CN116242184A - 一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法，该系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令则利用熔盐储热系统完成调峰调频；在启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。根据本公开的系统，实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

Description

一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法

技术领域

本公开涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法。

背景技术

随着减碳的不断推进，光伏、风电等新能源发电系统发展迅速，装机容量不断增加，但是随之也暴露出一些问题，即光伏、风电等新能源发电系统受天气因素影响较大、发电量不稳定、波动较大，严重影响整个电力系统的稳定性和安全性。因此，在未来高比例新能源电网中，核电机组仍将起到重要的基础负荷作用。近年来，我国核电事业发展也是突飞猛进。连续多年在建机组容量排名世界第一，尤其是具有第四代核电特征的高温气冷堆示范工程也于2021年成功并网发电，标志着我国核电技术已处于领先地位。高温气冷堆型具有固有安全特征，即在任何情况下也不会导致堆芯融毁，未来在内陆核电推广、火电机组改造以及核能供热等领域具有良好的应用前景。

高温气冷堆的一回路由氦气作为冷却介质和换热介质，二回路由水/水蒸气作为换热介质。其中，在机组启动阶段或者调试阶段，由辅助电锅炉加热给水为机组的重要系统提供辅助蒸汽，例如轴封系统等。辅助电锅炉由外部110kV电源经高压辅助变压器供电。然而由于高温气冷堆辅助电锅炉启动时间长、耗电量大、工作可靠性较低、反应堆功率不能快速变化等问题，高温气冷堆的机组不考虑调频调峰运行方式等，且辅助电锅炉由外部110kV电源经高压辅助变压器供电，没有其他的动力电源，使得其工作可靠性较低。在启动调试阶段，若外部110kV线路出现故障，则辅助电锅炉可能会停机，使得机组失去辅助蒸汽，导致轴封等重要系统无法正常工作。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开提供了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法，主要目的在于在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

根据本公开的第一方面实施例，提供了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；

所述熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，所述储热系统包括主储能罐和备用储能罐，所述熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用所述加热系统对所述储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用所述主储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用所述高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；

所述高温气冷堆二回路系统与所述换热系统并联，所述高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，所述辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。

在本公开的一个实施例中，所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求指的是主储能罐存储的剩余热能所支持的工作时间不大于预设倍数的所述辅助电锅炉的启动时间。

在本公开的一个实施例中，所述加热系统包括预设数量的电加热器，所述预设数量根据高温气冷堆机组的调峰容量和所述熔盐储热系统的参数确定。

在本公开的一个实施例中，所述加热系统还包括智能功率调节装置和电加热器控制开关，所述电加热器控制开关的数量等于所述电加热器的数量，每个电加热器连接一个电加热器控制开关，所述智能功率调节装置用于基于所述向下调节的调峰调频指令进行计算分析，以控制各所述电加热器控制开关的通断。

在本公开的一个实施例中，所述储热系统包括低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述高温熔盐罐的数量等于所述电加热器的数量，每个高温熔盐罐连接一个电加热器。

在本公开的一个实施例中，所述储热系统还包括低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器和低温熔盐控制阀，所述低温熔盐控制阀的数量等于所述电加热器的数量，每个低温熔盐控制阀经一个电加热器与一个高温熔盐罐连接，所述低温熔盐罐经所述低温熔盐泵、所述低温熔盐流量控制器与所述低温熔盐控制阀连接。

在本公开的一个实施例中，所述换热系统包括换热器，所述换热器包括熔盐入口、熔盐出口、给水入口和蒸汽出口。

在本公开的一个实施例中，所述换热系统还包括高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器，所述高温熔盐罐经所述高温熔盐控制阀、所述止回阀、所述高温熔盐泵和所述高温熔盐流量控制器与所述换热器连接。

在本公开的一个实施例中，所述换热系统还包括换热器给水流量控制阀和换热器蒸汽流量控制阀，所述换热器给水流量控制阀设置在所述给水入口处的管路上，所述换热器蒸汽流量控制阀设置在所述蒸汽出口处的管路上。

根据本公开的第二方面实施例，提供了一种基于第一方面实施例所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，包括：

在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则控制熔盐储热系统的加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；

在高温气冷堆处于启动调试阶段时，启动所述储热系统的主储能罐，利用所述主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽；

在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时，利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽；

若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述储热系统的备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。

