CN117307393A - 一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法 - Google Patents

一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法 Download PDF

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刘俊峰
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Abstract

本发明公开了一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法，该系统包括取水口、第一水轮发电机、水轮发电机排水池、海水提升泵、高位蓄水池、凝汽器换热管、第二水轮发电机和排水口；该方法包括：在用电高峰期，海水从取水口在重力作用下进入第一水轮发电机，冲转第一水轮发电机发电，第一水轮发电机的排水进入到水轮发电机排水池中蓄水；在用电低谷期，海水提升泵消耗电量，将水轮发电机排水池中的海水提升到高位蓄水池中；高位蓄水池中的海水，在重力作用下流经凝汽器换热管；从凝汽器换热管出来的海水，进一步冲转第二水轮发电机发电；从第二水轮发电机排出的海水经排水口排入大海。本发明能够满足火电、核电对于储能强烈需求。

Description

一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法
技术领域
本发明属于能源电力及抽水蓄能技术领域，具体涉及一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法。
背景技术
在风电光伏电站发电不断增大的背景下，火电、核电承担了更多的调峰任务，火电、核电对于储能的需求非常强烈。
利用海水提供冷却的火电、核电机组，循环冷却水系统需要连续运行，还生物的侵袭引起多态机组被迫停机。
发明内容
本发明针对火电、核电对于储能强烈需求，提供了一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种具有储能功能的循环冷却水的系统，包括取水口、第一水轮发电机、水轮发电机排水池和海水提升泵；
取水口的最高点低于海平面历史低潮位，其出口接在第一水轮发电机的入口，第一水轮发电机的出口接在水轮发电机排水池的入口，水轮发电机排水池的出口接在海水提升泵的入口，第一水轮发电机、水轮发电机排水池和海水提升泵的海拔高度均低于取水口。
本发明进一步的改进在于，第一水轮发电机、水轮发电机排水池和海水提升泵在电厂负挖处理地基时布置在地基最低处。
本发明进一步的改进在于，水轮发电机排水池容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均高峰负荷小时数来配置，以使第一水轮发电机在高峰负荷时发电，并能够在高峰负荷将水轮发电机排水池蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
本发明进一步的改进在于，还包括高位蓄水池和凝汽器换热管；
海水提升泵的出口接在高位蓄水池的入口，高位蓄水池的出口接在凝汽器换热管的入口，高位蓄水池的底部高于凝汽器换热管最上方，凝汽器换热管的最高点低于凝汽器换热管最上方。
本发明进一步的改进在于，高位蓄水池布置在电厂高位置，高位蓄水池的容积按照大于电厂机组24小时循环冷却水量设计。
本发明进一步的改进在于，海水提升泵的容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均低谷负荷小时数来配置，以使海水提升泵能够在低谷负荷将高位蓄水池蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
本发明进一步的改进在于，还包括第二水轮发电机和排水口；
凝汽器换热管的出口接在包括第二水轮发电机的入口，第二水轮发电机的出口接在排水口的入口，排水口的海拔低于海平面，第二水轮发电机的最低点高于海平面历史最高潮位，第二水轮发电机的最高点低于凝汽器换热管的最低点。
一种具有储能功能的循环冷却水的方法，其特征在于，该方法基于所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，包括：
在用电高峰期，海水从取水口在重力作用下进入第一水轮发电机，冲转第一水轮发电机发电，第一水轮发电机的排水进入到水轮发电机排水池中蓄水；
