CN112761747B - 基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法，涉及水热电联产领域，海水淡化系统，被配置为通过淡化设备对二次循环冷却塔的排水进行淡化，得到淡化水并输出，淡化设备从厂用电系统取电；梯级利用系统，被配置获取汽轮发电机组输出蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽；储能调频系统；厂用电系统，包括两台机组的工作段，且均连接背压机和储能调频系统，将背压机、储能调频系统并入厂用电网络；通过海水淡化制取淡水，满足了背压机及减温减压旁路系统对外供工业蒸汽的补水需求；背压发电机发出的电接入厂用电系统，从而节省了厂用电；海水淡化用电接自厂用电系统；实现了水、热、电联产。

Description

基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法

技术领域

本公开涉及水热电联产领域，特别涉及基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着电力市场的饱和，火电厂对外供工业蒸汽和民用供暖已成为行业发展的趋势。对外供工业蒸汽的凝结水通常不回收，会造成巨大的汽水损失；民用供暖需要排污，也有大量的汽水损失。因此，火电厂的供热改造、供汽改造通常需要增加对水的消耗。

沿海地区淡水资源缺乏，且受台风影响，厂外取水管线上面的覆土易于被暴雨冲开，形成管道镂空现象，影响电厂的供水安全。

发明人发现，目前海水淡化是一种有效制取淡水的技术，通常采用热法或膜法。其中，热法对热能(如蒸汽、热水等)的消耗量较大，膜法对电能的消耗量较大；火电厂供热改造、供汽改造有多种技术，比如汽轮机抽汽加减温减压器、压力匹配器、背压机等。通常而言，增加背压机技术由于可以多发电，所以经济性通常较好。但在大机组(发电量大)的基础上增加了小背压机(发电量相对要小很多)，延长了整个电厂(含大机组和小背压机)对于电网调度指令的响应时间，相当于增加了电网调度的复杂程度，所以电网通常不接收背压机发的电，所以，背压机发的电通常只能供应厂用电使用。因此，背压机的容量通常受到大机组对应的厂用电量的限制，这也就限制了对外供汽的经济性；对于海水淡化而言，直接从大机组取电容易对厂用电系统造成冲击，难以满足联产需求。

发明内容

本发明公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法，通过海水淡化制取淡水，满足了背压机及减温减压旁路系统对外供工业蒸汽的补水需求；背压发电机发出的电接入厂用电系统，从而节省了厂用电；海水淡化用电接自厂用电系统；实现了水、热、电联产。

本公开的第一目的是提供基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，采用以下技术方案：

海水淡化系统，被配置为通过淡化设备对二次循环冷却塔的排水进行淡化，得到淡化水并输出，淡化设备从厂用电系统取电；

梯级利用系统，被配置获取汽轮发电机组输出蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；

储能调频系统，包括依次连接的储能调频装置、保安用电负荷和内燃发电机；

厂用电系统，包括两台机组的工作段，且均连接背压机和储能调频系统，将背压机、储能调频系统并入厂用电网络。

进一步地，所述淡化设备为低温多效海水淡化装置，其原料水入口连通海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水；或，淡化设备为膜法淡化海水设备，其原料水入口连接自海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水或取自海水原水。

进一步地，所述低温多效海水淡化装置配合有闭式循环冷却系统，设置空冷装置为低温多效海水淡化装置提供冷却循环水，冷却水的补水为淡化设备的产水。

进一步地，所述低温多效海水淡化装置的热源选择汽轮机抽汽、民用供暖背压机生产的热水、烟气冷却器生产的热水、热电系统输出的工业蒸汽中的至少一种。

进一步地，所述厂用电系统还连接有空气压缩机系统、空气分离系统、电解制氢系统、电动制冰系统，用于调节实时厂用电量，从而间接的调节电厂的实时上网电量。

进一步地，获取高压缸输出的低温再热蒸汽后，一部分低温再热蒸汽对外输出高压工业蒸汽，一部分低温再热蒸汽经锅炉再热后成为高温再热蒸汽(温度在700℃以下)，其中，一部分高温再热蒸汽经减温减压后对外输出高压工业蒸汽，一部分高温再热蒸汽输入背压机发电并输出中压工业蒸汽，四级抽汽管道对外输出低压工业蒸汽。