在本公开一个或多个实施例中，耦合运行系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；高温气冷堆二回路系统与换热系统并联，高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。在这种情况下，在需要调峰调频时不需要快速调节反应堆功率，利用熔盐储热系统即可实现调频调峰功能；在启动调试阶段利用熔盐储热系统与辅助电锅炉联合运行为高温气冷堆机组提供辅助蒸汽，并在辅助电锅炉失效时，利用熔盐储热系统独立提供辅助蒸汽，因此实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出本公开实施例提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统框图；

图2为本公开实施例所提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的结构示意图；

图3为本公开实施例所提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法的流程示意图；

附图标记说明：

1—发电机；2—主变压器；3—高压厂用变压器；4—厂用电储热第一段；5—厂用电储热第二段；6—储热变第一开关；7—储热变第二开关；8—第一储热变；9—第二储热变；10—智能功率调节装置；11—电加热器控制开关组；12—电加热器组；13—低温熔盐罐；14—低温熔盐泵；15—低温熔盐流量控制器；16—低温熔盐控制阀组；17—高温熔盐罐组；18—高温熔盐控制阀组；19—止回阀组；20—高温熔盐泵；21—高温熔盐流量控制器；22—换热器；23—换热器给水流量控制阀；24—换热器蒸汽流量控制阀；25—辅助电锅炉；26—辅助电锅炉给水流量控制阀；27—辅助电锅炉蒸汽流量控制阀。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

目前，高温气冷堆示范工程仍然存在一些问题，包括辅助电锅炉启动时间长、耗能大；在机组启动阶段，辅助锅炉失效将会导致轴封等系统失去辅助蒸汽；由于核安全、反应堆功率不能快速变化等因素，机组不考虑调频调峰运行方式等。为了能够有效解决上述问题，提高高温气冷堆机组运行的经济性和可靠性。本公开提供了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统及方法，该耦合运行系统及方法的主要目的在于在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。

高温气冷堆一回路由氦气作为冷却介质和换热介质，二回路由水/水蒸气作为换热介质。其中，在机组启动阶段或者调试阶段，由辅助电锅炉加热给水为机组的重要系统提供辅助蒸汽，例如轴封系统等。辅助电锅炉由外部110kV电源经高压辅助变压器供电。本公开的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统增加了熔盐储热系统，与高温气冷堆二回路系统耦合运行。

在第一个实施例中，图1示出本公开实施例提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统框图。如图1所示，该高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统。

在本实施例中，熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。其中，主储能罐存储的剩余热能不满足要求指的是主储能罐存储的剩余热能所支持的工作时间不大于预设倍数的辅助电锅炉的启动时间。预设倍数例如为1.5倍。

具体地，在本实施例中，加热系统包括预设数量的电加热器，预设数量根据高温气冷堆机组的调峰容量和熔盐储热系统的参数确定。电加热器用于将低温熔盐加热成高温熔盐。

在本实施例中，加热系统还包括电加热器控制开关，电加热器控制开关的数量等于电加热器的数量。若电加热器的数量为n，则电加热器控制开关的数量有为n，每个电加热器连接一个电加热器控制开关，电加热器控制开关闭合时，与该电加热器控制开关连接的电加热器开始工作。

在本实施例中，加热系统还包括智能功率调节装置。所有的电加热器控制开关与智能功率调节装置连接。智能功率调节装置用于基于向下调节的调峰调频指令进行计算分析，以控制各电加热器控制开关的通断。具体地，根据电网调节指令(例如调峰调频指令)所需调节的功率数值或者是机组运行状态，智能功率调节装置快速计算分析投入的电加热器数量以及所需熔盐的流量，控制对应的电加热器开关闭合。

在本实施例中，加热系统还包括储热变第一开关、储热变第二开关、第一储热变和第二储热变。储热变第一开关经第一储热变与智能功率调节装置连接，储热变第二开关经第二储热变与智能功率调节装置连接。当接收到向下调节的调峰调频指令时，储热变第一开关、储热变第二开关闭合，智能功率调节装置开始工作。

在本实施例中，加热系统还包括发电机、高压厂用变压器、厂用电储热第一段和厂用电储热第二段。发电机的出口还经高压厂用变压器与厂用电储热第一段和厂用电储热第二段连接。其中电加热器平均分配在厂用电储热第一段和厂用电储热第二段。当储热变第一开关、储热变第二开关闭合时电功率经发电机出口、高压厂用变压器、6kV/10kV厂用电储热段(包括厂用电储热第一段和厂用电储热第二段)、储热变压器(包括第一储热变和第二储热变)至电加热器加热熔盐。

