CN216819400U - 一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，包括电加热模块、熔盐储能模块、换热模块和新建汽轮机组，电加热模块与熔盐储能模块相连，熔盐储能模块与换热模块相连，换热模块与新建汽轮机组相连，新建汽轮机组通与现有电网相连；电加热模块还外部电力，熔盐储能模块还与现有火电机组通过熔盐管道相连；熔盐储能模块包括若干低温熔盐储罐、高温熔盐储罐、若干低温熔盐泵和高温熔盐泵，低温熔盐泵连接低温熔盐储罐和电加热模块，高温熔盐泵连接换热模块和高温熔盐储罐；系统不配置额外燃料系统，具备虚拟电厂的属性，可减少分布式电源和新能源并网对电网的冲击，提高电网稳定性和可靠性；可大量接收光伏和风电的弃光弃风电量。

Description

一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统。

背景技术

发电厂每天可以持续源源不断的发电，而用电的需求总是波动性的，一般是在白天用电需求多，晚上用电需要少，电厂为满足用电需求只能根据外部需要调整自身发电量，导致发电侧无法持续在高负荷下运行，造成运行的不经济。所以发电和用电之间有着不可调和的矛盾。随着近年来逐渐增加的风能和光伏等新能源装机以及分布式电源等接入电网，对电网的安全性和可靠性带来了严重的威胁，并且进一步增加了发电和用电间的矛盾。

在这种情况下虚拟电厂的概念应运而生，现有虚拟电厂技术主要是通过边缘智能和物联网技术，将分布式电源、储能、负荷等分散在电网的各类能源聚合和协调优化，参与电力市场和电网运行的电源协调管理，可以有效的调节各类调峰机组、各类储能设备和多种用电设备的负荷，达到按需增加负荷的目的。该技术的主要核心强调的是电网内各种负荷的优化配置，但随着我国目前用电低谷和用电高峰间的差距越来越大，仅依靠先进的控制以及优化调度方法已不能完全解决电网安全性问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中系统集成度不高的问题，提供一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，配置有大规模储能系统的虚拟电厂，为实现虚拟电厂的高度集成，满足可靠、优质、高效的电力供应提供基础。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，包括电加热模块、熔盐储能模块、换热模块和新建汽轮机组，其中：电加热模块与熔盐储能模块通过熔盐管道相连，熔盐储能模块与换热模块通过熔盐管道相连，换热模块与新建汽轮机组通过蒸汽和给水管道相连，新建汽轮机组通与现有电网通过电缆相连；电加热模块还与外界的分布式电源、电动汽车、周边光伏和风电站通过电缆相连，熔盐储能模块还与现有火电机组通过熔盐管道相连。

电加热模块包括若干串联或并联的电加热器，用于将进入熔盐储能模块的熔盐加热升温实现将电能转化为熔盐的热能。

换热模块包括若干预热器、蒸发器和过热器，预热器、蒸发器和过热器依次连接，换热器模块的热侧连接高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，换热器模块的冷侧连接新建汽轮机组，高温熔盐与给水进行换热，产生高温蒸汽进入新建汽轮机组发电，新建汽轮机组中设置回热系统，所述回热系统连接换热模块冷侧。

换热模块中还设置再热器和二级再热器，再热器和二级再热器连接，当设置再热器或二级再热器时，新建汽轮机组为再热机组。

所述分布式电源为功率为50MW以下的独立电源。

现有火电机组为300MW、600MW或者1000MW等级纯凝或供热机组。

熔盐储能模块中采用混合熔盐作为储热/换热介质。

熔盐储能模块包括若干低温熔盐储罐、高温熔盐储罐、若干低温熔盐泵和高温熔盐泵，低温熔盐泵连接低温熔盐储罐和电加热模块，低温熔盐泵用于将低温熔盐泵至电加热模块，高温熔盐泵连接换热模块和高温熔盐储罐，高温熔盐泵用于将高温熔盐泵至换热模块。

