CN206386991U - 热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，包括主接线系统、电蓄热系统、热网循环水系统，电蓄热系统在电厂出线母线上新增一个间隔，与降压变压器连接，降压变压器另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到电蓄热母线上；在热网循环水系统的供水侧管道设置分支管道与电蓄热装置连接，该分支管道上设置另一分支管道与暖风器连接；热网循环水系统上设置热网加热器对循环水进行加热。将固体电蓄热装置和暖风器加热系统结合起来，采用风电、光伏弃用或峰谷电量，利用电蓄热锅炉加热热网循环水和暖风器用热水，向城市外网和暖风器系统供热，实现能源梯级利用降低厂用电率，同时满足电网的深度调峰。

Description

热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统

技术领域

本实用新型涉及电力调峰领域，尤其涉及火力发电机组利用电蓄热锅炉与暖风器结合参与深度调峰。

背景技术

近年来，在我国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰电源稀缺，电网调峰与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力不足，弃风现象严重。热电联产机组“以热定电”方式运行，调峰能力仅为10%左右。调峰困难已经成为电网运行中最为突出的问题。电网调峰与火电机组供热之间的矛盾处理不好，可能影响居民冬季供暖安全，关系民生。为了满足电网调峰需求，以及电厂在激烈竞争中的生存需要，深度调峰势在必行。

火力发电机组为防止空气预热器的冷端腐蚀，一般要求在空气预热器进口冷风管道上安装空气加热系统，以提高进入空气预热器的冷风温度，可有效防止空预器堵灰和腐蚀。另外，脱硝全负荷投运要求低负荷烟气温度在320℃以上，提高空预器入口风温可以提高锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入要求。空气加热系统主要采用暖风器加热形式。

申请号为CN201620467058.1的中国专利，公开了一种用于火电厂调峰蓄热的蓄热系统，包括：锅炉、汽轮机、供热管道、蓄热装置和热用户，蓄热装置与供热管道连接，蓄热装置为直接蓄热装置或间接蓄热装置，所述蓄热装置的蓄热介质为水、蒸汽、导热油或相变蓄热材料，所述热用户为工业用户或居民采暖用户。该专利可以实现火电机组供热和发电的需求，但供热面积小，调峰能力有限，且无法解决电厂实际生产中暖风器热源的问题。

实用新型内容

本实用新型集成火电供热机组运行灵活性技术及电锅炉区域供暖技术，实现电力生产和热力生产相辅运行，显著提升热电机组的上网调峰能力，既可有效缓解可再生能源消纳困境，又有广阔的市场发展空间。

本实用新型解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，包括主接线系统、电蓄热系统、热网循环水系统，电蓄热系统在电厂出线母线上新增一个间隔，与降压变压器连接，降压变压器另一端与电蓄热装置供电母线连接，一个或多个电蓄热装置连接到电蓄热母线上；在热网循环水系统的供水侧管道设置分支管道与电蓄热装置连接，该分支管道上设置另一分支管道与暖风器连接；所述热网循环水系统上设置热网加热器对循环水进行加热。

优选的是，所述电蓄热装置包括固体式电蓄热装置。固体式电蓄热装置有足够大的蓄能系统，可以在夜间，用电低谷的时间段进行储能，而在白天，进行供暖、供能，这一优点同时解决了供暖和风电低谷消纳的问题。固体电蓄热调峰装置具有高电压、大功率、可蓄热的特点。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置包括固体式电蓄热锅炉。

上述任一方案优选的是，所述电蓄热装置依实际工程需要配套设置GIS开关设备或母线开关设备。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置电压等级范围10~66kV。

上述任一方案优选的是，所述固体式电蓄热装置功率范围10~100MW。

上述任一方案优选的是，新增间隔、降压变压器、GIS开关设备、电蓄热装置之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

上述任一方案优选的是，所述热网循环水系统包括热网供水管道、热网回水管道、热网循环泵、热网加热器、暖风器、暖风器循环泵、阀门及其连接管道。

上述任一方案优选的是，由热用户端热网回水管道回流的水经过热网循环泵增压，进入热网加热器加热，再经管道流入电蓄热装置加热。

上述任一方案优选的是，电蓄热装置内加热的循环水，一部分从电蓄热装置流出进入暖风器，对冷风进行加热，再经过暖风器循环泵加压，重新流入电蓄热装置参与水循环；另一部分从电蓄热装置流出进入热网供水管道，输送给热用户。

