CN114838340A - 双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光热电站与电网能源互助技术领域，尤其涉及一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法。1)将二元混合熔盐加热溶解后，注入常温熔盐储罐。2)日照时，定日镜使吸热器产生高温。3)将二元混合熔盐加热后，输送至高温熔盐储罐中储存。4)待电网负荷高峰时，将二元混合熔盐抽入至熔盐蒸汽发生器，形成预置的水蒸汽产量及压力。5)蒸汽涡轮发电机产生的电能接入电网，实现热能到电能的储能发电。6)吸热器与定日镜正常工作时，超音频电磁感应加热设备作为辅助加热储能设备，按需启动。解决了太阳能不稳定性和谷电周期性的弊端，消纳电网过剩电能，更重要的是减少环境污染，助力“双碳”目标的实现。

Description

双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法

技术领域

本发明涉及光热电站与电网能源互助技术领域，尤其涉及一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法。

背景技术

太阳能作为可再生能源之一，因为来源广泛且不会增加环境压力而成为未来能源结构中的重要组成部分，利用太阳能进行日常生活供电是一种成本低廉、洁净、安全的选择。为实现“双碳”目标，我国提出构建以新能源为主体的新型电力系统，建设中为了充分发挥太阳能的作用，结合我国西部地区的地理特征，开发建设了多座太阳能光热电站。但太阳辐射能本身具有随季节、白天时段不同而不连续变化的特点，受天气条件影响较大，且太阳能光热电站出力亦受采光镜片污秽度及风力影响，一直未达到设计出力，日平均出力8小时左右，只能实现阳光储能错时发电的功能。

随着大规模、高比例的新能源不断接入，将会造成局部电网新能源过剩，出现消纳压力问题，急需开发灵活性负荷及储能消纳设备。如何提升光热电站的运行效率及与电网之间的互动成为丞待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法，解决了太阳能不稳定性和谷电周期性的弊端，消纳电网过剩电能，更重要的是减少环境污染，助力“双碳”目标的实现。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，包括超音频电磁感应加热设备、高温熔盐储罐、常温熔盐储罐、熔盐蒸汽发生器、冷凝器、蒸汽涡轮发电机、吸热器与定日镜；常温熔盐储罐通过熔盐管道与吸热器相连，超音频电磁感应加热设备安装在常温熔盐储罐至吸热器熔盐管道上，超音频电磁感应加热设备与电网电性相连；吸热器通过管道与高温熔盐储罐相连，高温熔盐储罐通过管道与熔盐蒸汽发生器相连，熔盐蒸汽发生器通过管道与常温熔盐储罐相连；熔盐蒸汽发生器、冷凝器、蒸汽涡轮发电机管道相连，蒸汽涡轮发电机与电网电性相连。

所述蒸汽涡轮发电机通过变压器与电网电性相连。

所述吸热器为塔式吸热器。

所述超音频电磁感应加热设备包括螺旋电磁感应线圈和变频及功率调节装置；螺旋电磁感应线圈环绕在常温熔盐储罐至吸热器熔盐管道层外表面，螺旋电磁感应线圈与变频及功率调节装置电性相连，变频及功率调节装置与电网电性相连。

一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法，具体包括：

1)将二元混合熔盐加热溶解后，注入常温熔盐储罐，等待加热储能；二元混合熔盐按重量百分比计，包括如下组分：55％～65％硝酸钠和35％～45％硝酸钾。

2)日照时，定日镜通将太阳光聚焦，反射到吸热器表面，使吸热器产生565度以上高温。

3)将二元混合熔盐从常温熔盐储罐中抽出，加热至550度以上后，输送至高温熔盐储罐中储存起来等待发热释放热能。

4)待电网负荷高峰时，将高温熔盐储罐内的二元混合熔盐抽入至熔盐蒸汽发生器，通过高温二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器内的水，形成预置的水蒸汽产量及压力。

5)蒸汽涡轮发电机在预置水蒸汽产量压力的驱动下，发出预置功率的电能，产生的电能通过变压器升压接入电网，实现热能到电能的储能发电。

6)吸热器与定日镜正常工作时，超音频电磁感应加热设备作为辅助加热储能设备，根据电网过剩电能情况，按需启动。

将常温熔盐储罐中二元熔盐加热，输送至高温熔盐储罐备用，相当于电网的灵活负载，用于消纳电网过剩的电能，并提升高温熔盐储罐的储量及储能效率。

7)当夜晚负荷低谷时，超音频电磁感应加热设备作为常温熔盐储罐中二元混合熔盐的主加热设备，以谷区低电价完成独立加热工作，加热后将二元混合熔盐输送至高温熔盐储罐备用，消纳电网低谷时段过剩的电能，提升光热电站的运行效率及效益。

8)当恶劣天气时，启动超音频电磁感应加热设备，将常温熔盐储罐中二元混合熔盐全部加热，输送至高温熔盐储罐备用。

当电网负荷需求时，按需将高温熔盐储罐中备用的二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器内的水，形成预置的水蒸汽产量，驱动蒸汽涡轮发电机产生电能，满足特殊天气及事故的长时间用电需求。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明可提升光热电站的运行效率与效益，是一种光热电站与电网之间的互动技术，可解决新能源消纳的压力问题。