在用电低谷期，海水提升泵消耗电量，将水轮发电机排水池中的海水提升到高位蓄水池中；
高位蓄水池中的海水，在重力作用下流经凝汽器换热管，为机组提供循环冷却水需求；
从凝汽器换热管出来的海水，进一步冲转第二水轮发电机发电；
从第二水轮发电机排出的海水经排水口排入大海。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种具有储能功能的循环冷却水的系统和方法，该系统与目前通常使用的系统比起来有以下几方面明显的优点：
1)电厂在建设循环水系统时，均需要建造循环水取水口、循环水流道、循环水排水口等海工工程，该发明所提出的相关系统在建造过程中不会额外增加太大建造成本；
2)电厂在进行地基处理时均需要负挖、回填，在此基础上建造本发明所提出的第一水轮发电机、水轮发电机排水池和海水提升泵等时，也不会额外增加太大建造成本；
3)本发明所提出的海水提升泵替代常规机组循环水泵，也不会额外增加太大建造成本；
4)本发明所提供的方法，在满足机组冷却的基础上，具有储能功能，在一定程度上平抑了机组的峰谷负荷；
5)本发明所提供的方法，通过海水自流发电，可以使循环水系统的耗电量大大降低；
6)本发明所提供的方法通过高位海水自流为凝汽器提供冷却，运行更加平稳，有利于机组的安全运行；
7)本发明提供的方法，从大海取水可以断续进行，为处理海生物侵袭及消缺提供了时间窗口，减少因此而造成停机次数；
8)本发明所提供的高位蓄水池的蓄水，可以成为电厂消防水的备用水源，在火灾引起全厂失电的恶行事故下，通过自流的方式为电厂提供消防水源，这一点对于核电厂的意义更加重大。
附图说明
图1为本发明一种具有储能功能的循环冷却水的系统的结构框图。
附图标记说明：
1-取水口，2-第一水轮发电机，3-水轮发电机排水池，4-海水提升泵，5-高位蓄水池，6-凝汽器换热管，7-第二水轮发电机，8-凝汽器换热管最上方，9-海平面，10-排水口。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，包括取水口1、第一水轮发电机2、水轮发电机排水池3、海水提升泵4、高位蓄水池5、凝汽器换热管6、第二水轮发电机7和排水口10。
其中，取水口1的最高点低于海平面9历史低潮位，其出口接在第一水轮发电机2的入口，第一水轮发电机2的出口接在水轮发电机排水池3的入口，水轮发电机排水池3的出口接在海水提升泵4的入口，第一水轮发电机2、水轮发电机排水池3和海水提升泵4的海拔高度均低于取水口1，海水提升泵4的出口接在高位蓄水池5的入口，高位蓄水池5的出口接在凝汽器换热管6的入口，高位蓄水池5的底部高于凝汽器换热管最上方8，凝汽器换热管6的最高点低于凝汽器换热管最上方8，凝汽器换热管6的出口接在包括第二水轮发电机7的入口，第二水轮发电机7的出口接在排水口10的入口，排水口10的海拔低于海平面9，第二水轮发电机7的最低点高于海平面9历史最高潮位，第二水轮发电机7的最高点低于凝汽器换热管6的最低点。
第一水轮发电机2、水轮发电机排水池3和海水提升泵4在电厂负挖处理地基时布置在地基最低处其中。
水轮发电机排水池3容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均高峰负荷小时数来配置，以使第一水轮发电机2在高峰负荷时发电，并能够在高峰负荷将水轮发电机排水池3蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
高位蓄水池5布置在电厂高位置，比如电厂建筑物顶部或电厂周围的山坡上，高位蓄水池5的容积按照大于电厂机组24小时循环冷却水量设计。
海水提升泵4的容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均低谷负荷小时数来配置，以使海水提升泵4能够在低谷负荷将高位蓄水池5蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
本发明提供的一种具有储能功能的循环冷却水的方法，包括：
在用电高峰期，海水从取水口1在重力作用下进入第一水轮发电机2，冲转第一水轮发电机2发电，第一水轮发电机2的排水进入到水轮发电机排水池3中蓄水；
在用电低谷期，海水提升泵4消耗电量，将水轮发电机排水池3中的海水提升到高位蓄水池5中；
高位蓄水池5中的海水，在重力作用下流经凝汽器换热管6，为机组提供循环冷却水需求；
从凝汽器换热管6出来的海水，进一步冲转第二水轮发电机7发电；
