CN114198730A - 一种生物质耦合熔盐储能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种生物质耦合熔盐储能发电系统，包括：冷熔盐储罐、熔盐电加热器、热熔盐储罐、换热器、生物质锅炉和常规岛，所述冷熔盐储罐、熔盐电加热器、热熔盐储罐、换热器通过管路连接形成第一回路，所述换热器与所述常规岛通过管路连接形成第二回路，所述第一回路与所述第二回路通过所述换热器进行换热；所述生物质锅炉与所述常规岛通过管路连接形成第三回路；所述第二回路与所述第三回路协同控制。本发明有效解决了常规生物质电站在燃料短缺时电站供电不足的问题，同时能够有效促进用电低谷时期风电光电的消纳，实现电网削峰填谷，提升清洁能源利用水平。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种生物质耦合熔盐储能发电系统。
背景技术
目前，降低对化石能源的依赖，发展可再生能源已成为世界各国应对能源挑战的共同选择。作为一种可再生能源发电方式，生物质发电具有技术成熟、调节性能好的优点。生物质电站通过生物质锅炉燃烧生物质燃料获得的热能加热工质水，产生高(中)温高压蒸汽进入汽轮机做功，驱动汽轮机旋转并带动发电机发电。
在我国生物质电站运营总成本中，燃料成本比例最大。以农作物秸秆为燃料的生物质发电项目，由于秸秆体积大、重量轻、不适合长距离运输等原因，燃料的收购、储存和运输均出现了较大问题，燃料来源供应不足的矛盾十分突出。有部分生物质电站甚至在建成投产后不久就因燃料短缺、价高质低造成亏损而停止运行。另一方面，随着我国光伏、风电等新能源快速增长，装机量不断攀升的同时，也面临日益严重的风电光电消纳问题。
发明内容
本发明实施例提供一种生物质耦合熔盐储能发电系统，以解决常规生物质电站在燃料短缺时电站供电不足的问题，同时促进用电低谷时期风电光电的消纳，实现电网削峰填谷，提升清洁能源利用水平。
本发明实施例提供一种生物质耦合熔盐储能发电系统，包括：冷熔盐储罐、熔盐电加热器、热熔盐储罐、换热器、生物质锅炉和常规岛，所述冷熔盐储罐、熔盐电加热器、热熔盐储罐、换热器通过管路连接形成第一回路，所述换热器与所述常规岛通过管路连接形成第二回路，所述第一回路与所述第二回路通过所述换热器进行换热；所述生物质锅炉和所述常规岛通过管路连接形成第三回路；所述第二回路与所述第三回路协同控制。
可选的，所述第一回路中还包括冷熔盐泵和热熔盐泵；
所述冷熔盐泵设置在所述冷熔盐储罐内，所述热熔盐泵设置在所述热熔盐储罐内。
可选的，在所述第一回路中，所述熔盐电加热器的输入端与所述冷熔盐储罐的输出端连接，所述熔盐电加热器的输出端与所述热熔盐储罐的输入端连接，所述换热器的第一输入端与所述热熔盐储罐的输出端连接，所述换热器的第一输出端与所述冷熔盐储罐的输入端连接。
可选的，在所述第二回路和第三回路中，所述常规岛包括汽轮机、发电机、凝汽器和给水泵，所述汽轮机的第一输出端与所述发电机连接，所述汽轮机的第二输出端与所述凝汽器的输入端连接，所述凝汽器的输出端与所述给水泵的输入端连接。
可选的，在所述第二回路中还包括第一阀门和第二阀门；
所述第一阀门设置在所述换热器与所述汽轮机相连通的管路上，所述第二阀门设置在所述换热器与所述给水泵相连通的管路上。
可选的，在所述第三回路中还包括第三阀门和第四阀门；
所述第三阀门设置在所述生物质锅炉与所述汽轮机相连通的管路上，所述第四阀门设置在所述生物质锅炉与所述给水泵相连通的管路上。
可选的，所述换热器为盐-水换热器。
可选的，所述冷熔盐储罐与热熔盐储罐内均设置有浸没式电加热器。
可选的，所述第一回路的管路上设置有电伴热组件。
本发明通过将熔盐储能与常规生物质发电系统耦合，在用电低谷时期利用风电光电加热熔盐并将产生的热能储存在热熔盐储罐中，当生物质燃料短缺，生物质电站的发电量不能够满足用电量的需求时，通过将热熔盐储罐中储存的热能与生物质锅炉燃烧生物质产生的热能耦合发电，达到解决生物质燃料短缺时电站供电不足的问题，同时有效促进用电低谷时期风电光电的消纳，实现电网削峰填谷，提升清洁能源利用水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本发明提供的生物质耦合熔盐储能发电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1，本发明提供了一种生物质耦合熔盐储能发电系统，包括：冷熔盐储罐1、熔盐电加热器3、热熔盐储罐4、换热器6、生物质锅炉7和常规岛8，所述冷熔盐储罐1、所述熔盐电加热器3、所述热熔盐储罐4及所述换热器6通过管路连接形成第一回路，所述换热器6与所述常规岛8通过管路连接形成第二回路，所述第一回路与所述第二回路通过所述换热器6进行换热；所述生物质锅炉7和所述常规岛8通过管路连接形成第三回路；所述第二回路与所述第三回路协同控制。