与现有技术相比本实用新型至少有四个突出的优点：

本系统不配置额外的燃料系统，具备虚拟电厂的属性，通过合理控制，有助于减少分布式电源和新能源并网对电网的冲击，提高电网的稳定性和可靠性；

本系统配置有大规模的熔盐储能系统，可大量接收光伏和风电的弃光弃风电量，大幅降低光伏和风电的弃电率；

当现有火电机组需要降负荷调峰时，可利用本系统储存部分能量，使现有火电机组维持在较高负荷，提高现有火电机组的运行效率，提高能源利用率；

本系统建有新建汽轮机组，在用电负荷高峰时，可额外为电网提供电力输出，增加电网在用电高峰的顶峰能力。

附图说明

图1为本实用新型一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统示意图。

图2本实用新型一种可行的2个电加热器并联的设置方式。

图3本实用新型一种可行的换热模块设置方式。

图4本实用新型使用再热机组作为新建汽轮机组示意图。

图中标号：1-电加热模块；2-熔盐储能模块；3-换热模块；4-新建汽轮机组；5-电网；6-分布式电源；7-电动汽车；8-光伏/风电站；9-现有火电机组；11-电加热器；31-预热器；32-蒸发器；33-过热器；34-再热器。

具体实施方式

本实用新型提供一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

本实用新型以熔盐储能为核心，通过集成电加热模块、熔盐储能模块、换热模块和发电模块，可以在电网电量过剩时，通过接收分布式电源、电动汽车、电网弃电、火电厂弃热等形式的能量，将能量转化为熔盐的热能暂时存储；在电网用电高峰期时，通过换热模块和汽轮机组，将熔盐热能转化为蒸汽的内能带动汽轮机组做功发电送至电网。

图1为本实用新型的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统示意图，所述系统包括电加热模块1、熔盐储能模块2、换热模块3和新建汽轮机组4，其中电加热模块1与熔盐储能模块2通过熔盐管道相连，熔盐储能模块2与换热模块3通过熔盐管道相连，换热模块3与新建汽轮机组4通过蒸汽和给水管道相连，新建汽轮机组4通与现有电网5通过电缆相连；电加热模块1还与外界的分布式电源6、电动汽车7、周边光伏和风电站8通过电缆相连，熔盐储能模块2还与现有火电机组9通过熔盐管道相连。

电加热模块1包括若干串联或并联的电加热器，用于将进入熔盐储能模块2的熔盐加热升温实现将电能转化为熔盐的热能。图2为一种可行的2个电加热器并联的设置方式。

换热模块3包括若干预热器31、蒸发器32和过热器33，预热器31、蒸发器32和过热器33依次连接，换热器模块的热侧连接高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，换热器模块的冷侧连接新建汽轮机组，图3为一种可行的换热模块设置方式，高温熔盐与给水进行换热，产生高温蒸汽进入新建汽轮机组发电，新建汽轮机组中设置回热系统，所述回热系统连接换热模块冷侧。

所述分布式电源为功率为50MW以下的独立电源，50MW以下的独立电源应用范围广，调度也更加灵活。

本系统能适应各个容量级别的火电机组，也能适用于供热机组中，现有火电机组9可以为300MW、600MW或者1000MW等级纯凝或供热机组。

熔盐储能模块中采用混合熔盐作为储热/换热介质；例如硝酸钾和硝酸钠或硝酸钾和亚硝酸钠为主要成分的混合物。

电加热模块1包括若干串联或并联的电加热器，通过将进入模块的熔盐加热升温实现将电能转化为熔盐的热能，可接收分布式电源6的电量、电动汽车7的反向充电电量、周边光伏和风电站8的弃光弃风电量；熔盐储能模块2包括若干低温熔盐储罐、高温熔盐储罐和若干低温熔盐泵、高温熔盐泵，通过低温熔盐泵可将熔盐泵至电加热模块，通过高温熔盐泵可将高温熔盐泵至换热模块，若干低温和高温熔盐储罐可实现不同温度熔盐的存储和循环利用；

换热模块3包括若干预热器、蒸发器和过热器，预热器、蒸发器和过热器依次连接，换热器模块的热侧连接高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，换热器模块的冷侧连接新建汽轮机组，高温熔盐与给水进行换热，产生高温蒸汽进入新建汽轮机组发电，所述回热系统连接换热模块冷侧，通过高温熔盐与给水进行换热，产生高温蒸汽进入新建汽轮机组；新建汽轮机组4包括汽轮机及其回热系统41、发电机和辅助系统，通过高温蒸汽带动汽轮机转动，通过发电机发电。

