CN116221690A - 一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统 - Google Patents

一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统。这一技术方案通过控制系统将电蓄热炉、热电联产机组和蒸汽固体蓄热装置有机结合,用低于25%蓄电池储电系统的投资成本达到蓄电池储电系统同等的发电能力,形成一种廉价、高效的电能蓄热发电加乏汽利用解决方案,形成以实现最低用能成本为目标的综合性用能系统。该系统将低谷时段的电量转换为热能储存下来,在尖峰时段输出所储存的热能以驱动热电联产机组发电,并将发电机组排汽用来供热。当排汽量大于热负荷时,将多余的蒸汽量存入蒸汽储热装置中,在其它时段用来供热。实现良好的投资回报和推动“源、网、荷、储”新型电网理念中“储能设备”形态多元化的发展。

Description

一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统
技术领域
本发明属于热电解耦技术领域,尤其涉及利用供电网供电和蒸汽热网供热的工业园区,以节约用能成本为目标的一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统。
背景技术
工业生产过程中热能和电能的需求是同时存在的,但热负荷与电负荷并不一定同步。对于那些不具备建设自备热电厂条件的石油化工、制药、纺织印染、造纸、食品加工等工业园区而言,所需电能和热能只能由外部电源和外部热源提供。本发明人经过了十五年来对固体电蓄热炉和蒸汽固体蓄热设备研发及制造中已请了多项专利,如:专利号为ZL20212 1661999.6的“一种过热蒸汽换热系统”、专利号为ZL2022 2 1355019.4的“一种蒸汽固体蓄热系统”以及专利号为ZL2022 2 0806158.8的“复式结构蒸汽固体蓄热装置”。在上述的专利申请中,所描述的发明内容均是针对具体单一的电蓄热或蒸汽蓄热问题,没有考虑电蓄热转换的高品质蒸汽热能再次发电带来的经济性和可行性。针对上述专利所存在的问题,并且针对供电网分时电价的差异情况,对这一类工业园区的用能方式进行优化,并建立综合性热电解耦系统。即:利用供电网低谷电价时段(包括:电力现货市场及虚拟电厂机制的低电价时段)给固体电蓄热炉供电蓄热,在用电尖峰期时间段生产高品质的蒸汽驱动热电联产机组发电,同时用热电联产机组的排汽给热用户供热。如果热电联产机组发电时间段的排汽量大于热用户的用汽量时,为避免蒸汽浪费或影响热电联产机组的发电输出功率,就将热电联产机组的排汽存入蒸汽固体蓄热装置实现电、热解耦,同时满足电力需求和避免蒸汽热能的浪费,最大限度地减少用能成本。
发明内容
本发明是针对上述问题,提供一种利用供电网峰谷时段的电价差异以节约用能成本为目的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的:一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,它包括有:固体电蓄热炉、蒸汽固体蓄热装置、热电联产机组、供电网、蒸汽热网、电用户、热用户、管道、阀门及控制系统;其特征在于:供电网输出端分别与电用户和固体电蓄热炉的电源输入端相连接;固体电蓄热炉的蒸汽输出端与热电联产机组的进汽端之间通过主蒸汽管道连接;热电联产机组的电能输出端通过电力线路与电用户连接;连接在热电联产机组排汽端和蒸汽固体蓄热装置输入端之间的排汽管道上串接有排汽\储热比例调节阀,排汽\储热比例调节阀与热用户间还连接有供热管道;连接蒸汽固体蓄热装置热输出端、热用户、蒸汽热网的蒸汽管道会接处还连接有排汽\供热比例调节阀。
进一步的:所述固体电蓄热炉是指输入端接入10kV~110kV电压蓄热工作,输出端能输出3MPa、500℃-9MPa、650℃过热蒸汽的热源设备;蒸汽固体蓄热装置是指输入端能接收蒸汽热能、存储蒸汽热能以及输出端能输出蒸汽热能的设备。
进一步的:所述的热电联产机组是由带蒸汽进汽端和乏汽排汽端的汽轮机和与汽轮机同轴连接带电能输出端的发电机构成。