进一步地，所述高温再热蒸汽的部分蒸汽经减温减压后进入给水泵汽轮机，用于驱动水泵向锅炉供给给水。

进一步地，所述背压机的抽汽来源为两个机组，并能够通过任一台机组并入厂用电网络，海水淡化用电均接自厂用电系统。

本公开的第二目的是提供基于海水淡化和梯级用能的水热电联产方法，包括以下步骤：

获取汽轮发电机组输出的蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；

两台机组工作段分别连接背压机，将背压机并入厂用电网络，为淡化设备供电；

厂用电网络连接产气系统和储能调频系统，完成水、热、电、气联产。

进一步地，当背压机正常运行时，从高压缸获取低温再热蒸汽，经锅炉再热器后成为高温再热蒸汽(温度在700℃以下)，高温再热蒸汽再经过高压进汽减温器降温后进入背压机做功发电，然后经背压机出口调温用减温器后输出工业蒸汽；

当背压机检修时，从高压缸获取蒸汽经过减温减压器直接对外输出工业蒸汽。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)通过海水淡化制取淡水，满足了背压机及减温减压旁路系统对外供工业蒸汽的补水需求；背压发电机发出的电接入厂用电系统，从而节省了厂用电；海水淡化用电接自厂用电系统；实现了水、热、电联产；

(2)采用再热热段抽汽+背压机方案，在满足工业供汽能力最大化的前提下，提高了对高品质蒸汽的能级利用；

(3)高厂变和背压发电机分裂变同时向厂用段母线供电，其中，背压机发电通过隔离分裂变接入厂用电，可以适应多种工况(如启备变投运；一台机组故障或停机等工况)下的运行调整。减温减压旁路系统可以保证背压发电机组不投用时仍能对外供工业蒸汽，或者在因厂用电量受限导致背压机不能满发时，与背压机并联对外供工业蒸汽；

(4)采用海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水作为原料水的优势在于不新增海水取水量，故对海洋生态环境更加友好；不需要新增厂外取水系统和管路系统，工程实施工作都在电厂内完成，工程实施难度小，工程造价和工期易于控制，且易于扩建；

(5)低温多效海水淡化装置的蒸发系统冷却采用闭式循环冷却系统，设置空冷装置为低温多效海水淡化装置提供循环冷却水，可降低原水取水量，进而也降低了泵的运行功率和厂用电量；

(6)背压机的规模受限于厂用电系统消纳背压发电机发出的电的能力。为最大程度的消纳背压发电机发出的电，背压发电机发出的电通过隔离分裂变压器分别接到高压厂用工作A段和高压厂用工作B段上。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中背压机及减温减压旁路系统的结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中储能调频系统示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中热电联产的技术并不成熟，容易对产用电系统造成冲击；针对上述问题，本公开提出了基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统及方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统。

主要包括海水淡化系统、背压机及减温减压旁路系统、储能调频系统和厂用电系统；

其中，对于海水淡化系统，提供两种淡化方法；

一为热法海水淡化，利用低温多效海水淡化装置，原料水入口连接自海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水；

为降低取水量，低温多效海水淡化装置的蒸发系统冷却采用闭式循环冷却系统，设置空冷装置为低温多效海水淡化装置提供冷却循环水，冷却水补水采用海水淡化装置的产水；

低温多效海水淡化装置的热源可以选择汽轮机抽汽、民用供暖背压机生产的热水、烟气冷却器生产的热水等；

其工艺流程为：循环水排水→缓冲水池→原料水提升泵→自清洗过滤器→低温多效蒸发器→淡化水池→淡化水泵→用水点；

其中，用水点包括但不限于锅炉补给水、电厂生活水。

另一为膜法海水淡化，当采用膜法工艺时，原料水入口连接自海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水，或取自海水原水；