可选的，换热模块3中还设置再热器34和二级再热器，再热器34和二级再热器连接，当设置再热器34和二级再热器时，新建汽轮机组4为再热机组，如图4所示，能用于进一步提高本系统的应用范围。

本实用新型所述基于熔盐储能的虚拟电厂系统运行过程如下：

当分布式电源有富余电量时将富余电量传递至电加热模块，通过电加热器将低温熔盐加热至高温熔盐；当电动汽车有富余电量时将富余电量通过反向充电的方式将电量传递至电加热模块，通过电加热器将低温熔盐加热至高温熔盐；当光伏和风电站有弃光和弃风电量时将本需要弃掉的电量传递至电加热模块，通过电加热器将低温熔盐加热至高温熔盐；

电加热模块根据分布式电源、电动汽车和弃光弃风电量情况，启动电加热器，同时熔盐储能模块启动低温熔盐泵将低温熔盐送至电加热器中吸热，变为高温熔盐返回高温熔盐储罐；

当现有机组需要向下调峰有富余蒸汽时，通过换热将蒸汽热能转移至熔盐中，返回高温熔盐储罐；

不同来源的能量通过电加热器或换热器转换为熔盐的热能存储于高温熔盐中；

当电网需要增加负荷时，启动换热模块中的换热器，同时熔盐储能模块启动高温熔盐泵将高温熔盐送至换热模块，高温熔盐通过多个换热器将热能传递给水/蒸汽后变为低温熔盐返回低温熔盐储罐；

启动新建汽轮机组，利用蒸汽推动汽轮机组发电，满足电网的电力需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (8)

1.一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于，包括电加热模块(1)、熔盐储能模块(2)、换热模块(3)和新建汽轮机组(4)，其中：电加热模块(1)与熔盐储能模块(2)通过熔盐管道相连，熔盐储能模块(2)与换热模块(3)通过熔盐管道相连，换热模块(3)与新建汽轮机组(4)通过蒸汽和给水管道相连，新建汽轮机组(4)与现有电网(5)通过电缆相连；电加热模块(1)还与外界的分布式电源(6)、电动汽车(7)、周边光伏和风电站(8)通过电缆相连，熔盐储能模块(2)还与现有火电机组(9)通过熔盐管道相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于，电加热模块(1)包括若干串联或并联的电加热器(11)，用于将进入熔盐储能模块(2)的熔盐加热升温实现将电能转化为熔盐的热能。

3.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于，换热模块(3)包括若干预热器(31)、蒸发器(32)和过热器(33)，预热器(31)、蒸发器(32)和过热器(33)依次连接，换热器模块的热侧连接高温熔盐储罐和低温熔盐储罐，换热器模块的冷侧连接新建汽轮机组，高温熔盐与给水进行换热，产生高温蒸汽进入新建汽轮机组发电，新建汽轮机组中设置回热系统，所述回热系统连接换热模块冷侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于：换热模块(3)中还设置再热器(34)和二级再热器，再热器(34)和二级再热器连接，当设置再热器(34)或二级再热器时，新建汽轮机组(4)为再热机组。

5.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于：所述分布式电源(6)为功率为50MW以下的独立电源。

6.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于：现有火电机组(9)为300MW、600MW或者1000MW等级纯凝或供热机组。

7.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于：熔盐储能模块中采用混合熔盐作为储热/换热介质。

8.根据权利要求1所述的一种基于熔盐储能的虚拟电厂系统，其特征在于：熔盐储能模块包括若干低温熔盐储罐(21)、高温熔盐储罐(22)、若干低温熔盐泵和高温熔盐泵，低温熔盐泵连接低温熔盐储罐(21)和电加热模块(1)，低温熔盐泵用于将低温熔盐泵至电加热模块(1)，高温熔盐泵连接换热模块(3)和高温熔盐储罐(22)，高温熔盐泵用于将高温熔盐泵至换热模块(3)；低温熔盐泵还连接换热模块(3)的热侧出口。

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