进一步的:所述的控制系统包括:固体电蓄热控制模块,电能控制模块,热能控制模块,排汽控制模块;热电解耦系统的操作步骤如下:
①固体电蓄热控制程序:判断当前处于低谷电价时段,并通过双向计量电表、功率变送器检测下载电量用以确定电网容量允许值,当电网容量允许值大于固体电蓄热炉功率且可储热容量>0时,控制固体电蓄热炉接入供电网线路进行储热;当上述条件任一不满足时,则退出供电网线路,停止储热,并返回固体电蓄热控制程序开始处循环执行;
②电能控制程序:判断当前是否处于非尖峰时段,在非尖峰时段的用电负荷>0时,电用户的用电量将由接入的供电网全部提供;否则在热电联产机组具备启动条件情况下,控制固体电蓄热炉放热,产生3MPa、500℃-9MPa、650℃的过热蒸汽进入主蒸汽管道推动热电联产机组发电,通过对下载电量的实时检测用以控制热电联产机组的发电量,使供电网下载电量控制在5%~10%以内,热电联产机组的发电量为电用户的90%~95%,并返回电能控制程序开始处循环执行;
③热能控制程序:判断当前热用户的用热负荷是否大于0,结果为否则返回重新执行,结果为是则继续判断热电联产机组负荷是否等于0,为否则程序跳转至④执行,为是则检测蒸汽蓄热量是否大于0,大于0时接入蒸汽固体蓄热装置输出端,通过控制使蒸汽固体蓄热装置产生0.3MPa~1.3MPa的工业蒸汽,并通过对排汽\供热比例调节阀的控制来稳定流入蒸汽管道的蒸汽压力、流量使其送入热用户,否则排汽\供热比例调节阀开度调节至热网管道一侧,接入蒸汽热网为热用户供热,并返回热能控制程序开始处循环执行;
④排汽控制程序:判断热电联产机组排汽量是否大于热负荷,若是,则通过排汽\储热比例调节阀控制热电联产机组流入排汽管路的乏汽压力、流量使其能够稳定安全的通过供热管道送入热用户,并将多余乏汽接入蒸汽固体蓄热装置,使热量存储至蒸汽固体储热装置中,供乏汽量不足时使用;否则,控制排汽\供热比例调节阀开度,将部分蒸汽热网的蒸汽送入热用户补足蒸汽量,返回排汽控制程序开始处循环执行。
进一步的:所述固体电蓄热控制模块是指用来控制固体电蓄热炉工作状态和调节蒸汽输出参数的固体电蓄热控制模块。
进一步的:所述电能控制模块是控制热电联产机组工作状态和选择电用户供电方式的电能控制模块。
进一步的:所述热能控制模块、排汽控制模块是调节热用户蒸汽输入方式及蒸汽固体蓄热装置工作状态的热能控制模块。
进一步的:所述排汽\蓄热比例调节阀是用来分配排汽和蓄热比例关系的三通阀门;排汽\供热比例调节阀是用来分配蒸汽固体蓄热装置供热和热网供热比例关系的三通阀门。
本发明与现有用能方式相比具有以下优点效果:
本方案通过控制系统将固体电蓄热炉、热电联产机组和蒸汽固体蓄热装置有机结合,用低于25%蓄电池储电系统的投资成本达到蓄电池储电系统同等的发电能力,形成一种廉价、高效的电能蓄热发电加乏汽利用解决方案,以实现最低用能成本为目标的综合性用能系统。该系统将低谷时段的电量转换为热能储存起来,在尖峰(峰)时段输出所储存的热能以驱动热电联产机组发电,并将热电联产机组排汽用来供热。当排汽量大于热负荷时,将多余的蒸汽量存入蒸汽固体蓄热装置中,用于其他时段的供热,从而实现了热电解耦的目的。
本方案改变了现有工业园区内热电联产机组“以热定电”的定式,通过引入蒸汽固体蓄热装置后实现了“以电定热”的效果。不仅有利于电网的用电平稳,对于用户还大大节约了用能成本。
附图说明
下面结合附图对本发明具体实施方式作详细说明,以下说明仅作为示范和解释,并不对本发明作任何形式上的限制。本附图仅仅是本发明的一个实施案例的示意图,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可根据这一附图获得其它的附图。
图1是本发明提出的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统示意简图;
图中:1、蒸汽热网;2、固体电蓄热炉;3、供电网;4、热电联产机组;5、电用户;6、蒸汽固体蓄热装置;7、热用户;8、排汽\供热比例调节阀;9、控制系统;10、排汽\储热比例调节阀;11、供电线路;12、用电线路;13、主蒸汽管道;14、电力线路;15、排汽管道;16、供热管道;17、蒸汽管道;18、热网管道、19、控制线。