其中，采用海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水作为原料水的优势在于不新增海水取水量，对海洋生态环境更加友好；

也不需要新增场外取水系统和管路系统，工程实施工作都在电厂内完成，工程实施难度小，工程造价和工期易于控制，且易于扩建。

在本实施例中，对于低温多效海水淡化装置的具体设备配置，低温多效蒸发的主体设备由多效蒸发器、TVC(热力压缩机)、主凝汽器、强制凝汽器组成；其中，多效蒸发器包括但不限于采用7效、8效、9效蒸发器等，以下以7效蒸发器为例来说明：

物料海水采用分段顺流进料方式，原水首先进入主冷凝器换取余热后平行进入1-4效蒸发器，系统设置3效回热加热器预热物料海水；

系统设置浓水换热器，利用1-4效浓水预热1-3效物料海水，并利用首效凝结水换热器预热4效物料海水，同时进一步利用真空系统热量预热1效、2效和3效物料海水，提高系统热利用率。

首效蒸汽凝结水一部分作为系统减温水，其余凝结水进入凝结水换热器，预热4效物料海水，同时自身冷却后返回电厂凝结水管网。

2效淡水进入3效淡水侧，部分闪蒸后与3效淡水混合后自流至4效，以此类推最终在7效淡水侧与主凝汽器和强制凝汽器淡水混合后被产品水泵引出，通过产品水换热器冷却后进入淡水池。

为降低冷却用的海水原水取水量，蒸发系统冷却采用闭式循环冷却系统，设置空冷装置为装置提供循环冷却水，冷却水补水采用设备产水；

1-4效浓海水逐效自流，通过中间水泵将1-4效浓水加压后送至浓水换热器，预热1-3效物料海水。5-7效浓水逐效自流，最终在7效汇集后由浓水泵引出蒸发器。

低温多效海水淡化装置工作在负压环境，系统设置3级射气抽气真空泵建立和维持系统真空，同时利用真空系统热量预热1-3效物料海水。

对于膜法海水淡化，采用现有的反渗透膜即可，利用渗透压的原理将海水与淡水分隔开。膜法海水淡化的驱动能量是电能，因此膜法海水淡化的耗电量很大，因此，本发明通过合理设计厂用电系统，满足海水淡化的用电需求。和热法海水淡化相比，膜法海水淡化的耗电量更大一些。

对于梯级利用系统，其在本实施例中采用背压机及减温减压旁路系统来实现，获取汽轮发电机组输出的蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；

具体为，获取高压缸输出的蒸汽，称为低温再热蒸汽(业内也称“再热冷段”)，一部分低温再热蒸汽用于对外输出高压工业蒸汽，一部分低温再热蒸汽经过锅炉再热后成为高温再热蒸汽(业内也称“再热热段”，在本实施例中所述的高温再热蒸汽的温度在700℃以下))；其中，对于高温再热蒸汽，一部分高温再热蒸汽经高压工业蒸汽减温减压器减温减压后对外输出高压工业蒸汽，一部分高温再热蒸汽输入背压机发电，并从背压机出口减温器对外输出中压工业蒸汽；四级抽汽管道对外输出低压工业蒸汽。

其中，对于背压机及减温减压旁路系统的具体配置；包括锅炉过热器、高压缸、锅炉再热器、中压缸、低压缸、高压进汽减温器、背压机、背压机出口调温用减温器和旁路用减温减压器；