在本实施例中，智能功率调节装置在确定投入储热支路时，也应平均分配在厂用电储热第一段和厂用电储热第二段。

在本实施例中，发电机的出口还经由主变压器与电网连接。

图2为本公开实施例所提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的结构示意图。

如图2所示，加热系统包括发电机1、高压厂用变压器3、厂用电储热段(包括厂用电储热第一段4和厂用电储热第二段5)、储热变开关(包括储热变第一开关6和储热变第二开关7)、储热变(包括第一储热变8和第二储热变9)、智能功率调节装置10、电加热器控制开关组11和电加热器组12。其中电加热器控制开关组11包括n个电加热器控制开关，各个电加热器控制开关均与智能功率调节装置10连接，电加热器组12包括n个电加热器，n的值根据机组的调峰容量以及熔盐储热系统的参数确定。n个电加热器被平均分配在厂用电储热第一段4和厂用电储热第二段5；智能功率调节装置10可以根据电网调节指令或者机组功率预测曲线，向电加热器控制开关组11、低温熔盐控制阀组16以及流量控制器15发出指令，也可以根据机组当前的工作状态，快速计算分析，实时智能控制熔盐储热系统的工作状态。

在本实施例中，储热系统包括低温熔盐罐和高温熔盐罐。低温熔盐罐用于存储低温熔盐。高温熔盐罐用于存储高温熔盐。

在本实施例中，高温熔盐罐的数量等于电加热器的数量，每个高温熔盐罐连接一个电加热器。来自低温熔盐罐的低温熔盐经过电加热器的加热送入高温熔盐罐进行存储。将所有的高温熔盐罐划分成2部分，一部分是主储能罐，剩余的部分是备用储能罐。在高温气冷堆有供热需求时优先使用备用储能罐，当高温气冷堆二回路系统异常时，启用备用储能罐。

在本实施例中，储热系统还包括低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器和低温熔盐控制阀。低温熔盐泵用于将低温熔盐罐的熔盐送至电加热器中。低温熔盐流量控制器用于控制低温熔盐罐输出的低温熔盐的流量。低温熔盐控制阀导通时低温熔盐能够进入电加热器。低温熔盐控制阀断开时，低温熔盐不能进入电加热器。其中根据具体机组需求，可配备1套低温熔盐泵，也可配备1大1小两套低温熔盐泵，适用于不同的运行方式，也可互为备用。

在本实施例中，低温熔盐控制阀的数量等于电加热器的数量，每个低温熔盐控制阀经一个电加热器与一个高温熔盐罐连接，低温熔盐罐经低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器与低温熔盐控制阀连接。通过控制各低温熔盐控制阀的通断选择运行对应的储热支路。

在本实施例中，同一支路上的低温熔盐控制阀和高温熔盐罐组成一个储热支路。

如图2所示，储热系统包括低温熔盐罐13、低温熔盐泵14、低温熔盐流量控制器15、低温熔盐控制阀组16和高温熔盐罐组17。若电加热器的数量为n，则低温熔盐控制阀组16包括n个低温熔盐控制阀、n个高温熔盐罐，从而得到n个储热支路。低温熔盐罐13内低温熔盐经过低温熔盐泵14、不同储热支路的低温熔盐控制阀进入对应支路的电加热器，经过加热后变成高温熔盐进入对应储热支路的高温熔盐罐中储存。在低温熔盐泵14后装设低温熔盐智能流量控制器15，能够根据加热系统中智能功率调节装置10的指令，控制低温熔盐流量以及与电加热器组12中各电加热器对应的低温熔盐控制阀。

一共有n个储热支路，选择m个储热支路即m个高温熔盐罐作为备用储能罐。备用储能罐作为辅助电锅炉失效后的备用热源，在正常工作时不投入使用，在辅助电锅炉25失效后投入使用，以保证机组能够正常停机。备用储能罐的数量m的值可以根据机组失去辅助电锅炉25辅助蒸汽后需要继续运行的时间校核确定。该m个储热支路平均分配在厂用电储热第一段4和厂用电储热第二段5。低温熔盐罐13和高温熔盐罐组17均装设监测装置，检测罐内熔盐量，估算高温熔盐罐组17内储热容量，相关数据实时上报至后台供运行人员使用，并设置报警功能。报警阈值按照高温熔盐罐组17的主储能罐的剩余能量所支持的工作时间不大于1.5倍的辅助电锅炉25启动时间来整定。在储热系统供热阶段，当主储能罐的剩余能量不足(即到达报警阈值)需要投入辅助电锅炉时，后台报警功能提示工作人员及时启动辅助电锅炉。n的数目需根据机组的具体设计计算确定，例如n根据机组的调峰容量确定。