从第二水轮发电机7排出的海水经排水口10排入大海。
实施例
沿海电厂，利用海水做循环冷却水，4台1000MW的发电机组，消耗功率为3万千瓦，一天耗电量约72万度电。
利用该发明提出的方案，在填海造地过程中，在地下150m形成了60万立方米的下部蓄水池(水轮发电机排水池)，利用周围150m到170m的山地，修建了60万立方米上部蓄水池(高位蓄水池)，由此所构建的抽水蓄能电站，每天用电低谷期8个小时可消耗32万度电，将上部水池水蓄满，供机组冷却用水，上部水池的水流向大海过程中可发电12万度。每天用电高峰期，从大海向下部水池蓄水，16小时可将下部水池蓄满，发电12万度。发电与耗电相抵，每天实际消耗低谷电量约8万度电，满足了机组冷却需求，同时具有削峰填谷的储能效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，包括取水口(1)、第一水轮发电机(2)、水轮发电机排水池(3)和海水提升泵(4)；
取水口(1)的最高点低于海平面(9)历史低潮位，其出口接在第一水轮发电机(2)的入口，第一水轮发电机(2)的出口接在水轮发电机排水池(3)的入口，水轮发电机排水池(3)的出口接在海水提升泵(4)的入口，第一水轮发电机(2)、水轮发电机排水池(3)和海水提升泵(4)的海拔高度均低于取水口(1)。
2.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，第一水轮发电机(2)、水轮发电机排水池(3)和海水提升泵(4)在电厂负挖处理地基时布置在地基最低处。
3.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，水轮发电机排水池(3)容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均高峰负荷小时数来配置，以使第一水轮发电机(2)在高峰负荷时发电，并能够在高峰负荷将水轮发电机排水池(3)蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
4.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，还包括高位蓄水池(5)和凝汽器换热管(6)；
海水提升泵(4)的出口接在高位蓄水池(5)的入口，高位蓄水池(5)的出口接在凝汽器换热管(6)的入口，高位蓄水池(5)的底部高于凝汽器换热管最上方(8)，凝汽器换热管(6)的最高点低于凝汽器换热管最上方(8)。
5.根据权利要求4所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，高位蓄水池(5)布置在电厂高位置，高位蓄水池(5)的容积按照大于电厂机组24小时循环冷却水量设计。
6.根据权利要求4所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，海水提升泵(4)的容量按照机组24小时循环冷却水量除以电厂平均低谷负荷小时数来配置，以使海水提升泵(4)能够在低谷负荷将高位蓄水池(5)蓄满水，满足机组24小时循环冷却水需求量。
7.根据权利要求4所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，其特征在于，还包括第二水轮发电机(7)和排水口(10)；
凝汽器换热管(6)的出口接在包括第二水轮发电机(7)的入口，第二水轮发电机(7)的出口接在排水口(10)的入口，排水口(10)的海拔低于海平面(9)，第二水轮发电机(7)的最低点高于海平面(9)历史最高潮位，第二水轮发电机(7)的最高点低于凝汽器换热管(6)的最低点。
8.一种具有储能功能的循环冷却水的方法，其特征在于，该方法基于权利要求7所述的一种具有储能功能的循环冷却水的系统，包括：
在用电高峰期，海水从取水口(1)在重力作用下进入第一水轮发电机(2)，冲转第一水轮发电机(2)发电，第一水轮发电机(2)的排水进入到水轮发电机排水池(3)中蓄水；
在用电低谷期，海水提升泵(4)消耗电量，将水轮发电机排水池(3)中的海水提升到高位蓄水池(5)中；
高位蓄水池(5)中的海水，在重力作用下流经凝汽器换热管(6)，为机组提供循环冷却水需求；
从凝汽器换热管(6)出来的海水，进一步冲转第二水轮发电机(7)发电；
从第二水轮发电机(7)排出的海水经排水口(10)排入大海。
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