锅炉过热器的排汽输送至高压缸做功发电，一小部分高压缸的排汽(即低温再热蒸汽)直接用于对外输出高压工业蒸汽，大部分高压缸的排汽(即低温再热蒸汽)经锅炉再热器加热后成为高温再热蒸汽(温度在700℃以下)，一部分高温再热蒸汽输送至中压缸做功发电，另一部分高温再热蒸汽经过高压进汽减温器进行减温后，一路依次进入背压机、背压机出口调温用调温器对外输出工业蒸汽，另一路进入旁路用减温减压器直接对外输出工业蒸汽；

其中，正常运行时，所述另一部分高温再热蒸汽经过高压进汽减温器进行减温后，直接进入背压机做功发电，背压机的排汽再进入背压机出口调温用减温器，经背压机出口调温用减温器将蒸汽温度调整到供汽协议规定的核实温度范围后对外输出工业蒸汽；

当背压机维修时，所述另一部分高温再热蒸汽经过高压进汽减温器减温后，进入旁路用减温加压器直接对外输出工业蒸汽，减温减压旁路系统可以保证背压发电机组不投用时仍能对外供应工业蒸汽，或者在因厂用电量受限导致背压机不能满发时，与背压机并联对外供应工业蒸汽；

当背压机选型时入口参数足够高时，也可以取消高压进汽减温器，即：高压缸的排汽经锅炉再热器加热后，直接依次进入背压机、背压机出口调温用减温器对外输出工业蒸汽。

具体的，在本实施例中，背压机及减温减压旁路系统的具体配置：

再热热段调整抽汽+背压机方案。

机组再热冷段/再热热段通过中压调门调整抽汽。抽汽压力≥3MPa(a)，额定抽汽量550t/h，最大抽汽量600t/h，同时供热季中低压连通管处可抽出一定量的民用供暖蒸汽。

两台1000MW级机组热段各自引出一路抽汽管道，每台机组设置：

(1)高压进汽减温器2台，其中，两台1000MW级机组各设一台高压进汽减温器，从而实现一用一备：

减温器前设计压力7.13MPa·g，设计温度628℃，入口蒸汽流量475t/h，减温器后压力7.13MPa·a，温度538℃，出口蒸汽流量约505t/h。

(2)给水泵汽轮机用汽减温减压器4台(每台机组均为一用一备)

在827MW抽汽工况，四抽压力降低至0.834MPa·a，而此时的给水量为2915t/h；对应主机纯凝TMCR工况，给水量为2915t/h，但四抽压力1.097MPa·a；也就是说，在再热系统大量抽汽工况下四抽参数无法满足给水泵汽轮机运行要求，因此，本发明将再热热段的一部分抽汽经专用的给水泵汽轮机用汽减温减压器后，进入给水泵汽轮机。

所述给水泵汽轮机用汽减温减压器前设计压力7.13MPa·g，设计温度538℃，入口蒸汽流量145t/h，减温减压器后压力1.1MPa·a，温度385℃，出口蒸汽流量约160t/h。每台机组设置两台给水泵汽轮机用汽减温减压器，均为一用一备。

两台高压进汽减温器出口管道，在各自的给水泵汽轮机用汽减温减压器之后，合并为一条母管，送至背压机房内。背压机房内设置有：

(3)高压工业蒸汽减温减压器2台(一用一备)：

减温减压器前设计压力7.13MPa·g，设计温度538℃，入口蒸汽流量45t/h，减温减压器后压力2.8MPa·a，温度350℃，出口蒸汽流量约50t/h。

(4)25MW背压机一台

额定进汽压力5.13MPa·a，进汽温度538℃，入口蒸汽流量315t/h，额定功率21.5MW。

最大进汽压力5.13MPa·a，进汽温度538℃，最大功率25MW。

排汽压力：2.0MPa·a，排汽温度：407℃。

(5)中压工业蒸汽减温器一台(背压机出口调温用)：

减温器前设计压力2.0MPa，设计温度407℃，入口流量315t/h，减温器后设计压力2.0MPa，设计温度330℃，出口流量约330t/h。

(6)中压工业蒸汽备用减温减压器1台(备用)：

减温减压器前设计压力7.13MPa·g，设计温度538℃，入口蒸汽流量315t/h，减温减压器后压力2.0MPa·a，温度330℃，出口蒸汽流量约330t/h。

(7)低压工业蒸汽减温器1台：

减温减压器前设计压力1.17MPa·g，设计温度388℃，入口蒸汽流量70～100t/h，减温后压力0.4～0.8MPa·a，温度200℃，出口蒸汽流量约80～110t/h。