图2是本发明提出的控制系统控制逻辑简图。
图中:20、固体电蓄热控制模块;21、电能控制模块;22、热能控制模块;23、排汽控制模块。
实施方式
实施例
如图1-2所示,图中的1为蒸汽热网,2为固体电蓄热炉,3为供电网,4为热电联产机组,5为电用户,6为蒸汽固体蓄热装置,7为热用户,8为排汽\供热比例调节阀,9为控制系统,10为排汽\储热比例调节阀,11为供电线路,12为用电线路,13为主蒸汽管道,14为电力线路,15为排汽管道,16为供热管道,17为蒸汽管道,18为热网管道,19为控制线,20为固体电蓄热控制模块,21为电能控制模块,22为热能控制模块,23为排汽控制模块。所述供电网3输出端分别与电用户5和固体电蓄热炉2的电源输入端相连接;固体电蓄热炉2的蒸汽输出端与热电联产机组4的进汽端之间通过主蒸汽管道13连接;热电联产机组4的电能输出端通过电力线路14与电用户7连接;连接在热电联产机组4排汽端和蒸汽固体蓄热装置6输入端之间的排汽管道15上串接有排汽\储热比例调节阀10,排汽\储热比例调节阀10与热用户7间还连接有供热管道16;连接蒸汽固体蓄热装置6热输出端、热用户7、蒸汽热网1的蒸汽管道会接处还连接有排汽\供热比例调节阀8。
当供电网3的供电电价为低谷电价时,控制系统9根据电用户5和热用户7的用能要求,将供电网3的电力送入固体电蓄热炉2中,固体电蓄热炉2将电能转换为热能并储存起来。当供电网3处于尖峰时段时,在控制系统9的控制下固体电蓄热炉2向热电联产机组4提供蒸汽以使其发电,热电联产机组4将所发电力送往电用户5。热电联产机组4发电时的排汽送往蒸汽固体蓄热装置6后,首先满足热用户7的需要,剩余部分的排汽通过排汽\储热比例调节阀10存入蒸汽固体蓄热装置6的蓄热体中,待热电联产机组4停止工作或热用户7用汽量大于热电联产机组4的排汽量时,蒸汽固体蓄热装置6通过排汽\供热比例调节阀8向热用户7释放存储的蒸汽热能。热用户7优先使用热联产电机组4的排汽和蒸汽固体蓄热装置6存储的蒸汽热能,在使用蒸汽热网1送入的蒸汽热源。
如图2所示,控制系统9由四个控制子模块组成,分别是固体电蓄热控制模块20、电能控制模块21、热能控制模块22、排汽控制模块23组成。控制系统9启动前,首先将当地“尖、峰、平、谷”各时段的时间范围录入系统的工作程序,谷时段调用固体电蓄热控制模块20控制固体电蓄热炉2完成蓄热储能;尖峰时段调用电能控制模块21、热能控制模块22、排汽控制模块23使固体电蓄热炉2、热电联产机组4协调工作,完成向电用户5供电和向热用户7供蒸汽过程,并将多余的蒸汽存入蒸汽固体蓄热装置6中。在整个控制过程中,控制系统9需要根据已知的当地“尖、峰、平、谷”时段控制固体电蓄热炉2蓄热和热电联产机组4发电。同时,由于蒸汽热网1、热电联产机组4与热用户7之间的蒸汽耦合关系,应用过程中需要进行压力匹配并确保其稳定输出,因此,在使用热电联产机组4的排汽直供时,首先检测蒸汽热网1的管道压力,检测热用户7的蒸汽使用流量,调节排汽\储热比例调节阀10使乏汽输出压力等于管道压力从而避免蒸汽倒灌,在确保乏汽输出压力=管道压力的过程中排汽\储热比例调节阀10开度将不断增大,乏汽使用量也随之增大,此时为保证热用户7的流量和压力为恒定量,需要同时减小排汽\供热比例调节阀8的开度,即:逐步减少蒸汽热网1的流量并提高乏汽的流量,最终乏汽代替蒸汽热网1。如使用蒸汽固体蓄热装置6输出蒸汽亦同理,调节排汽\供热比例调节阀8开度,使蒸汽固体蓄热装置6代替蒸汽热网1输出,从而实现将固体电蓄热炉2、热电联产机组4和蒸汽固体蓄热装置6有机结合,实现最低用能成本目标。具体控制过程如下:
当控制系统9启动时,同时调入固体电蓄热控制模块20、电能控制模块21和热能控制模块22。固体电蓄热控制模块20按以下逻辑运行:当供电网3处于低谷时段时,同时检测供电网3闲置容量和固体电蓄热炉2可储热容量,满足固体电蓄热炉2启动要求,将通过炉温控制过程对其进行蓄热储能。电能控制模块21按以下逻辑运行:当控制系统9检测到电用户5有用电需求时,首先对所处时间段进行判断,尖峰(峰)时段热电联产机组4具备启动条件,控制系统9则启动热电联产机组4并由其向电用户5供电。在热电联产机组4启动的同时,控制系统9调用排汽控制模块23,将发电后热电联产机组4排出的乏汽与热用户7的用汽量进行比较,如果乏汽量小于等于用汽量,则直接将乏汽送往热用户7,否则由排汽\储热比例调节阀10优先保障用汽量,剩余蒸汽存入蒸汽固体蓄热装置6中。其存储的热量在热电联产机组4未启动或机组排出的乏汽无法满足热用户7的用汽量要求时通过放热模式由排汽\供热比例调节阀8供给热用户7使用,放热结束后在由蒸汽热网1为热用户7提供蒸汽热源。热能控制模块22按以下逻辑运行:当控制系统9检测到热用户7有用热需求时,首先判断热电联产机组4是否运行,如果是,则优先使用排汽供热;如果否,则优先使用蒸汽固体蓄热装置6供热。如蒸汽储热量不足,则通过排汽\供热比例调节阀8与蒸汽热网1联合供热。当蒸汽固体储热装置4不具备供热条件时,由蒸汽热网1供热。
控制系统9的优点在于将分立的蒸汽热网1、固体电蓄热炉2、供电网3、热电联产机组4、电用户5、蒸汽固体蓄热装置6、热用户7有机的形成一个整体,从整体上协调调度用电、用汽的路径和过程,可利用双向计量电表、功率变送器等做为下载电量检测装置,达到最经济、安全的运行指标,并最大限度保障热电联产机组4乏汽利用率降低热用户7用汽费用。
通常情况下,工业园区的热电联产机组都是遵循“以热定电”的规则,本系统引入蒸汽固体蓄热装置后实现了“以电定热”的效果。大力发展风电、光电、水电等清洁电能,为提高清洁能源的上网率在电网上增加了储能设备;各省还先后制定了1元/kWh~1.3元/kWh尖峰电价和0.2元/kWh~0.4元/kWh的谷电电价政策,鼓励电用户使用谷电蓄热;外部接入工业园区的热源,一般是0.3MPa~1.3MPa的工业蒸汽,价格在160元/吨~320元/吨(按每吨蒸汽≈800kWh热能核算,蒸汽热能平均成本约0.3元/kWh)。如果,固体电蓄热炉2用谷期0.2元/kWh~0.4元/kWh电能蓄热,生产1吨大于3MPa压力、500℃温度的能发电的过热蒸汽需要大约920kWh的电能,蒸汽价格是180元/吨~360元/吨。在电价尖峰和峰期,按传统蒸汽透平发电,热电联产机组4排出的乏汽给热用户7供热。本发明通过固体电蓄热炉2将每天较低电价时段的电能转换为热能储存下来,在尖峰(峰)时段电价处于高位期间驱动热电联产机组4发电,实现了能量在时空上的平移,降低用能成本。考虑到热电联产机组4具有以电定热(发电量决定产热量)的耦合关系,本发明采用蒸汽固体蓄热装置6将热电联产机组4多余的排汽储存起来,用于其他时段的供热,从而实现了热电解耦的目的。本发明通过上述机理将固体电蓄热炉2、热电联产机组4、蒸汽固体蓄热装置6三项现有技术有机组合在一起缺一不可,固体电蓄热炉2的作用是制取高品质的蒸汽,若降低固体电蓄热炉2的蒸汽品质只制取0.3MPa~1.3MPa的工业蒸汽替代蒸汽热网1的蒸汽,每吨蒸汽的价格与蒸汽热网1蒸汽价格相当,会拉长设备投资的回收期;热电联产机组4输入蒸汽透平发电实现将固体电蓄热炉2生产的高品质的热能在供电网3尖峰时段给工业园区内供电,冲减固体电蓄热炉2的蓄热用电成本,若不能充分利用排汽蒸汽热能也不能收回设备投资;用蒸汽固体蓄热装置6存储热电联产机组4的排汽蒸汽,避免热能浪费,提高能源的利用率,才能实现良好的投资回报和推动“源、网、荷、储”新型电网理念中“储能设备”形态多元化的发展。充分利用电力系统电力现货市场和虚拟电厂机制,把固体电蓄热炉2做为可中断负荷参加用户侧调峰服务,可以进一步降低固体电蓄热炉2的用电成本缩短设备投资回收期。固体电蓄热炉2在低电价时段蓄热,以降低用能成本为目标,通过控制系统9协调控制固体电蓄热炉2、热电联产机组4、蒸汽固体蓄热装置6之间的工作关系,产生消纳电网低谷电量、降低自身用能成本的效果。
下面通过具体实施例对本发明进一步说明如下。