上述任一方案优选的是，通过电蓄热装置加热循环水，热量可以存储8~24小时。

上述任一方案优选的是，所述主接线系统包括第一发电机、第二发电机、变压器、电厂出线母线、第一出线、第二出线及连接电网。

本实用新型将固体电蓄热装置和暖风器加热系统结合起来，采用风电、光伏弃用或峰谷电量，利用电蓄热锅炉加热热网循环水和暖风器用热水，向城市外网和暖风器系统供热。实现能源梯级利用降低厂用电率，既能保市政供热能力，又满足电网的深度调峰。固体式电蓄热系统加热后循环水输送至热网加热器和暖风器，对热网循环水和进入锅炉的冷风进行加热，进入热网加热器和暖风器前设置有电动调节阀门，可以对流量进行调节。通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，也可以提高锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求。

本实用新型中，固体式电蓄热装置也可替换为液体式电蓄热装置，形成固体式电蓄热系统、液体式电蓄热系统或者液体式和固体式电蓄热混合系统。固体式电蓄热系统包括一个或多个固体式电蓄热装置及其连接电网，固体式电蓄热系统指采用固体式电蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以固体式电蓄热锅炉为主要设备，以固体作为蓄热体进行电能和热能转换。液体式电蓄热系统包括一个或多个液体式电蓄热装置及其连接电网，液体式电蓄热系统指仅采用液体式热水蓄热系统进行深度调峰的设备和系统，主要以电极式热水锅炉为主要设备，以水作为蓄热体和工质进行电能和热能转换。液体式和固体式电蓄热混合系统包括液体式电蓄热装置、固体式电蓄热装置及其连接电网，该系统采用电极式热水蓄热系统和固体式电蓄热系统相结合的系统进行深度调峰，此系统的核心设备为电极式热水锅炉和固体式电蓄热锅炉。此系统主要综合考虑了两种电锅炉各自的优点，电极式固体电蓄热锅炉电压变化平滑，对电网冲击小，而固体电蓄热锅炉蓄热能力大，占地面积小的特点。

目前每套固体电蓄热装置内部是由多组电阻丝采用串并联方式组成电加热组，该电加热组作为一个启停单元同时启同时停，启停容量最大可达到100MW，对电网造成很大的冲击，影响电网的安全运行。鉴于此种情况，本发明中采用如下几种方式解决此问题。

1、采用斜坡升压软起动器。该软起动器的主要构成是串接于电源与电蓄热装置之间的三相反并联高压晶闸管及其电子控制电路。通过控制软起动器控制其内部晶闸管的导通角，使电蓄热装置输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至升高到额定电压后起动结束。通过软启动器的逐步调压来降低电蓄热装置接入电网的冲击。

2、采用串接可变电阻降压启动方式。在电源与固体电蓄热装置之间串接一套可变电阻启动柜，该可变电阻柜可以是热变电阻或液体电阻。在固体电蓄热装置接入电网时，按预定设置阻值，无级平滑调节可变电阻的阻值，直至阻值接近为0后起动结束，从而使固体电蓄热装置的输入电压不断增加，直至达到额定电压，从而避免全压启动对电网的冲击。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型综合了电蓄热锅炉以及暖风器的特点，解决区域内电能和热能的能源需求不平衡问题，对供热需求较大地区提供更多热量，增大供热面积。

2）通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，还可以提高机组深度调峰期锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求，同时提高机组的热经济性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

附图说明

图1 为按照本实用新型的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统的一优选实施例的示意图。

图示说明：

1-降压变压器，2-电蓄热母线，3-电蓄热装置，4-热网供水管道，5-热网回水管道，6-热网循环泵，7-热网加热器，8-暖风器，9-暖风器循环泵，10-阀门，11-第二发电机，12-第一发电机，13-第一出线，14-第二出线，15-电厂出线母线，16-电蓄热系统，17-热网循环水系统，18-主接线系统。