在本实施例中，换热系统包括换热器，换热器包括熔盐入口、熔盐出口、给水入口和蒸汽出口。换热器用于利用来自高温熔盐罐的高温熔盐将给水加热成辅助蒸汽。

在本实施例中，换热系统还包括高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器，高温熔盐罐经高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器与换热系统连接。高温熔盐控制阀导通时高温熔盐能够进入换热器中。高温熔盐控制阀断开时，高温熔盐不能进入换热器。止回阀用于防止管路中的熔盐流回高温熔盐罐。高温熔盐泵用于将高温熔盐送至换热器。高温熔盐流量控制器用于控制高温熔盐罐输出的高温熔盐的流量。

在本实施例中，高温熔盐控制阀的数量与高温熔盐罐的数量相同。止回阀的数量与高温熔盐罐相同。在本实施例中，换热系统还包括换热器给水流量控制阀和换热器蒸汽流量控制阀，换热器给水流量控制阀设置在给水入口处的管路上，换热器蒸汽流量控制阀设置在蒸汽出口处的管路上。换热器给水流量控制阀用于控制进入换热器的给水的流量。换热器蒸汽流量控制阀用于控制换热器输出的水蒸气的流量。

如图2所示，储热系统包括高温熔盐控制阀组18、止回阀组19、高温熔盐泵20、高温熔盐流量控制器21、换热器22、换热器给水流量控制阀23和换热器蒸汽流量控制阀24。换热器22也称熔盐-水换热器。高温熔盐罐组17中的高温熔盐经过各储热支路的高温熔盐控制阀18、止回阀19到达高温熔盐泵20，进入换热器22，加热给水产生辅助蒸汽。换热后的低温熔盐返回至低温熔盐罐13。其中止回阀19的作用是防止高温熔盐倒流入其他高温熔盐罐。若高温熔盐罐的数量为n，则高温熔盐控制阀组18包括n个高温熔盐控制阀，止回阀组19包括n个止回阀。高温熔盐泵20后装设高温熔岩智能流量控制器21，高温熔岩智能流量控制器21根据机组运行指令控制高温熔盐控制阀组18以控制高温熔盐罐组17的投入数量以及高温熔盐的流量。

在本实施例中，每个储热支路包括1个低温熔盐控制阀、1个高温熔盐罐以及1个高温熔盐控制阀。每个储热支路配置1个电加热器，电加热器由独立的开关控制投入。

在本实施例中，高温气冷堆二回路系统与换热系统并联，高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。

具体地，如图2所示，高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉25、辅助电锅炉给水流量控制阀26和辅助电锅炉蒸汽流量控制阀27。辅助电锅炉25与换热器22公用一个给水输入口，公用一个辅助蒸汽输出口。高温气冷堆二回路系统无故障时，辅助电锅炉25可以对给水加热输出第二辅助蒸汽。辅助电锅炉给水流量控制阀26设置在辅助电锅炉25的入口管路处，辅助电锅炉蒸汽流量控制阀27设置在辅助电锅炉25的出口管路处。辅助电锅炉给水流量控制阀26用于控制进入辅助电锅炉25的给水流量，辅助电锅炉蒸汽流量控制阀27用于控制辅助电锅炉25输出的辅助蒸汽的流量。

具体地，结合图2所示的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，本公开的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行的方式包括三种，具体运行过程如下：

运行方式一：在高温气冷堆机组处于正常运行状态时，当收到调峰指令需要降功率之后(即收到向下调节的调峰调频指令，例如由30％电负荷深度调峰至20％电负荷)，控制储热变第一开关6和储热变第二开关7闭合，并控制第一储热变8和第二储热变9投入运行。智能功率调节装置10根据电网调节指令(例如调峰调频指令)所需调节的功率数值或者根据机组运行状态智能分析结果，快速分析计算，确定需要投入的电加热器组12中的电加热器数量以及低温熔盐流量，智能功率调节装置10快速给低温熔盐泵14下达投入运行指令，控制电加热器控制开关组11中对应数量的电加热器控制开关闭合，并控制低温熔盐控制阀组16中对应数量的低温熔盐控制阀投入运行，从而使得对应的储热支路投入运行，此时需要调节的电功率将来自低温熔盐罐13的低温熔盐通过对应数量的电加热器加热为高温熔盐，并储存在高温熔盐罐组17的对应储热支路的高温熔盐罐中。该运行方式下，能够将多余的电功率转换为热能储存，达到深度调频调峰的效果。

