CN217107146U - 火电换热熔融盐储能黑启动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型火电换热熔融盐储能黑启动系统，包括：火力发电厂用单元，换热熔融盐发电、供汽单元，以及黑启动厂用负荷单元；所述火力发电厂用单元中汽轮机中压缸出气通过中压出气阀连接有所述换热熔融盐加热单元中液态熔融盐低温罐，所述换热熔融盐发电、供汽单元中背压发电并网开关连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段，所述黑启动厂用负荷单元中各类负荷连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段。本实用新型加热所述换热熔融盐发电、供汽单元中液态熔融盐是通过所述火力发电厂用单元汽轮机中压缸出气实现，只牵扯到热交换，没有能量损耗，供热更加高效。
Description
技术领域
本实用新型涉及火电换热熔融盐储能黑启动系统，具体涉及构造火电换热熔融盐储能黑启动系统。
背景技术
近年来，随着储能产业的发展，多种新型储能技术不断突破，在越来越多的场景实现示范应用，主要有储热技术、氢储能技术、电磁储能和飞轮储能等。储热技术属于能量型储能技术，能量密度高、成本低、寿命长、利用方式多样、综合热利用效率高，在可再生能源消纳、清洁供暖及太阳能光热电站储能系统应用领域均可发挥较大作用。近年来，备受关注的储热技术主要有熔融盐储热技术和高温相变储热技术。熔融盐储热技术的主要优点是规模大，方便配合常规燃气机使用，主要应用于大型塔式光热发电系统和槽式光热发电系统。
黑启动(Black-start)，是指当某电力系统因故障导致系统内的电源全部退出运行，处于全“黑”状态时，在不依赖其他系统的外来启动电源的情况下，首先启动本系统内具有自启动能力的机组、实现小范围的供电，再去带动其他无自启动能力的机组逐步启动、恢复供电，随着系统内恢复供电范围的逐渐扩大，最终实现整个系统的恢复正常。
实用新型内容
本实用新型提出火电换热熔融盐储能黑启动系统，构造火电换热熔融盐储能黑启动系统，储存在低温罐的液态熔融盐通过火电中压缸出气加热，形成高温液态熔融盐储存在高温罐内，高温液态熔融盐通过热驱动装置进入盐-水换热器，将通过升压泵加压至1.2MPa的除氧水加热至260℃水蒸气。
当火电机组正常运行，低温液态熔融盐实时通过火电中压缸出气加热，除氧水通过盐- 水换热器加热至260℃水蒸气推动背压气轮机旋转带动背压发电机旋转，发出的电并入火电机组厂用段。火电机组6.3kV厂用电及6.3kV/400V降压变向熔盐加热装置供电。
当全网失电火电停机，储存在液态熔融盐高温罐里的高温液态熔融盐可以持续2h加热除氧水，形成260℃水蒸气，推动背压气轮机旋转带动背压发电机旋转，背压发电机发电传输至火电厂用电系统，按照火电启机必须运行的负荷顺序，即一类负荷、二类负荷、三类负荷先后恢复供电，供电给必要的例如：燃料供给、冷却系统、直流系统、事故照明、励磁系统负荷，最终靠背压机发电最终实现火电机组黑启动。最终依靠换热熔融盐储能实现火电机组黑启动。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案来实现：
火电换热熔融盐储能黑启动系统，包括：火力发电厂用单元，换热熔融盐发电、供汽单元，以及黑启动厂用负荷单元；
所述火力发电厂用单元中汽轮机中压缸出气通过中压出气阀连接有所述换热熔融盐加热单元中液态熔融盐低温罐，所述换热熔融盐发电、供汽单元中背压发电并网开关连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段，所述黑启动厂用负荷单元中各类负荷连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段。
本实用新型进一步的改进在于，所述火力发电厂用单元包括：火电汽轮机、火电汽轮机中压缸中出气阀、火电发电机、20kV变6.3kV高厂变、6.3kV厂用母线联络开关和6.3kV厂用母线；
所述火电汽轮机通过蒸气管道连接所述发电机，所述火电汽轮机中压缸出气连接有所述火电汽轮机中压缸中出气阀，所述火电汽轮机旋转带动所述火电发电机转子旋转，所述火电发电机转子通过励磁产生旋转磁场，在所述火电发电机定子产生交流电，所述火电发电机出口连接有所述20kV变6.3kV高厂变高压侧，所述6.3kV厂用母线通过所述6.3kV厂用母线联络开关连接至所述20kV变6.3kV高厂变低压侧。