某食品工业园区日消耗蒸汽1920吨,日耗电量288MWh,全天热负荷和电负荷相对稳定。其中:供电电压为35kV,用电功率为12MW;供热蒸汽参数为0.6MPa、180℃,蒸汽流量为80t/h。该园区蒸汽热价为240元/吨,园区所在地区电网实行峰谷电价政策,划定白天有2个小时的尖峰时段和夜间6个小时低谷时段,其中:尖峰电价为1.3元/kWh;低谷电价为0.25元/kWh;平时电价为0.59元/kWh。该园区日用能直接成本为:用热成本46.08万元;尖峰用电成本3.12万元;低谷用电成本1.8万元;平电用电成本为11.33万元;总计为62.33万元/天。为充分利用峰谷电价政策,降低综合用能成本,对园区用能系统进行重新规划。在园区内新增二套DCL-35W-19500型固体电蓄热炉、一套ZCL-D-E-10-200型蒸汽固体蓄热装置和一套B12-50/7型背压式汽轮发电机组。其中:固体电蓄热炉输入电压为35kV,输入功率为39MW,输出蒸汽温度为435℃,蒸汽压力为4MPa,蒸汽流量为122.5t/h;背压式汽轮发电机组进汽参数与固体电蓄热炉出汽参数对接,排汽压力为0.7MPa,排汽温度为232℃,80t/h排汽直接供热,剩余42.5t/h排汽送入蒸汽固体蓄热装置;发电机输出功率为12MW,输出电压35kV;蒸汽固体蓄热装置输入蒸汽参数与汽轮机排汽参数对接,输出蒸汽压力0.7MPa,输出蒸汽温度250℃,输出蒸汽流量45t/h。系统总投资6240万元,新的系统建成后,每天低谷时段固体电蓄热炉用电量为234000kWh,低谷电用电成本为5.85万元,尖峰时段汽轮发电机组消耗蒸汽245吨,发电24000kWh,产生乏汽245吨。每天利润等于:245t蒸汽价5.88万元加24000kWh尖峰电价格3.12万元减掉蓄热电价成本5.85万元,每天节省费用3.15万元,6年内可以收回投资成本。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的实施方式进行修改或者等同替换,而不脱离本发明实施方式的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,它包括有:固体电蓄热炉、蒸汽固体蓄热装置、热电联产机组、供电网、蒸汽热网、电用户、热用户、管道、阀门及控制系统;
其特征在于:
供电网输出端分别与电用户和固体电蓄热炉的电源输入端相连接;
固体电蓄热炉的蒸汽输出端与热电联产机组的进汽端之间通过主蒸汽管道连接;
热电联产机组的电能输出端通过电力线路与电用户连接;
连接在热电联产机组排汽端和蒸汽固体蓄热装置输入端之间的排汽管道上串接有排汽储热比例调节阀,排汽储热比例调节阀与热用户间还连接有供热管道;连接蒸汽固体蓄热装置热输出端、热用户、蒸汽热网的蒸汽管道会接处还连接有排汽供热比例调节阀。
2.根据权利要求1所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述固体电蓄热炉是指输入端接入10kV~110kV电压蓄热工作,输出端能输出3MPa、500℃-9MPa、650℃过热蒸汽的热源设备;蒸汽固体蓄热装置是指输入端能接收蒸汽热能、存储蒸汽热能以及输出端能输出蒸汽热能的设备。
3.根据权利要求1所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述的热电联产机组是由带蒸汽进汽端和乏汽排汽端的汽轮机和与汽轮机同轴连接带电能输出端的发电机构成。
4.根据权利要求1所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述的控制系统包括:固体电蓄热控制模块,电能控制模块,热能控制模块,排汽控制模块;热电解耦系统的操作步骤如下:
①固体电蓄热控制程序:判断当前处于低谷电价时段,并通过双向计量电表、功率变送器检测下载电量用以确定电网容量允许值,当电网容量允许值大于固体电蓄热炉功率且可储热容量>0时,控制固体电蓄热炉接入用电线路进行储热;当上述条件任一不满足时,则退出用电线路,停止储热,并返回固体电蓄热控制程序开始处循环执行;
②电能控制程序:判断当前是否处于非尖峰时段,在非尖峰时段的用电负荷>0时,电用户的用电量将由接入的供电网全部提供;否则在热电联产机组具备启动条件情况下,控制固体电蓄热炉放热,产生3MPa、500℃-9MPa、650℃的过热蒸汽进入主蒸汽管道推动热电联产机组发电,通过对下载电量的实时检测用以控制热电联产机组的发电量,使供电网下载电量控制在5%~10%以内,热电联产机组的发电量为电用户的90%~95%,并返回电能控制程序开始处循环执行;