本发明通过将熔盐储能与常规生物质发电系统耦合，在用电低谷时期利用风电光电加热熔盐并将产生的热能储存在热熔盐储罐4中，在生物质燃料短缺，生物质电站的发电量不能够满足用电量的需求时，通过将热熔盐储罐4中储存的热能与生物质锅炉7燃烧生物质产生的热能耦合发电，达到解决生物质燃料短缺时电站供电不足的问题，同时促进用电低谷时期风电光电的消纳，实现电网削峰填谷，提升清洁能源利用水平。
进一步的，上述第一回路还包括：
冷熔盐泵2，所述冷熔盐泵2设置在上述冷熔盐储罐1内；
热熔盐泵5，所述热熔盐泵5设置在上述热熔盐储罐4内。
在上述第一回路中，上述熔盐电加热器3的输入端与上述冷熔盐储罐1的输出端连接，上述熔盐电加热器3的输出端与上述热熔盐储罐4的输入端连接，上述换热器6的第一输入端与上述热熔盐储罐4的输出端连接，上述换热器6的第一输出端与上述冷熔盐储罐1的输入端连接。
具体的，在上述熔盐电加热器3中吸热、在上述热熔盐储罐4、上述冷熔盐储罐1中存储及在上述第一回路中循环运输的换热储能介质可以采用二元熔盐(成分为40％KNO3+60％NaNO3)、三元熔盐(成分为7％NaNO3+53％KNO3+40％NaNO2)和三元熔盐(45％KNO3+48％Ca(NO3)2+7％NaNO3)及其它以KNO3、NaNO3、NaNO2、Ca(NO3)2等作为成分的熔盐。上述熔盐可以经熔盐电加热器3加热后储存在上述热熔盐储罐4中，并可以经热熔盐泵5抽出，通过管路输送至换热器6中与第二回路进行换热。换热后的熔盐经管路输送至冷熔盐储罐1中，并根据实际需要将冷熔盐储罐1中的部分或全部熔盐经冷熔盐泵2抽出，通过管路重新输送至上述熔盐电加热器3中加热。
在上述第二回路和第三回路中，上述常规岛8包括汽轮机81、发电机82、凝汽器83和给水泵84，上述汽轮机81的第一输出端与上述发电机82连接，上述汽轮机81的第二输出端与上述凝汽器83的输入端连接，上述凝汽器83的输出端与上述给水泵84的输入端连接。
需要说明的是，上述第二回路与第三回路共用常规岛8。上述第二回路通过与上述第一回路的换热，利用储存在热熔盐储罐4中的热量加热工质水，产生高(中)温高压蒸汽驱动汽轮机81做功，使发电机82发电。之后，汽轮机81的排汽经过凝汽器83冷凝成水，输送至给水泵84升压后继续在上述第二回路中传输。上述第三回路通过生物质锅炉7燃烧生物质燃料加热工质水，产生高(中)温高压蒸汽驱动汽轮机81做功，使发电机82发电。之后，汽轮机81的排汽经过凝汽器83冷凝成水，输送至给水泵84升压后继续在上述第三回路中循环传输。上述第二回路与第三回路既可以联合运行，也可以解耦运行。
进一步的，在上述第二回路中还包括：第一阀门9和第二阀门10；
其中，所述第一阀门9设置在上述换热器6与上述汽轮机81相连通的管路上；所述第二阀门10设置在上述换热器6与上述给水泵84相连通的管路上。
在上述第三回路中还包括：第三阀门11和第四阀门12；
其中，所述第三阀门11设置在上述生物质锅炉7与上述汽轮机81相连通的管路上；所述第四阀门12设置在上述生物质锅炉7与上述给水泵84相连通的管路上。
具体的，为了协同控制上述第二回路与第三回路产生高(中)温高压蒸汽的流量，上述第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11和第四阀门12可以为流量调节阀。
进一步的，上述换热器6为盐-水换热器，用于实现熔盐与工质水之间的换热。
其中，为了增加上述换热器6的换热效率，上述换热器6可以为多个串联布置，也可以为一列或多列。
进一步的，为了防止熔盐低于凝固点时凝固，上述冷熔盐储罐1与热熔盐储罐4内均设置有浸没式电加热器，上述第一回路的管路上设置有电伴热组件。