2)本发明常温熔盐储罐通过管道与吸热器相连，超音频电磁感应加热设备安装在管道上，形成电辅助加热回路，超音频电磁感应加热设备与电网电性相连。

实现利用电网过剩及低谷电能辅助加热二元混合熔盐进行储能备用，提升高温二元混合熔盐的转化效率及熔盐储罐的备用储量，实现网、源、荷、储互动及多种能源间互补技术，进而有效提升光热电站的运行效率。

3)本发明考虑到太阳辐射能受日夜交替变化的影响，以及太阳能与低谷电在时间上的互补性，可以利用电网低谷电，以谷区低电价进行电加热蓄能，将电以热能的形式储存在储热介质中用于满足特殊天气及事故的用电需求，这样不仅解决了太阳能不稳定性和谷电周期性的弊端，还可以消纳电网过剩电能，更重要的是减少环境污染，助力“双碳”目标的实现。

4)本发明将超音频电磁感应加热技术应用于光热电站的加热储能系统中，不仅可以弥补太阳能间歇性的缺点，实现热量大规模的储存，还可以起到电网“削峰填谷”的作用，维护电网的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明结构示意及工艺原理图。

图中：1-超音频电磁感应加热设备 2-高温熔盐储罐 3-常温熔盐储罐 4-熔盐蒸汽发生器 5-蒸汽涡轮发电机 6-变压器 7-冷凝器 8-塔式吸热器 9-定日镜

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

【实施例】

如图1所示，一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，包括超音频电磁感应加热设备1、高温熔盐储罐2、常温熔盐储罐3、熔盐蒸汽发生器4、变压器6、冷凝器7、蒸汽涡轮发电机5、塔式吸热器8与定日镜9。

超音频电磁感应加热设备1包括螺旋电磁感应线圈与变频及功率调节装置，变频及功率调节装置为现有技术，螺旋电磁感应线圈环绕在熔盐管道外表面，螺旋电磁感应线圈与变频及功率调节装置电性相连，变频及功率调节装置与电网电性相连。

常温熔盐储罐3出口通过熔盐管道与塔式吸热器8入口相连。塔式吸热器8出口通过管道与高温熔盐储罐2入口相连，高温熔盐储罐2出口通过管道与熔盐蒸汽发生器4入口相连，熔盐蒸汽发生器4出口通过管道与常温熔盐储罐3入口相连。

熔盐蒸汽发生器4出口通过管道与蒸汽涡轮发电机5相连，蒸汽涡轮发电机5通过管道与冷凝器7相连，冷凝器7出口通过管道与熔盐蒸汽发生器4入口相连。

一种双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法，具体包括：

1)将一定重量的二元混合熔盐加热溶解后，注入常温熔盐储罐3，等待加热储能；二元混合熔盐按重量百分比计，包括如下组分：55％～65％硝酸钠和35％～45％硝酸钾。

2)白天太阳升起时，成千上万的定日镜9通过点或线把太阳光聚焦，反射到塔式吸热器8表面，使塔式吸热器8产生565度高温。

3)打开常温熔盐储罐3阀门，熔盐泵将二元混合熔盐从常温熔盐储罐3中抽出，进入塔式吸热器8，将常温二元混合熔盐加热至550度高温，并输送至高温熔盐储罐2中储存起来等待发热释放热能。

4)待电网负荷高峰时，熔盐泵按需将高温熔盐储罐2内的二元混合熔盐抽入至熔盐蒸汽发生器4，通过高温二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器4内的水，形成预置的水蒸汽产量及压力。

5)蒸汽涡轮发电机5在预置水蒸汽产量压力的驱动下，发出预置功率的电能，产生的电能通过变压器6升压接入电网，实现热能到电能的储能发电。

6)在常温熔盐罐3至塔式吸热器8间管路加装超音频电磁感应加热设备1，形成电辅助加热回路。

7)当光热电站正常工作时，它作为辅助加热储能设备，根据电网过剩电能情况，按需启动超音频感应加热设备1，将常温熔盐储罐3中二元熔盐加热，输送至高温熔盐储罐2备用，相当于电网的灵活负载，用于消纳电网过剩的电能，并提升高温熔盐储罐2的储量及储能效率。

8)当夜晚负荷低谷时，它可作为常温熔盐储罐2中二元混合熔盐的主加热设备，以谷区低电价完成独立加热工作，加热后将二元混合熔盐输送至高温熔盐储罐2备用，消纳电网低谷时段过剩的电能，提升光热电站的运行效率及效益。

9)当恶劣天气时，可计划启动超音频电磁感应加热设备1，将常温熔盐储罐3中二元混合熔盐全部加热，输送至高温熔盐储罐2备用。当电网负荷需求时，按需将高温熔盐储罐2中备用的二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器4内的水，形成预置的水蒸汽产量，驱动蒸汽涡轮发电机5产生电能，满足特殊天气及事故的长时间用电需求。