③热能控制程序:判断当前热用户的用热负荷是否大于0,结果为否则返回重新执行,结果为是则继续判断热电联产机组负荷是否等于0,为否则程序跳转至④执行,为是则检测蒸汽蓄热量是否大于0,大于0时接入蒸汽固体蓄热装置输出端,通过控制使蒸汽固体蓄热装置产生0.3MPa~1.3MPa的工业蒸汽,并通过对排汽供热比例调节阀的控制来稳定流入蒸汽管道的蒸汽压力、流量使其送入热用户,否则排汽供热比例调节阀开度调节至热网管道一侧,接入蒸汽热网为热用户供热,并返回热能控制程序开始处循环执行;
④排汽控制程序:判断热电联产机组排汽量是否大于热负荷,若是,则通过排汽储热比例调节阀控制热电联产机组流入排汽管路的乏汽压力、流量使其能够稳定安全的通过供热管路送入热用户,并将多余乏汽接入蒸汽固体蓄热装置,使热量存储至蒸汽固体储热装置中,供乏汽量不足时使用;否则,控制排汽供热比例调节阀开度,将部分蒸汽热网的蒸汽送入热用户补足蒸汽量,返回排汽控制程序开始处循环执行。
5.根据权利要求4所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述固体电蓄热控制模块是指用来控制固体电蓄热炉工作状态和调节蒸汽输出参数的固体电蓄热控制模块。
6.根据权利要求4所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述电能控制模块是控制热电联产机组工作状态和选择电用户供电方式的电能控制模块。
7.根据权利要求4所述的基于分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述热能控制模块、排汽控制模块是调节热用户蒸汽输入方式及蒸汽固体蓄热装置工作状态的热能控制模块。
8.根据权利要求4所述的基分时电价差异的用户端热电解耦系统,其特征在于:所述排汽蓄热比例调节阀是用来分配排汽和蓄热比例关系的三通阀门;排汽供热比例调节阀是用来分配蒸汽固体蓄热装置供热和热网供热比例关系的三通阀门。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715809A (en) * 1984-12-22 1987-12-29 Ruhrkohle Ag Fluidized bed having modified surfaces in the heat extractor
CN210568762U (zh) * 2019-06-13 2020-05-19 华电电力科学研究院有限公司 一种用于热网侧耦合电蓄热调峰的热电联产集中供热系统
CN113141018A (zh) * 2021-05-06 2021-07-20 沈阳世杰电器有限公司 一种能满足电力供需与热力供需平衡的热电联产系统
CN114593028A (zh) * 2022-02-28 2022-06-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种火电机组改造光热电蓄热发电系统及改造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715809A (en) * 1984-12-22 1987-12-29 Ruhrkohle Ag Fluidized bed having modified surfaces in the heat extractor
CN210568762U (zh) * 2019-06-13 2020-05-19 华电电力科学研究院有限公司 一种用于热网侧耦合电蓄热调峰的热电联产集中供热系统
CN113141018A (zh) * 2021-05-06 2021-07-20 沈阳世杰电器有限公司 一种能满足电力供需与热力供需平衡的热电联产系统
CN114593028A (zh) * 2022-02-28 2022-06-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种火电机组改造光热电蓄热发电系统及改造方法

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