为了更好的理解本发明，以下将以具体的实施方式详细阐述本发明的具体实现过程。
在本发明中，熔盐电加热器3实现风能和光能到热能的转化。在用电低谷时期，熔盐电加热器3利用风电光电加热从冷熔盐储罐1中经冷熔盐泵2抽出的冷熔盐，冷熔盐经加热成为高温熔盐后通过管路传输进入热熔盐储罐4中储存。
在生物质燃料充足时，第一阀门9和第二阀门10关闭，第三阀门11和第四阀门12打开，上述第三回路中的生物质锅炉7燃烧生物质获取热能加热工质水，使工质水受热汽化成为高(中)温高压蒸汽进入汽轮机81做功，并通过发电机82发电。
在生物质燃料短缺时，第一阀门9和第二阀门10打开，储存在热熔盐储罐4中的部分或全部高温熔盐经热熔盐泵5抽出，通过管路输送至换热器6中，与上述第二回路中的工质水进行换热，将熔盐的热量传递给工质水，使工质水受热汽化成为高(中)温高压蒸汽。换热后的熔盐经管路输送至冷熔盐储罐1中，并根据实际需要将冷熔盐储罐1中的部分或全部熔盐经冷熔盐泵2抽出，通过管路重新输送至上述熔盐电加热器3中加热。
上述第二回路利用熔盐储能加热工质水产生高(中)温高压蒸汽与上述第三回路利用燃烧生物质加热工质水产生高(中)温高压蒸汽的系统协同控制，灵活调节，共同产生高(中)温高压蒸汽进入汽轮机81做功，并通过发电机82发电，从而实现生物质燃料短缺时，熔盐储能与生物质耦合发电，同时有效促进用电低谷时期风电光电的消纳。
上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，包括：
冷熔盐储罐、熔盐电加热器、热熔盐储罐、换热器、生物质锅炉和常规岛，所述冷熔盐储罐、所述熔盐电加热器、所述热熔盐储罐及所述换热器通过管路连接形成第一回路，所述换热器与所述常规岛通过管路连接形成第二回路，所述第一回路与所述第二回路通过所述换热器进行换热；所述生物质锅炉和所述常规岛通过管路连接形成第三回路；所述第二回路与所述第三回路协同控制。
2.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，所述第一回路中还包括：冷熔盐泵和热熔盐泵；
所述冷熔盐泵设置在所述冷熔盐储罐内，所述热熔盐泵设置在所述热熔盐储罐内。
3.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，在所述第一回路中，所述熔盐电加热器的输入端与所述冷熔盐储罐的输出端连接，所述熔盐电加热器的输出端与所述热熔盐储罐的输入端连接，所述换热器的第一输入端与所述热熔盐储罐的输出端连接，所述换热器的第一输出端与所述冷熔盐储罐的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，在所述第二回路和第三回路中，所述常规岛包括汽轮机、发电机、凝汽器和给水泵，所述汽轮机的第一输出端与所述发电机连接，所述汽轮机的第二输出端与所述凝汽器的输入端连接，所述凝汽器的输出端与所述给水泵的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，在所述第二回路中还包括：第一阀门和第二阀门；
所述第一阀门设置在所述换热器与所述汽轮机相连通的管路上，所述第二阀门设置在所述换热器与所述给水泵相连通的管路上。
6.根据权利要求4所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，在所述第三回路中还包括：第三阀门和第四阀门；
所述第三阀门设置在所述生物质锅炉与所述汽轮机相连通的管路上，所述第四阀门设置在所述生物质锅炉与所述给水泵相连通的管路上。
7.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，所述换热器为盐-水换热器。
8.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，所述冷熔盐储罐与所述热熔盐储罐内均设置有浸没式电加热器。
9.根据权利要求1所述的生物质耦合熔盐储能发电系统，其特征在于，所述第一回路的管路上设置有电伴热组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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