运行方式二：当高温气冷堆机组处于启动阶段或者调试阶段时，首先由储热系统的主储能罐供热产生辅助蒸汽，当储热系统的主储能罐储热不足后，再由辅助电锅炉25投入产生辅助蒸汽，具体地：根据机组运行指令，控制高温熔盐控制阀组18中的主储能罐对应的高温熔盐控制阀运行，并控制高温熔盐泵20运行。主储能罐中的高温熔盐流经换热器22加热给水产生第一辅助蒸汽，换热后的熔盐返回至低温熔盐罐13中。此过程中备用储能罐不参与运行。当高温熔盐罐组17中的主储能罐的剩余能量达到报警阈值时，即所主储能罐的剩余能量支持的工作时间不大于1.5倍的辅助电锅炉25启动时间时，后台报警装置，并提示运行人员启动辅助电锅炉25以通过辅助电锅炉25提供第二辅助蒸汽。

运行方式三：该方式为备用运行方式，当高温气冷堆机组处于启动阶段或者调试阶段时，当运行方式二下辅助电锅炉25启动失败或者失去外部电源导致辅助电锅炉25停机后，快速启动高温熔盐罐组17中的备用储能罐，打开高温熔盐控制阀组18中的备用储能罐对应的高温熔盐控制阀，并启动高温熔盐泵20，通过换热器22加热给水提供第三辅助蒸汽。该备用运行方式能够防止轴封等重要系统在失去辅助蒸汽后失效导致机组非停。

在一些实施例中，根据未来核电站设计需求，熔盐储热系统可以在正常运行阶段辅助提供主蒸汽，提高能量利用效率；可以参与核电站生活区的供热；如有必要，可以在未来核电机组黑启动中提供重要的能量支撑。

本公开实施例的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统具有多种有益效果，具体包括：在高温气冷堆机组需要调峰降功率运行时，将多余的电功率转化为热能储存，使得高温气冷堆机组具备深度调峰能力；在机组启动或调试阶段，与辅助电锅炉配合提供辅助蒸汽，克服辅助电锅炉启动时间较长的问题，提高能量利用率；在机组启动或调试阶段，提供备用热源，在辅助电锅炉失效后，仍能为机组提供辅助蒸汽，防止机组非停，提高高温气冷堆核电站运行的可靠性和安全性；具有可拓展性，随着未来高温气冷堆机组的不断发展，能够为更多的拓展功能提供支持。

在本公开实施例的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，耦合运行系统包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，储热系统包括主储能罐和备用储能罐，熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；高温气冷堆二回路系统与换热系统并联，高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。在这种情况下，在需要调峰调频时不需要快速调节反应堆功率，利用熔盐储热系统即可实现调频调峰功能；在启动调试阶段利用熔盐储热系统与辅助电锅炉联合运行为高温气冷堆机组提供辅助蒸汽，并在辅助电锅炉失效时，利用熔盐储热系统独立提供辅助蒸汽，因此实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。本公开的系统的目的在于解决高温气冷堆辅助电锅炉启动时间长、耗电量大、工作可靠性较低等问题，通过厂用电系统加热冷态熔盐储能，不需要快速调节反应堆功率，即可实现调频调峰功能。与此同时，该系统能够在机组启动阶段与辅助电锅炉联合运行为机组提供辅助蒸汽，并在电锅炉失效时，独立提供辅助蒸汽，有效降低辅助电锅炉能耗，提高机组工作的可靠性和安全性。

下述为本公开方法实施例，对于本公开方法实施例中未披露的细节，请参照本公开系统实施例。本公开的方法实施例提出了一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法。该高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法采用上述系统实施例的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统进行调频调峰以及提供辅助蒸汽。

图3为本公开实施例所提供的一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法的流程示意图。如图3所示，该高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，包括：

步骤S11，在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则控制熔盐储热系统的加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；

步骤S12，在高温气冷堆处于启动调试阶段时，启动储热系统的主储能罐，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽；

步骤S13，在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时，利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽；

步骤S14，若高温气冷堆二回路系统异常，则启动储热系统的备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。

步骤S11至步骤S14可以参照上述系统实施例中的相关描述，此处不在赘述。

需要说明的是，前述对高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统实施例的解释说明也适用于该实施例的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，此处不在赘述。