本发明可提升光热电站的运行效率与效益，是一种光热电站与电网之间的互动技术，可解决新能源消纳的压力问题。

本发明常温熔盐储罐3通过管道与塔式吸热器8相连，相连的管道上安装超音频电磁感应加热设备1，形成电辅助加热回路，超音频电磁感应加热设备1与电网电性相连。

实现利用电网过剩及低谷电能辅助加热二元混合熔盐进行储能备用，提升高温二元混合熔盐的转化效率及熔盐储罐的备用储量，实现网、源、荷、储互动及多种能源间互补技术，进而有效提升光热电站的运行效率。

本发明考虑到太阳辐射能受日夜交替变化的影响，以及太阳能与低谷电在时间上的互补性，可以利用电网低谷电，以谷区低电价进行电加热蓄能，将电以热能的形式储存在储热介质中用于满足特殊天气及事故的用电需求，这样不仅解决了太阳能不稳定性和谷电周期性的弊端，还可以消纳电网过剩电能，更重要的是减少环境污染，助力“双碳”目标的实现。

本发明将超音频电磁感应加热技术应用于光热电站的加热储能系统中，不仅可以弥补太阳能间歇性的缺点，实现热量大规模的储存，还可以起到电网“削峰填谷”的作用，维护电网的安全稳定运行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，其特征在于：包括超音频电磁感应加热设备、高温熔盐储罐、常温熔盐储罐、熔盐蒸汽发生器、冷凝器、蒸汽涡轮发电机、吸热器与定日镜；常温熔盐储罐通过熔盐管道与吸热器相连，超音频电磁感应加热设备安装在常温熔盐储罐至吸热器熔盐管道上，超音频电磁感应加热设备与电网电性相连；吸热器通过管道与高温熔盐储罐相连，高温熔盐储罐通过管道与熔盐蒸汽发生器相连，熔盐蒸汽发生器通过管道与常温熔盐储罐相连；熔盐蒸汽发生器、冷凝器、蒸汽涡轮发电机管道相连，蒸汽涡轮发电机与电网电性相连。

2.根据权利要求1所述的双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，其特征在于：所述蒸汽涡轮发电机通过变压器与电网电性相连。

3.根据权利要求1所述的双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，其特征在于：所述吸热器为塔式吸热器。

4.根据权利要求1所述的双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统，其特征在于：所述超音频电磁感应加热设备包括螺旋电磁感应线圈和变频及功率调节装置；螺旋电磁感应线圈环绕在常温熔盐储罐至吸热器熔盐管道外表面，螺旋电磁感应线圈与变频及功率调节装置电性相连，变频及功率调节装置与电网电性相连。

5.一种基于权利要求1～4任意一项所述的双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助系统的方法，其特征在于，具体包括：

1)将二元混合熔盐加热溶解后，注入常温熔盐储罐，等待加热储能；

2)日照时，定日镜通将太阳光聚焦，反射到吸热器表面，使吸热器产生565度以上高温；

3)将二元混合熔盐从常温熔盐储罐中抽出，加热至550度以上后，输送至高温熔盐储罐中储存起来等待发热释放热能；

4)待电网负荷高峰时，将高温熔盐储罐内的二元混合熔盐抽入至熔盐蒸汽发生器，通过高温二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器内的水，形成预置的水蒸汽产量及压力；

5)蒸汽涡轮发电机在预置水蒸汽产量压力的驱动下，发出预置功率的电能，产生的电能通过变压器升压接入电网，实现热能到电能的储能发电；

6)吸热器与定日镜正常工作时，超音频电磁感应加热设备作为辅助加热储能设备，根据电网过剩电能情况，按需启动；

将常温熔盐储罐中二元熔盐加热，输送至高温熔盐储罐备用，相当于电网的灵活负载，用于消纳电网过剩的电能，并提升高温熔盐储罐的储量及储能效率；

7)当夜晚负荷低谷时，超音频电磁感应加热设备作为常温熔盐储罐中二元混合熔盐的主加热设备，以谷区低电价完成独立加热工作，加热后将二元混合熔盐输送至高温熔盐储罐备用，消纳电网低谷时段过剩的电能，提升光热电站的运行效率及效益；

8)当恶劣天气时，启动超音频电磁感应加热设备，将常温熔盐储罐中二元混合熔盐全部加热，输送至高温熔盐储罐备用；

当电网负荷需求时，按需将高温熔盐储罐中备用的二元混合熔盐释放热量，加热熔盐蒸汽发生器内的水，形成预置的水蒸汽产量，驱动蒸汽涡轮发电机产生电能，满足特殊天气及事故的长时间用电需求。

6.根据权利要求5所述的双碳目标下光热电站辅助加热储能及网源荷储互助方法，其特征在于，所述步骤1)二元混合熔盐按重量百分比计，包括如下组分：55％～65％硝酸钠和35％～45％硝酸钾。

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