一海水槽（24）中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第一冷凝水盘（23）底部引出第一淡水出口（25d）用以排出冷凝水；
所述初级闪蒸器（12）中闪蒸出的水蒸气，接触初级闪蒸器（12）中的第一低温冷凝器（22）冷凝成淡水并由初级闪蒸器（12）中的第一冷凝水盘（23）收集最终汇聚至淡水储罐（15），剩余蒸汽流入中段闪蒸器（13）并与中段闪蒸器（13）中闪蒸出的水蒸气混合，接触与中段闪蒸器（13）中的第二低温冷凝器（32）冷凝成淡水并由与中段闪蒸器（13）中的第二冷凝水盘（33）收集最终汇聚至淡水储罐（15），剩余蒸汽通过第十五三通阀门（10q）与末级闪蒸器（14）中扩容闪蒸出的水蒸气混合进入蒸汽冷凝器（6c）高温侧放热冷凝最终汇入淡水储罐（15）；
所述中段闪蒸器（13）由第二外壳（31）、第二低温冷凝器（32）、第二冷凝水盘（33）、第二海水槽（34）、第三海水泵（11f）五个部分组成，所述中段闪蒸器（13）包含第二低温海水进口（35a）、第二低温海水出口（35b）、第二水蒸气出口（35c）、第二淡水出口（35d）、第二高温海水进口（35e）和第二高温海水出口（35f）六个接口，其中所述第二海水槽（34）中堆砌鹅卵石提高出气速度，所述第二冷凝水盘（33）底部引出第二淡水出口（35d）用以排出冷凝水，与初级闪蒸器（12）不同的是中段闪蒸器（13）能够根据海水淡化工艺需要增减数量，中段闪蒸器（13）中第二海水槽（34）能够根据海水淡化工艺需要加装烟气余热回收装置用以利用海水加热器（6a）高温侧排出的烟气。
6.根据权利要求4所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述末级闪蒸器（14）由第三外壳（41）、风扇（42）、布水器（43）、格栅（44）、第三海水槽（45）、第三海水泵（11f）六部分组成，所述风扇（42）用于增加扰动提高格栅（44）表面海水蒸发速度；
所述淡水储罐（15）采用密封舱体（51），其上部装有排气阀门（52）定期抽真空为海水淡化工艺淡水侧提供负压；
所述中段闪蒸器（13）能够根据工艺要求的蒸发量相应增减其数量，第十五三通阀门（10q）、第十六三通阀门（10r）、第十七三通阀门（10s）用于旁通末级闪蒸器（14）。
7.根据权利要求1所述一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站，其特征在于：所述控制系统包括第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）、第三三通阀门（10c）、第四三通阀门（10d）、第五三通阀门（10e）、第六三通阀门（10g）、第七三通阀门（10h）、第八三通阀门（10i）、第九三通阀门（10j）、第十三通阀门（10k）、第十一三通阀门（10l）、第十二三通阀门（10m）、第十三三通阀门（10n）、第十四三通阀门（10p）、第十五三通阀门（10q）、第十六三通阀门（10r）、第十七三通阀门（10s）、第一旁通阀门（10f）、第二旁通阀门（10o）、第一中间工质泵（11a）、第二中间工质泵（11b）、第一海水泵（11d）、第二海水泵（11e）、第三海水泵（11f）、第四海水泵（11g）、压缩机配套的变频执行机构和控制器（9）及配套电力电子设施。
8.采用权利要求1-7任意一项所述基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站的运行方法，其特征在于，当电网要求动力电站进行满负荷运行，系统选择工作模式一：
此时电网要求系统满负荷出力或者电价处在高位，系统主动进入最高输出模式，海水淡化工艺进入最低耗电模式；根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉（7）通过CO2加热器（3a）为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，通过CO2预热器（3b）为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，一级二级超临界CO2布雷顿循环联合运行共用二级回热器（4b）并通过第一三通阀门（10a）、第二三通阀门（10b）实现两个布雷顿循环的流量分配；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器（5）和海水预热器（6b）传递给海水；另一部分是锅炉（7）排放的烟气通过海水加热器（6a）进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器（12）、中段闪蒸器（13）；在此工作模式下通过锅炉（7）、储热罐（8）以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力；
当电网要求动力电站减少出力，为工作模式二：
此时电网要求系统降低出力或者电价处在较高位，系统主动进入较高输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式；
根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉（7）CO2加热器（3a）为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器（5）和海水预热器（6b）传递给海水；另一部分是锅炉（7）排放的烟气通过海水加热器（6a）进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器（12）、中段闪蒸器（13）、末级闪蒸器（14），末级闪蒸器（14）中的风扇（42）处在常闭状态；在此工作模式下通过锅炉（7）、储热罐（8）以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量；
当电网要求动力电站继续减少出力，为工作模式三：
此时电网要求系统继续降低出力或者电价处在中位，系统主动进入较低输出模式，海水淡化工艺进入中档耗电模式，根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉（7）通过CO2加热器（3a）为一级超临界CO2布雷顿循环提供热量，二级超临界CO2布雷顿循环被旁通，在工作模式二基础上系统进一步将二级回热器（4b）旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器（5）和海水预热器（6b）传递给海水；另一部分是锅炉（7）排放的烟气通过海水加热器（6a）进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器（12）、中段闪蒸器（13）、末级闪蒸器（14），末级闪蒸器（14）中的风扇（42）处在常闭状态；在此工作模式下通过锅炉（7）、储热罐（8）以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时适当增加海水流量以提高淡水产量；
当电网要求动力电站以最低负荷运行，为工作模式四：
此时电网要求系统低负荷出力或者电价处在低位，系统主动进入最低输出模式，海水淡化工艺进入最高耗电模式；根据以上所述，通过控制系统调节各阀门泵执行机构和既有管路实现如下工艺环节，锅炉（7）通过CO2预热器（3b）为二级超临界CO2布雷顿循环提供热量，原系统重构成二级超临界CO2布雷顿循环叠加CO2冷却循环，一级超临界CO2布雷顿循环被旁通；海水淡化工艺所用热源来自于热动力循环无法利用的低品位热源，一部分由CO2冷却器（5）和海水预热器（6b）传递给海水；另一部分是锅炉（7）排放的烟气通过海水加热器（6a）进一步提高海水温度，此时水蒸气的发生装置为初级闪蒸器（12）、中段闪蒸器（13）、末级闪蒸器（14），末级闪蒸器（14）中的风扇（42）处在常开状态；在此工作模式下通过锅炉（7）、储热罐（8）以及CO2循环流量在合理范围内调整热动力系统出力，于此同时进一步增加了高淡水产量。
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