本实用新型进一步的改进在于，所述换热熔融盐加热单元包括：液态熔融盐低温罐、高温液态熔融盐进水阀、液态熔融盐高温罐、高温液态熔融盐热驱动装置、盐-水换热器、除氧水升压泵、除氧水进水阀、工业用除氧水、厂外用气设备进气阀、厂外用气设备、背压气轮机进气阀、背压气轮机、背压发电机、背压发电机升压变和背压发电机并网开关；
所述液态熔融盐低温罐通过所述中压缸中出气阀连接所述火电汽轮机，通过闭合所述中压缸出气阀，实现所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐加热，所述液态熔融盐高温罐通过所述高温液态熔融盐进水阀与所述液态熔融盐低温罐相连，通过闭合所述高温液态熔融盐进水阀，加热后的高温液态熔融盐加热进入所述液态熔融盐高温罐里进行保存，实现热量存储，所述液态熔融盐高温罐里的液态高温熔融盐通过所述热驱动装置进入所述盐-水换热器，所述工业用除氧水通过所述除氧水进水阀及所述除氧水升压泵进入所述盐-水换热器形成高压除氧水，液态高温熔融盐将工业用高压除氧水加热至260℃以上，加热所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐的热量来自于所述火电汽轮机中压缸，只牵扯到热量交换，没有能量损耗，供热更加高效；
所述厂外用气设备通过所述厂外用气设备进气阀连接至所述盐-水换热器，所述背压汽轮机通过所述背压气轮机进气阀连接至所述盐-水换热器，闭合所述背压气轮机进气阀，向所述背压汽轮机供气，推动所述背压气轮机旋转，带动所述背压发电机旋转，所述背压发电机出口连接至所述背压发电机升压变低压侧，所述背压发电机升压变高压侧通过背压机并网开关连接至所述6.3kV厂用母线，经过换热的高温液态熔融盐变为低温液态熔融盐返回至所述液态熔融盐低温罐。
本实用新型进一步的改进在于，事故情况下，全网失电，火电锅炉转为热备，所述火电汽轮机无法正常加热所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐，此时断开所述厂外用气设备进气阀，保持所述背压气轮机进气阀常开。
本实用新型进一步的改进在于，所述液态熔融盐高温罐保温性能好，能够维持液体熔融盐高温状态2h以上，利用所述液态熔融盐高温罐里液态熔融盐高温余热，加热所述工业用除氧水，260℃高压水蒸气推动所述背压气轮机旋转带动所述背压发电机旋转，产生交流电并入所述6.3kV厂用母线。
本实用新型进一步的改进在于，所述黑启动厂用负荷单元包括：一类负荷并网开关、一类负荷、二类负荷并网开关、二类负荷、三类负荷并网开关、三类负荷低厂变和三类负荷；
所述一类负荷通过所述一类负荷并网开关接入所述6.3kV厂用母线，所述二类负荷通过所述二类负荷并网开关接入所述6.3kV厂用母线，所述三类负荷低厂变高压侧通过所述三类负荷并网开关连接至所述6.3kV厂用母线，所述三类负荷低厂变低压侧连接有所述三类负荷。
本实用新型进一步的改进在于，当所述背压发电机向所述6.3kV厂用母线供电时，因为所述背压发电机自身容量不大，6.3kV厂用母线电压不稳，负荷启动冲击电流，导致母线电压暂态下降，极易造成所述一类负荷、二类负荷、三类负荷无法自启动，此时所述一类负荷、二类负荷、三类负荷按照火电启机运行的负荷顺序先后恢复供电，先启动包括：一次风机、二次风机、引风机、送风机、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、给煤机、给粉机、空气预热器、增压风机、空冷岛冷却风机的所述一类负荷，再启动包括允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的所述二类负荷。
本实用新型进一步的改进在于，启动所述一类负荷和所述二类负荷能够实现火电机组黑启动，火电机组启机后，再启动所述三类负荷，最终依靠换热熔融盐储能实现火电机组黑启动。
与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益的技术效果：
1.本实用新型加热所述换热熔融盐发电、供汽单元中液态熔融盐是通过所述火力发电厂用单元汽轮机中压缸出气实现，只牵扯到热交换，没有能量损耗，供热更加高效。
2.本实用新型加热所述换热熔融盐发电、供汽单元分为正常状态和事故状态，正常情况下，所述换热熔融盐发电、供汽单元中背压气轮机高温、高压水蒸气来自于所述火力发电厂用单元中汽轮机中压缸，背压气轮机带动背压发电机旋转，产生电能通过升压变并入所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用母线。