(8)冷段高压工业蒸汽用减压调节阀2台(一用一备)：

减压调节阀前设计压力7.13MPa·g，设计温度384℃，入口、出口蒸汽流量75t/h，减压调节阀后压力2.8MPa·a，温度357.5℃。

(9)高压工业蒸汽分汽缸1台：

再热热段减温减压后的约50t/h蒸汽与冷段减压后的75t/h蒸汽经高压工业蒸汽分汽缸合并后对外供2.8MPa·a、357.5℃的高压工业蒸汽125t/h。

正常运行时，由一台1000MW级机组对外供汽，另一台1000MW级机组作为备用汽源。设置中压工业蒸汽至低压工业蒸汽的备用旁路，从而在低负荷下也能保证低压工业用户的压力需求。

高压缸的排汽(即：低温再热蒸汽)经过锅炉再热器加热，在进入背压机或高压工业蒸汽减温减压器减温减压前，可根据蒸汽参数设置高压进汽减温器。

例如，在图示的实施例中，由于实施例的1000MW机组高温再热蒸汽温度高达623℃，由于主厂房和背压机房之间需要跨越厂区，若直接采用623℃，则需采用昂贵的P92材质的管道，而若经专门设置的高压进汽减温器减温至538℃后再经厂区蒸汽管道输送至背压机房，则可采用相对价格低廉很多的12Cr1MoVG材质的管道，从而大大节省了投资成本。

进一步地，在再热热段大量抽汽工况时，四抽压力会大幅降低，而此时的给水量对应的是高负荷时的给水量，即锅炉仍为高负荷、但汽轮机的中低压缸为低负荷；也就是说，在再热系统大量抽汽工况下，四抽参数已无法满足给水泵汽轮机运行要求。

因此，为建立新的锅炉与汽轮机的平衡，在本实施例中，将再热热段的一部分抽汽在高压进汽减温器之后、进入背压机之前，经专用的给水泵汽轮机用汽减温减压器后，进入给水泵汽轮机，用来驱动给水泵给锅炉供给给水。其中，对于厂用电系统，具体配置如下；

背压机的规模受限于厂用电系统消纳背压发电机发出的电的能力，为了最大程度的消纳背压发电机的产能，背压发电机发出的电通过隔离分裂变压器分别接到高压厂用工作A段和高压厂用工作B段上；

目前国内电厂通常为两台大机组同时建设，由于背压机抽汽来源为两个机组，故要求背压发电机能够根据需要通过任一台大机组并入厂用电网络，为避免大机组高压厂用工作变的两个分裂绕组并列运行(并列运行时短路电流较大，不利于背压发电机并入厂用电系统)，背压发电机发出的电需要经过一个隔离分裂变同时接到两台机组的高压厂用工作A段、B段上。

背压发电机正常运行时，通过一台机组的高压厂用段母线并入厂用电系统，优选的，正常运行时，背压发电机接入消耗厂用电较多的机组；

当该机组故障或停机时，先切断背压发电机接入厂用电系统的进线断路器，将背压发电机停机，然后再启动背压发电机并网接入另一台机组的高压厂用电系统。

开关的闭锁设置的目的是避免隔离分裂变任一个分支同时接入两台大机组从而导致两个机组10kV系统直接连接。

高厂变和背压发电机分裂变同时向厂用段供电，由于背压机主要目的在于充分利用高温高压蒸汽超过对外供汽所需的能量，当某些特殊运行工况下，若背压发电机分裂变对厂用电系统的可靠性造成较大影响时，可降低背压发电机出力，或者立即断开背压发电机与厂用电系统的连接，保证厂用电系统的稳定，同时通过背压机旁路实现对外供汽，不影响供汽的连续性。