具体实施方式

为了更进一步了解本实用新型的发明内容，下面将结合具体实施例对本实用新型作更为详细的描述，实施例只对本实用新型具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本实用新型的基础上作出的非实质性修改，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，包括主接线系统18、电蓄热系统16、热网循环水系统17，电蓄热系统16在电厂出线母线15上新增一个间隔，与降压变压器1连接，降压变压器1另一端与电蓄热装置3供电母线连接，一个或多个电蓄热装置3连接到电蓄热母线2上；在热网循环水系统17的供水侧管道设置分支管道与电蓄热装置3连接，该分支管道上设置另一分支管道与暖风器8连接；所述热网循环水系统17上设置热网加热器7对循环水进行加热。

在本实施例中，所述电蓄热装置3包括固体式电蓄热装置。固体式电蓄热装置有足够大的蓄能系统，可以在夜间，用电低谷的时间段进行储能，而在白天，进行供暖、供能，这一优点同时解决了供暖和风电低谷消纳的问题。固体电蓄热调峰装置具有高电压、大功率、可蓄热的特点。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置包括固体式电蓄热锅炉。

在本实施例中，所述电蓄热装置3依实际工程需要配套设置GIS开关设备或母线开关设备。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置电压等级范围10~66kV。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置功率范围10~100MW。

在本实施例中，新增间隔、降压变压器1、GIS开关设备、电蓄热装置3之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

在本实施例中，所述热网循环水系统包括热网供水管道4、热网回水管道5、热网循环泵6、热网加热器7、暖风器8、暖风器循环泵9、阀门10及其连接管道。

在本实施例中，白天用电量大时，电蓄热装置3供能，由热用户端热网回水管道5回流的水经过热网循环泵6增压，进入热网加热器7加热，再经管道流入电蓄热装置3加热。

在本实施例中，电蓄热装置内加热的循环水，一部分从电蓄热装置3流出进入暖风器8，对冷风进行加热，再经过暖风器循环泵9加压，重新流入电蓄热装置3参与水循环；另一部分从电蓄热装置3流出进入热网供水4管道，输送给热用户。

在本实施例中，通过电蓄热装置3加热循环水，热量可以存储8~24小时。

在本实施例中，所述主接线系统包括第一发电机12、第二发电机11、变压器、电厂出线母线15、第一出线13、第二出线14及连接电网。

本实用新型将固体电蓄热装置和暖风器加热系统结合起来，采用风电、光伏弃用或峰谷电量，利用电蓄热装置加热热网循环水和暖风器用热水，向城市外网和暖风器系统供热。实现能源梯级利用降低厂用电率，既能保市政供热能力，又满足电网的深度调峰。固体式电蓄热系统加热后循环水输送至热网加热器和暖风器，对热网循环水和进入锅炉的冷风进行加热，进入热网加热器和暖风器前设置有电动调节阀门，可以对流量进行调节。通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，也可以提高锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型综合了电蓄热锅炉以及暖风器的特点，解决区域内电能和热能的能源需求不平衡问题，对供热需求较大地区提供更多热量，增大供热面积。

2）通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，还可以提高机组深度调峰期锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求，同时提高机组的热经济性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

实施例2

如图1所示，一种热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，包括主接线系统18、电蓄热系统16、热网循环水系统17，电蓄热系统16在电厂出线母线15上新增一个间隔，与降压变压器1连接，降压变压器1另一端与电蓄热装置3供电母线连接，一个或多个电蓄热装置3连接到电蓄热母线2上；在热网循环水系统17的供水侧管道设置分支管道与电蓄热装置3连接，该分支管道上设置另一分支管道与暖风器8连接；所述热网循环水系统17上设置热网加热器7对循环水进行加热。

在本实施例中，所述电蓄热装置3包括固体式电蓄热装置。固体式电蓄热装置有足够大的蓄能系统，可以在夜间，用电低谷的时间段进行储能，而在白天，进行供暖、供能，这一优点同时解决了供暖和风电低谷消纳的问题。固体电蓄热调峰装置具有高电压、大功率、可蓄热的特点。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置包括固体式电蓄热锅炉。

在本实施例中，所述电蓄热装置3依实际工程需要配套设置GIS开关设备或母线开关设备。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置电压等级范围10~66kV。

在本实施例中，所述固体式电蓄热装置功率范围10~100MW。

在本实施例中，新增间隔、降压变压器1、GIS开关设备、电蓄热装置3之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