3.本实用新型提出当全网失电火电停机，储存在所述换热熔融盐发电、供汽单元中液态熔融盐高温罐里的高温液态熔融盐可以持续2h加热除氧水，形成260℃水蒸气，推动背压气轮机旋转带动背压发电机旋转，背压发电机发电传输至火电厂用电系统，按照火电启机必须运行的负荷顺序，即一类负荷、二类负荷、三类负荷先后恢复所述黑启动厂用负荷单元中各类负荷供电，供电给必要的例如：燃料供给、冷却系统、直流系统、事故照明、励磁系统负荷，最终靠背压机发电最终实现火电机组黑启动。最终依靠换热熔融盐储能实现火电机组黑启动。
4.本实用新型提出正常情况下，所述换热熔融盐发电、供汽单元可以实现向厂外用气单元供工业水蒸气，提升电厂经济性。
5.本实用新型提出正常情况下，储存在液体熔融盐储存罐里的熔融盐温度区间广泛，可以吸收大规模热量，进而实现火力发电厂用单元中压缸出气更进一步降低与利用，进一步挖掘火电机组深度调峰能力。
附图说明
图1为火电换热熔融盐储能黑启动系统图。
附图标记说明：
1—火力发电厂用单元；2—换热熔融盐发电、供汽单元；3—黑启动厂用负荷单元。1-1—火电汽轮机；1-2—火电汽轮机中压缸中出气阀；1-3—火电发电机；1-4—20kV变6.3kV高厂变；1-5—6.3kV厂用母线联络开关；1-6—6.3kV厂用母线；2-1—液态熔融盐低温罐；2-2—高温液态熔融盐进水阀；2-3—液态熔融盐高温罐；2-4—高温液态熔融盐热驱动装置；2-5—盐-水换热器；2-6—除氧水升压泵；2-7—除氧水进水阀；2-8—工业用除氧水；2-9—厂外用气设备进气阀；2-10—厂外用气设备；2-11—背压气轮机进气阀；2-12—背压气轮机；2-13—背压发电机；2-14—背压发电机升压变；2-15—背压发电机并网开关；3-1—一类负荷并网开关；3-2—一类负荷；3-3—二类负荷并网开关；3-4—二类负荷；3-5—三类负荷并网开关；3-6—三类负荷低厂变；3-7—三类负荷。
具体实施方式
下面通过附图，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型提供的火电换热熔融盐储能黑启动系统，包括：火力发电厂用单元1，换热熔融盐发电、供汽单元2，以及黑启动厂用负荷单元3；所述火力发电厂用单元 1中汽轮机中压缸出气通过中压出气阀连接有所述换热熔融盐加热单元2中液态熔融盐低温罐，所述换热熔融盐发电、供汽单元2中背压发电并网开关连接至所述火力发电厂用单元1 中6.3kV厂用段，所述黑启动厂用负荷单元3中各类负荷连接至所述火力发电厂用单元1中 6.3kV厂用段。
所述火力发电厂用单元1包括：火电汽轮机1-1、火电汽轮机中压缸中出气阀1-2、火电发电机1-3、20kV变6.3kV高厂变1-4、6.3kV厂用母线联络开关1-5和6.3kV厂用母线1-6。
所述换热熔融盐加热单元2包括：液态熔融盐低温罐2-1、高温液态熔融盐进水阀2-2、液态熔融盐高温罐2-3、高温液态熔融盐热驱动装置2-4、盐-水换热器2-5、除氧水升压泵2-6、除氧水进水阀2-7、工业用除氧水2-8、厂外用气设备进气阀2-9、厂外用气设备2-10、背压气轮机进气阀2-11、背压气轮机2-12、背压发电机2-13、背压发电机升压变2-14和背压发电机并网开关2-15。
所述黑启动厂用负荷单元3包括：一类负荷并网开关3-1、一类负荷3-2、二类负荷并网开关3-3、二类负荷3-4、三类负荷并网开关3-5、三类负荷低厂变3-6和三类负荷3-7。
所述火电汽轮机1-1通过蒸气管道连接所述发电机1-3，所述火电汽轮机1-1中压缸出气连接有所述火电汽轮机中压缸中出气阀1-2，所述火电汽轮机1-1旋转带动所述火电发电机 1-3转子旋转，所述火电发电机1-3转子通过励磁产生旋转磁场，在所述火电发电机1-3定子产生交流电。所述火电发电机1-3出口连接有所述20kV变6.3kV高厂变1-4高压侧，所述6.3kV 厂用母线1-6通过所述6.3kV厂用母线联络开关1-5连接至所述20kV变6.3kV高厂变1-4低压侧。
所述液态熔融盐低温罐2-1通过所述中压缸中出气阀1-2连接所述火电汽轮机1-1，通过闭合所述中压缸出气阀1-2，实现所述液态熔融盐低温罐2-1里低温液态熔融盐加热，所述液态熔融盐高温罐2-3通过所述高温液态熔融盐进水阀2-2与所述液态熔融盐低温罐2-1相连，通过闭合所述高温液态熔融盐进水阀2-2，加热后的高温液态熔融盐加热进入所述液态熔融盐高温罐2-3里进行保存，实现热量存储。所述液态熔融盐高温罐2-3里的液态高温熔融盐通过所述热驱动装置2-4进入所述盐-水换热器2-5，所述工业用除氧水2-8通过所述除氧水进水阀2-7及所述除氧水升压泵2-6进入所述盐-水换热器2-5形成高压除氧水，液态高温熔融盐将工业用高压除氧水加热至260℃以上，加热所述液态熔融盐低温罐2-1里低温液态熔融盐的热量来自于所述火电汽轮机中压缸1-2，只牵扯到热量交换，没有能量损耗，供热更加高效。