上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本公开的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法中，在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则控制熔盐储热系统的加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，启动储热系统的主储能罐，利用主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽；在主储能罐存储的剩余热能不满足要求时，利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽；若高温气冷堆二回路系统异常，则启动储热系统的备用储能罐，利用备用储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。在这种情况下，在需要调峰调频时不需要快速调节反应堆功率，利用熔盐储热系统即可实现调频调峰功能；在启动调试阶段利用熔盐储热系统与辅助电锅炉联合运行为高温气冷堆机组提供辅助蒸汽，并在辅助电锅炉失效时，利用熔盐储热系统独立提供辅助蒸汽，因此实现了在辅助电锅炉失效时提供辅助蒸汽、且能够进行调频调峰。本公开的方法的目的在于解决高温气冷堆辅助电锅炉启动时间长、耗电量大、工作可靠性较低等问题，通过厂用电系统加热冷态熔盐储能，不需要快速调节反应堆功率，即可实现调频调峰功能。与此同时，该方法能够在机组启动阶段与辅助电锅炉联合运行为机组提供辅助蒸汽，并在电锅炉失效时，独立提供辅助蒸汽，有效降低辅助电锅炉能耗，提高机组工作的可靠性和安全性。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，包括熔盐储热系统和高温气冷堆二回路系统；

所述熔盐储热系统包括加热系统、储热系统和换热系统，所述储热系统包括主储能罐和备用储能罐，所述熔盐储热系统用于在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则利用所述加热系统对所述储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；在高温气冷堆处于启动调试阶段时，利用所述主储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽，在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时利用所述高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽，若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽；

所述高温气冷堆二回路系统与所述换热系统并联，所述高温气冷堆二回路系统包括辅助电锅炉，所述辅助电锅炉用于在二回路系统正常运行时对给水进行加热以产生第二辅助蒸汽。

2.如权利要求1所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求指的是主储能罐存储的剩余热能所支持的工作时间不大于预设倍数的所述辅助电锅炉的启动时间。

3.如权利要求2所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述加热系统包括预设数量的电加热器，所述预设数量根据高温气冷堆机组的调峰容量和所述熔盐储热系统的参数确定。

4.如权利要求3所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述加热系统还包括智能功率调节装置和电加热器控制开关，所述电加热器控制开关的数量等于所述电加热器的数量，每个电加热器连接一个电加热器控制开关，所述智能功率调节装置用于基于所述向下调节的调峰调频指令进行计算分析，以控制各所述电加热器控制开关的通断。

5.如权利要求4所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述储热系统包括低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述高温熔盐罐的数量等于所述电加热器的数量，每个高温熔盐罐连接一个电加热器。

6.如权利要求5所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述储热系统还包括低温熔盐泵、低温熔盐流量控制器和低温熔盐控制阀，所述低温熔盐控制阀的数量等于所述电加热器的数量，每个低温熔盐控制阀经一个电加热器与一个高温熔盐罐连接，所述低温熔盐罐经所述低温熔盐泵、所述低温熔盐流量控制器与所述低温熔盐控制阀连接。

7.如权利要求6所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统包括换热器，所述换热器包括熔盐入口、熔盐出口、给水入口和蒸汽出口。

8.如权利要求7所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统还包括高温熔盐控制阀、止回阀、高温熔盐泵和高温熔盐流量控制器，所述高温熔盐罐经所述高温熔盐控制阀、所述止回阀、所述高温熔盐泵和所述高温熔盐流量控制器与所述换热器连接。

9.如权利要求8所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统，其特征在于，所述换热系统还包括换热器给水流量控制阀和换热器蒸汽流量控制阀，所述换热器给水流量控制阀设置在所述给水入口处的管路上，所述换热器蒸汽流量控制阀设置在所述蒸汽出口处的管路上。

10.一种基于如权利要求1-9中任意一项所述的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行系统的高温气冷堆与熔盐储热耦合运行方法，其特征在于，包括：

在高温气冷堆正常运行时，若收到向下调节的调峰调频指令，则控制熔盐储热系统的加热系统对储热系统中的熔盐进行加热，从而完成调峰调频；

在高温气冷堆处于启动调试阶段时，启动所述储热系统的主储能罐，利用所述主储能罐存储的热能经换热系统对给水加热以产生第一辅助蒸汽；

在所述主储能罐存储的剩余热能不满足要求时，利用高温气冷堆二回路系统产生第二辅助蒸汽；

若所述高温气冷堆二回路系统异常，则启动所述储热系统的备用储能罐，利用所述备用储能罐存储的热能经所述换热系统对给水加热以产生第三辅助蒸汽。

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