启备变投入时，背压发电机可以接入另一台机组厂用电运行或者背压发电机停机，蒸汽通过旁路对外输出。

海水淡化用电均接自厂用电系统。

具体的，在本实施例中，对于厂用电系统的具体设备配置；

背压发电机参数为25MW，10.5kV，COSΦ＝0.8，Xd"＝16％，采用同步发电机，无刷励磁。隔离分裂变参数为42/25-25MVA，10.5±2×2.5％/10.5-10.5kV，U′_1-2＝22％。从背压发电机到隔离分裂变和从隔离分裂变到高压厂用工作段10kV开关柜均采用电缆连接，前者需要ZC-YJV22-8.7/10-3×185电缆8根，后者每个分支需要4根电缆。

其中，对于储能调频系统，包括依次连接的储能调频装置、保安用电负荷和内燃发电机；厂用电系统还连接有空气压缩机系统、空气分离系统、电解制氢系统、电动制冰系统组成的产气系统，结合储能调频系统调节实时用电量。

由于增加了背压汽轮发电机，电厂具备同时提供电量和热量的能力；但也是由于增加的小背压机也是旋转机械，在大汽轮机保证发电质量的同时，同步调整小背压机的发电功率来满足电网调度需求，从电量上是可行的，但从整个电厂角度看，把大汽轮机和小背压机作为一个整体，对电网电量调度的响应能力是比单纯只有大汽轮机发电时是有所下降的。近年来，随着电力市场改革，很多地区的电网，在AGC(自动发电控制)考核时也会考核电厂的调节性能。

因此，对于调峰调频要求较高的地区，本实施例中还考虑了两步式储能调节措施，以下两步式储能调节措施除了可以实现“水热电气”四联产，还能进一步提高电厂的涉网性能，特别是提高调频调峰辅助服务能力，进一步提高电厂整体的经济效益：

第一步，两台机组的工作段均连接电动空气压缩机系统、电驱动的空气分离系统、电解制氢系统、电动制冰系统等。

电动空气压缩机系统、电驱动的空气分离系统、电解制氢系统均各自设有储气罐，电动制冰系统设有储冰槽，储气罐及各自系统的管网、储冰槽及冷链车均具有储能的作用，从而在保证用户正常用气的同时，可以在一定范围内调节实时的用电量，从而满足电网对电厂整体输出的电能进行调峰调频响应速度的需要。

具体的，所述电动空气压缩机系统包括电动空气压缩机、压缩空气储气罐、压缩空气管网，所述压缩空气管网连接至电厂外的工业用户，可解决工业用户的压缩空气需求。所述电驱动的空气分离系统包括空气压缩、空气分离、杂质净化、换热、制冷系统和液化精馏等系统，制取出氮气、氧气后送至电厂外的工业用户。所述电解制氢系统包括电解槽、氢气纯化、储氢供氢等。所述电动制冰系统包括电动制冰机、储冰槽、冷链车等。以上系统均具有消纳电能的作用，由于对电厂外的工业用户提供了大量的生产用的压缩空气、氮气、氧气、氢气、冰等，提高了电厂整体的经济效益。

第二步，在高压厂用工作A段和高压厂用工作B段上配置了固定式的储能调频装置。

固定式的储能调频装置具备快速充放电的特点，从而可以把调频的响应速度提高至毫秒级，从而为进一步协调调整大汽轮机、小背压机的发电功率赢得了时间。固定式的储能调频装置除了能满足电网的应急指令外，还可以为保安用电负荷提供后备电源。