所述厂外用气设备2-10通过所述厂外用气设备进气阀2-9连接至所述盐-水换热器2-5。所述背压汽轮机2-12通过所述背压气轮机进气阀2-11连接至所述盐-水换热器2-5，闭合所述背压气轮机进气阀2-11，向所述背压汽轮机2-12供气，推动所述背压气轮机2-12旋转，带动所述背压发电机2-13旋转，所述背压发电机2-13出口连接至所述背压发电机升压变2-14 低压侧，所述背压发电机升压变2-14高压侧通过背压机并网开关2-15连接至所述6.3kV厂用母线1-6。经过换热的高温液态熔融盐变为低温液态熔融盐返回至所述液态熔融盐低温罐2-1。
事故情况下，全网失电，火电锅炉转为热备，所述火电汽轮机1-1无法正常加热所述液态熔融盐低温罐2-1里低温液态熔融盐，此时断开所述厂外用气设备进气阀2-9，保持所述背压气轮机进气阀2-11常开。所述液态熔融盐高温罐2-3保温性能好，可以维持液体熔融盐高温状态2h以上，利用所述液态熔融盐高温罐2-3里液态熔融盐高温余热，加热所述工业用除氧水2-8，260℃高压水蒸气推动所述背压气轮机2-12旋转带动所述背压发电机2-13旋转，产生交流电并入所述6.3kV厂用母线1-6。
所述一类负荷3-2通过所述一类负荷并网开关3-1接入所述6.3kV厂用母线1-6，所述二类负荷3-4通过所述二类负荷并网开关3-3接入所述6.3kV厂用母线1-6，所述三类负荷低厂变3-6高压侧通过所述三类负荷并网开关3-5连接至所述6.3kV厂用母线1-6，所述三类负荷低厂变3-6低压侧连接有所述三类负荷3-7。
当所述背压发电机2-15向所述6.3kV厂用母线1-6供电时，因为所述背压发电机2-15自身容量不大，6.3kV厂用母线电压不稳，负荷启动冲击电流，导致母线电压暂态下降，极易造成所述一类负荷3-2、二类负荷3-4、三类负荷3-7无法自启动，此时所述一类负荷3-2、二类负荷3-4、三类负荷3-7需要按照火电启机必须运行的负荷顺序先后恢复供电，先启动包括：一次风机、二次风机、引风机、送风机、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、给煤机、给粉机、空气预热器、增压风机、空冷岛冷却风机等的所述一类负荷3-2，再启动包括允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的所述二类负荷3-3。启动所述一类负荷3-2和所述二类负荷3-3可以实现火电机组黑启动，火电机组启机后，再启动所述三类负荷3-7，最终依靠换热熔融盐储能实现火电机组黑启动。
Claims (8)
1.火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，包括：火力发电厂用单元，换热熔融盐发电、供汽单元，以及黑启动厂用负荷单元；
所述火力发电厂用单元中汽轮机中压缸出气通过中压出气阀连接有所述换热熔融盐加热单元中液态熔融盐低温罐，所述换热熔融盐发电、供汽单元中背压发电并网开关连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段，所述黑启动厂用负荷单元中各类负荷连接至所述火力发电厂用单元中6.3kV厂用段。
2.根据权利要求1所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，所述火力发电厂用单元包括：火电汽轮机、火电汽轮机中压缸中出气阀、火电发电机、20kV变6.3kV高厂变、6.3kV厂用母线联络开关和6.3kV厂用母线；
所述火电汽轮机通过蒸气管道连接所述发电机，所述火电汽轮机中压缸出气连接有所述火电汽轮机中压缸中出气阀，所述火电汽轮机旋转带动所述火电发电机转子旋转，所述火电发电机转子通过励磁产生旋转磁场，在所述火电发电机定子产生交流电，所述火电发电机出口连接有所述20kV变6.3kV高厂变高压侧，所述6.3kV厂用母线通过所述6.3kV厂用母线联络开关连接至所述20kV变6.3kV高厂变低压侧。
3.根据权利要求2所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，所述换热熔融盐加热单元包括：液态熔融盐低温罐、高温液态熔融盐进水阀、液态熔融盐高温罐、高温液态熔融盐热驱动装置、盐-水换热器、除氧水升压泵、除氧水进水阀、工业用除氧水、厂外用气设备进气阀、厂外用气设备、背压气轮机进气阀、背压气轮机、背压发电机、背压发电机升压变和背压发电机并网开关；