在本实施例中，所述热网循环水系统包括热网供水管道4、热网回水管道5、热网循环泵6、热网加热器7、暖风器8、暖风器循环泵9、阀门10及其连接管道。

在本实施例中，由热用户端热网回水管道5回流的水经过热网循环泵6增压，进入热网加热器7加热，夜间用电低谷时，电蓄热装置储能，只有很少比例的循环水经管道流入电蓄热装置3加热，大部分水直接流经热网供水管道4输送给用户。

在本实施例中，夜间用电低谷时，电蓄热装置内加热的循环水量较少，优先满足暖风器用热需求，水从电蓄热装置3流出进入暖风器8，对冷风进行加热，再经过暖风器循环泵9加压，重新流入电蓄热装置3参与水循环。

在本实施例中，通过电蓄热装置3加热循环水，热量可以存储8~24小时。

在本实施例中，所述主接线系统包括第一发电机12、第二发电机11、变压器、电厂出线母线15、第一出线13、第二出线14及连接电网。

本实用新型将固体电蓄热装置和暖风器加热系统结合起来，采用风电、光伏弃用或峰谷电量，利用电蓄热装置加热热网循环水和暖风器用热水，向城市外网和暖风器系统供热。实现能源梯级利用降低厂用电率，既能保市政供热能力，又满足电网的深度调峰。固体式电蓄热系统加热后循环水输送至热网加热器和暖风器，对热网循环水和进入锅炉的冷风进行加热，进入热网加热器和暖风器前设置有电动调节阀门，可以对流量进行调节。通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，也可以提高锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型综合了电蓄热锅炉以及暖风器的特点，解决区域内电能和热能的能源需求不平衡问题，对供热需求较大地区提供更多热量，增大供热面积。

2）通过暖风器加热空预器冷风，提高了冷风温度，既减少了空预器堵灰和腐蚀的几率，还可以提高机组深度调峰期锅炉排烟温度，满足脱硝全负荷投入的要求，同时提高机组的热经济性。

3）最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，包括主接线系统（18）、电蓄热系统（16）、热网循环水系统（17），其特征在于：电蓄热系统（16）在电厂出线母线（15）上新增一个间隔，与降压变压器（1）连接，降压变压器（1）另一端与电蓄热装置（3）供电母线连接，一个或多个电蓄热装置（3）连接到电蓄热母线（2）上；在热网循环水系统（17）的供水侧管道设置分支管道与电蓄热装置（3）连接，该分支管道上设置另一分支管道与暖风器连接；所述热网循环水系统（17）上设置热网加热器（7）对循环水进行加热。

2.根据权利要求1所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述电蓄热装置（3）包括固体式电蓄热装置。

3.根据权利要求2所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述固体式电蓄热装置包括固体式电蓄热锅炉。

4.根据权利要求2所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述电蓄热装置（3）依实际工程需要配套设置GIS开关设备或母线开关设备。

5.根据权利要求2所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述固体式电蓄热装置电压等级范围10~66kV。

6.根据权利要求2所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述固体式电蓄热装置功率范围10~100MW。

7.根据权利要求1~6所述任意一项的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：新增间隔、降压变压器（1）、GIS开关设备、电蓄热装置（3）之间依实际工程需要采用钢芯铝绞线或电缆连接。

8.根据权利要求1所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述热网循环水系统（17）包括热网供水管道（4）、热网回水管道（5）、热网循环泵（6）、热网加热器（7）、暖风器（8）、暖风器循环泵（9）、阀门（10）及其连接管道。

9.根据权利要求8所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：由热用户端热网回水管道（5）回流的水经过热网循环泵（6）增压，进入热网加热器（7）加热，再经管道流入电蓄热装置（3）加热。

10.根据权利要求8所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：电蓄热装置（3）内加热的循环水，一部分从电蓄热装置（3）流出进入暖风器（8），对冷风进行加热，再经过暖风器循环泵（9）加压，重新流入电蓄热装置（3）参与水循环；另一部分从电蓄热装置（3）流出进入热网供水管道（4），输送给热用户。

11.根据权利要求9所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：通过电蓄热装置（3）加热循环水，热量可以存储8~24小时。

12.根据权利要求1所述的热网与暖风器结合的固体电蓄热装置深度调峰系统，其特征在于：所述主接线系统包括第一发电机（12）、第二发电机（11）、变压器、电厂出线母线（15）、第一出线（13）、第二出线（14）及连接电网。