储能调频系统输出至高压厂用电系统，提高了高压厂用电系统供电可靠性，当厂用电电源失去时，可以继续为某些重要厂用负荷供电。根据附图中的“储能接入保安段系统图”，储能系统380V侧可以直接为保安用电负荷提供备用电源，当厂用电源失电时，储能系统可以直接为保安用电负荷供电，无需启停柴油发电机即可满足机组安全启、停机的需要，大大减少了启动柴油发电机带来的运行成本，考虑到实践中柴油发电机存在启动失败的案例，储能系统的接入提高了保安用电负荷供电可靠性。柴油发电机和储能系统相配合，大大增加了电厂厂用电系统运行灵活性。

储能接入保安段时，储能调频系统通过增加策略，获取接入的厂用电电压信息和电厂全厂停电的停电信号，选取部分PCS(储能变流器)进行运行策略的切换并输出功率，以满足厂用电母线上部分设备的连续运行。

在本实施例中，对于储能系统来讲，充电电源也很灵活，可以是大汽轮机对应的发电机、小背压机对应的发电机或者是柴油发电机。

固定式的储能调频装置包括但不限于采用锂电池、全钒液流电池、铁铬液流电池等。

以上两步式储能调节措施，充分利用了“电转气”、“电转冰”和“充放电”三种思路，在满足电、热两种主要产品供应的同时，增加了副产品“气”(包括但不限于压缩空气、氮气、氧气、氢气等)，副产品“冰”，且增加了电厂参与电网调峰调频辅助服务的功能，可以赚取辅助服务费，从而进一步提高了经济效益。从方法上说，由于电池有充放电次数的寿命限制，因此采用本实施例中的方案，与单纯采用电池储能相比，可以减少电池容量，降低投资，且可以优先采用“电转冰”、“电转气”实现调峰调频功能，从而在同样的充放电次数寿命的前提下仍可以提高电池实际使用年限。

由于本实施例中在厂用电母线上设置了“电转气”(包括但不限于压缩空气、氮气、氧气、氢气等)、“电转冰”、“电转水”(包括但不限于热法海水淡化即低温多效海水淡化、膜法海水淡化等)，所以背压机的发电容量可以突破原有大汽轮机组对应的厂用电量的限制，从而增大了对外供汽的能力和经济性。同时由于“电转水”可以为增大了的供汽能力提供补给水。

在电网推展开展辅助服务市场的大背景下，“电转冰”、“电转气”、储能调频系统可以进一步提高电厂对于调度指令的响应速度，把电厂对于调度指令的响应时间降低到毫秒级，帮助电厂获取调峰调频等辅助服务的收益。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图2所示，给出基于海水淡化和梯级用能的水热电联产方法。

包括以下步骤：

从厂用电系统取电通过淡化设备对二次循环冷却塔的排水进行淡化，得到淡化水并输出；

获取汽轮发电机组输出的蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；两台机组工作段分别连接背压机，将背压机并入厂用电网络，为海水淡化设备供电；

厂用电网络连接产气系统和储能调频系统，完成水、热、电、气联产。

进一步地，当背压机正常运行时，从高压缸获取低温再热蒸汽，经锅炉再热器后成为高温再热蒸汽(温度在700℃以下)，高温再热蒸汽再经过高压进汽减温器降温后进入背压机做功发电，然后经背压机出口调温用减温器后输出工业蒸汽；

当背压机检修时，从高压缸获取蒸汽经过减温减压器直接对外输出工业蒸汽。

高厂变和背压发电机分裂变同时向厂用段供电，其中，背压机发电通过隔离分裂变接入厂用电，可以适应多种工况(如启备变投运；一台机组故障或停机等工况)下的运行调整。减温减压旁路系统可以保证背压发电机组不投用时仍能对外供工业蒸汽，或者在因厂用电量受限导致背压机不能满发时，与背压机并联对外供工业蒸汽；

采用海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水作为原料水的优势在于不新增海水取水量，故对海洋生态环境更加友好；不需要新增厂外取水系统和管路系统，工程实施工作都在电厂内完成，工程实施难度小，工程造价和工期易于控制，且易于扩建。

另外，对于上述各个部分的详细工作过程，已在实施例1中进行了详述，在此不再赘述。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，包括：

海水淡化系统，被配置为通过淡化设备对二次循环冷却塔的排水进行淡化，得到淡化水并输出，淡化设备从厂用电系统取电；

梯级利用系统,被配置获取汽轮发电机组输出的蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；

储能调频系统，包括依次连接的储能调频装置、保安用电负荷和内燃发电机；

厂用电系统，包括两台机组的工作段，且均连接背压机和储能调频系统，将背压机、储能调频系统并入厂用电网络；

获取高压缸输出的低温再热蒸汽后，一部分低温再热蒸汽对外输出高压工业蒸汽，一部分低温再热蒸汽经锅炉再热后成为高温再热蒸汽，其中，一部分高温再热蒸汽经减温减压后对外输出高压工业蒸汽，一部分高温再热蒸汽输入背压机发电并输出中压工业蒸汽，四级抽汽管道对外输出低压工业蒸汽；

设置中压工业蒸汽至低压工业蒸汽的备用旁路，从而在低负荷下也能保证低压工业用户的压力需求；

所述高温再热蒸汽的部分经减温减压后进入给水泵汽轮机，用于驱动给水泵向锅炉供给给水；

将再热后的一部分抽汽在高压进汽减温器之后、进入背压机之前，经给水泵汽轮机专用的进汽减温减压器后，进入给水泵汽轮机。

2.如权利要求1所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述淡化设备为低温多效海水淡化装置，其原料水入口连通海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水。

3.如权利要求1所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述淡化设备为膜法淡化海水设备，其原料水入口连接自海水二次循环冷却塔的循环冷却水排水或取自海水原水。

4.如权利要求2所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置配合有闭式循环冷却系统，设置空冷装置为低 温多效海水淡化装置提供冷却循环水，冷却水的补水为淡化设备的产水。

5.如权利要求2所述的基于海水淡化和 梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置的热源选择汽轮机抽汽、民用采暖背压机生产的热水、烟气冷却器生产的热水、热电系统输出的工业蒸汽中的至少一种。

6.如权利要求1所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述厂用电系统还连接有空气压缩机系统、空气分离系统、电解制氢系统、电动制冰系统组成的产气系统，结合储能调频系统调节实时用电量。

7.如权利要求1所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，所述背压机的抽汽来源为两个机组，并能够通过任一台机组并入厂用电网络，海水淡化用电均接自厂用电系统。

8.基于海水淡化和梯级用能的水热电联产方法，利用如权利要求1-7任一项所述基于海水淡化和梯级用能的水热电联产系统，其特征在于，包括以下步骤：

从厂用电系统取电通过淡化设备对二次循环冷却塔的排水进行淡化，得到淡化水并输出；

获取汽轮发电机组输出的蒸汽进行梯级利用，分别输出高、中、低压工业蒸汽，其中，部分从高压缸抽取的蒸汽经锅炉再热后，再取其中一部分或全部高温再热蒸汽输入背压机发电，并输出中压工业蒸汽；

两台机组工作段分别连接背压机，将背压机并入厂用电网络，为淡化设备供电；

厂用电网络连接产气系统和储能调频系统，完成水、热、电、气联产。

9.如权利要求8所述的基于海水淡化和梯级用能的水热电联产方法，其特征在于，当背压机正常运行时，从高压缸获取低温再热蒸汽，经锅炉再热器后成为高温再热蒸汽，高温再热蒸汽再经过高压进汽减温器降温后进入背压机做功发电，然后经背压机出口调温用减温器后输出工业蒸汽；

当背压机检修时，从高压缸获取蒸汽经过减温减压器直接对外输出工业蒸汽。

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