所述液态熔融盐低温罐通过所述中压缸中出气阀连接所述火电汽轮机，通过闭合所述中压缸出气阀，实现所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐加热，所述液态熔融盐高温罐通过所述高温液态熔融盐进水阀与所述液态熔融盐低温罐相连，通过闭合所述高温液态熔融盐进水阀，加热后的高温液态熔融盐加热进入所述液态熔融盐高温罐里进行保存，实现热量存储，所述液态熔融盐高温罐里的液态高温熔融盐通过所述热驱动装置进入所述盐-水换热器，所述工业用除氧水通过所述除氧水进水阀及所述除氧水升压泵进入所述盐-水换热器形成高压除氧水，液态高温熔融盐将工业用高压除氧水加热至260℃以上，加热所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐的热量来自于所述火电汽轮机中压缸，只牵扯到热量交换，没有能量损耗，供热更加高效；
所述厂外用气设备通过所述厂外用气设备进气阀连接至所述盐-水换热器，所述背压气轮机通过所述背压气轮机进气阀连接至所述盐-水换热器，闭合所述背压气轮机进气阀，向所述背压气轮机供气，推动所述背压气轮机旋转，带动所述背压发电机旋转，所述背压发电机出口连接至所述背压发电机升压变低压侧，所述背压发电机升压变高压侧通过背压机并网开关连接至所述6.3kV厂用母线，经过换热的高温液态熔融盐变为低温液态熔融盐返回至所述液态熔融盐低温罐。
4.根据权利要求3所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，事故情况下，全网失电，火电锅炉转为热备，所述火电汽轮机无法正常加热所述液态熔融盐低温罐里低温液态熔融盐，此时断开所述厂外用气设备进气阀，保持所述背压气轮机进气阀常开。
5.根据权利要求3所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，所述液态熔融盐高温罐保温性能好，能够维持液体熔融盐高温状态2h以上，利用所述液态熔融盐高温罐里液态熔融盐高温余热，加热所述工业用除氧水，260℃高压水蒸气推动所述背压气轮机旋转带动所述背压发电机旋转，产生交流电并入所述6.3kV厂用母线。
6.根据权利要求3所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，所述黑启动厂用负荷单元包括：一类负荷并网开关、一类负荷、二类负荷并网开关、二类负荷、三类负荷并网开关、三类负荷低厂变和三类负荷；
所述一类负荷通过所述一类负荷并网开关接入所述6.3kV厂用母线，所述二类负荷通过所述二类负荷并网开关接入所述6.3kV厂用母线，所述三类负荷低厂变高压侧通过所述三类负荷并网开关连接至所述6.3kV厂用母线，所述三类负荷低厂变低压侧连接有所述三类负荷。
7.根据权利要求6所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，当所述背压发电机向所述6.3kV厂用母线供电时，因为所述背压发电机自身容量不大，6.3kV厂用母线电压不稳，负荷启动冲击电流，导致母线电压暂态下降，极易造成所述一类负荷、二类负荷、三类负荷无法自启动，此时所述一类负荷、二类负荷、三类负荷按照火电启机运行的负荷顺序先后恢复供电，先启动包括：一次风机、二次风机、引风机、送风机、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、给煤机、给粉机、空气预热器、增压风机、空冷岛冷却风机的所述一类负荷，再启动包括允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的所述二类负荷。
8.根据权利要求7所述的火电换热熔融盐储能黑启动系统，其特征在于，启动所述一类负荷和所述二类负荷能够实现火电机组黑启动，火电机组启机后，再启动所述三类负荷，最终依靠换热熔融盐储能实现火电机组黑启动。
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2021
- 2021-10-26 CN CN202122589460.0U patent/CN217107146U/zh active Active
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |