| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411869677.9 | 申请日 | 2024-12-18 |
| 公开(公告)号 | CN119686830A | 公开(公告)日 | 2025-03-25 |
| 申请人 | 国网河南省电力公司电力科学研究院; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 李玲; 夏大伟; 张步庭; 陈二强; 张少锋; 李敏; 张小科; 刘静宇; 王放放; 刘恪; | 第一发明人 | 李玲 |
| 权利人 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：河南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：河南省郑州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：河南省郑州市二七区嵩山南路85号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：450052 |
| 主IPC国际分类 | F01K11/02 | 所有IPC国际分类 | F01K11/02 ; F01K13/00 ; F01K17/02 ; F24D18/00 ; F24D11/02 ; F22B33/18 ; F24D101/10 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 5 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京知己知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 唐金欣; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 梯级 加热热网 水 的卡诺 电池 系统及其运行方法，属于卡诺电池系统技术领域，该系统包括 汽轮机 发电系统、热网水加热系统、电转热系统和储罐蓄、放热系统。本发明基于传统的卡诺电池系统，在储罐系统储热部分增设热网换热器，以此来扩大系统的热电负荷特性区间，增加系统运行灵活性。同时也可减少新 能源 场站的弃电，增加新能源的上网率。此外，通过加热热网水来降低储热介质进入热源换热器的 温度 ，来提升系统的COP和往返效率；热网水也因梯级加热系统而减少了换 热损失 ，提高能源利用率。本发明较传统的卡诺电池系统，拥有更高的效率和更低的 煤 耗量，可为煤电低 碳 灵活转型提供理论参考和技术转型。 | ||
| 权利要求 | 1.一种梯级加热热网水的卡诺电池系统，其特征在于：包括汽轮机发电系统、热网水加热系统、电转热系统和储罐蓄放热系统； |
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| 说明书全文 | 梯级加热热网水的卡诺电池系统及其运行方法技术领域[0001] 本发明涉及卡诺电池系统技术领域，具体是一种梯级加热热网水的卡诺电池系统及其运行方法。 背景技术[0002] 新能源发电已经成为未来能源战略的重要发展方向，但由于新能源具有间歇性和波动性，其大规模并网存在较大困难，进而带来了电网对调节电源的迫切需求。而当前我国火电机组仍占电源主体地位，但受自身结构特点的限制，调节能力十分有限。因此，实现热电解耦，提升热电联产机组的低碳运行灵活性是构建以清洁能源为主体的新型电力系统的关键。 [0003] 卡诺电池，又名热泵储电技术，由电转热、储热和热转电三部分组成。面向火电厂改造的熔盐卡诺电池储能系统，即保留原有的发电循环作为热转电部分，新增电加热或逆向动力循环等作为电转热部分，同时引入低成本的熔盐储热作为大规模储电部分。因改造的熔盐卡诺电池储能系统利用了现有的燃煤电厂，故减少了工程的前期投资成本，这种极具潜力的储能系统有望成为大规模电力存储的新型储能系统，促进电力系统对可再生能源发电的规模化消纳。 [0004] 而根据已有的相关文献记载，卡诺电池系统虽然可以将弃电量转化为热能加以利用，但并未实质性地提高新能源发电上网率，同时由于设备本身的局限性，其电‑电转换效率较低，远没有直接使用划算。此外，当卡诺电池的热转电系统为典型的朗肯循环热电联产机组时，其释能阶段多为替代锅炉的方案，此方案虽然可以减少煤耗量，却无法解决热电耦合性强的问题。 发明内容[0005] 有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种梯级加热热网水的卡诺电池系统及其运行方法。 [0007] 汽轮机发电系统包括锅炉，锅炉过热器出口与第一混合阀的入口连接，第一混合阀的另一入口与辅过热器的冷源出口连接，第一混合阀的出口与高压缸入口连接，高压缸出口与第二分流阀的入口连接，第二分流阀的出口分别与辅再热器的冷源入口和锅炉的再热器入口连接，第二混合阀的入口分别与辅再热器的冷源出口和锅炉的再热器出口连接，第二混合阀的出口与中压缸的入口连接，中压缸的出口分别与除氧器的蒸汽入口和第四分流阀的入口连接，第四分流阀的出口分别与低压缸的入口和热网加热器的热源入口连接，低压缸出口与凝汽器的入口连接，凝汽器的出口与第二给水泵的入口连接，第二给水泵的出口与除氧器的给水入口连接，除氧器的出口与第一给水泵的入口连接，第一给水泵的出口与第三分流阀的入口连接，第三分流阀的出口分别与锅炉给水入口和预热器的冷源入口连接；高压缸、中压缸、低压缸和发电机同轴连接； [0008] 热网水加热系统包括加热器，加热器的冷源入口与热网回水连接，加热器的冷源出口与热网加热器的冷源入口连接，热网加热器的冷源出口与热网连接；热网加热器的热源出口与凝汽器的热井连接； [0009] 电转热系统包括压缩机，压缩机的入口与回热换热器的冷源出口连接，压缩机的出口与热源换热器的热源入口连接，热源换热器的热源出口与回热换热器的热源入口连接，回热换热器的热源出口与辅助汽轮机的入口连接，辅助汽轮机的出口与冷源换热器的冷源入口连接，冷源换热器的冷源出口与回热换热器的冷源入口连接； [0010] 储罐蓄放热系统包括高温储罐，高温储罐的出口与第二熔盐循环泵的入口连接，第二熔盐循环泵的出口与第一分流阀的入口连接，第一分流阀的出口分别与辅过热器和辅再热器的热源入口连接，混合阀的入口分别与辅过热器和辅再热器的热源出口连接，混合阀的出口与蒸发器的热源入口连接，蒸发器的热源出口与预热器的热源入口连接，预热器的热源出口与第一节流阀的入口连接，第一节流阀的出口与低温储罐的入口连接，预热器的冷源出口与蒸发器的冷源入口连接，蒸发器的冷源出口与辅过热器的冷源入口连接；低温储罐的出口与第一熔盐循环泵的入口连接，第一熔盐循环泵的出口与加热器的热源入口连接，加热器的热源出口与热源换热器的冷源入口连接，热源换热器的冷源出口与第二节流阀的入口连接，第二节流阀的出口与高温储罐的入口连接。 [0011] 进一步地，电转热系统中，压缩机的电量由辅助汽轮机、火电厂的过裕电量和新能源场站的弃电提供。 [0012] 进一步地，热网水加热系统中，加热的热网水的质量流量由低温储罐流向高温储罐的工质质量流量和第四分流阀分流的中压缸排汽量来确定。 [0014] 进一步地，梯级加热热网水的卡诺电池系统的运行方法，包括：当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄热状态时，热网水先进入加热器进行加热，随后通过中压缸排汽加热至指定温度；当没有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于放热状态时，热网水不进入加热器，直接通过中压缸排汽加热至指定温度；当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄、放热联合运行状态时，热网水先进入加热器进行加热，随后通过中压缸排汽加热至指定温度。 [0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0016] 本发明在传统面向火电厂的熔盐卡诺电池系统的基础上，在储罐系统储热部分增设热网换热器，以此来扩大系统的热电负荷特性区间，增加系统运行灵活性。同时也可减少新能源场站的弃电，增加新能源的上网率。此外，通过加热热网水来降低储热介质进入热源换热器的温度，来提升系统的COP和往返效率；热网水也因梯级加热系统而减少了换热损失，提高能源利用率。附图说明 [0017] 图1是本发明梯级加热热网水的卡诺电池系统结构示意图； [0018] 图2是本发明当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄热状态时系统结构示意图； [0019] 图3是本发明当无弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于放热状态时系统结构示意图； [0020] 图4是本发明当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄、放热联合运行状态时系统结构示意图； [0021] 图中：1‑压缩机，2‑热源换热器，3‑回热换热器，4‑冷源换热器，5‑加热器，6‑辅助汽轮机，7‑第一熔盐循环泵，8‑低温储罐，9‑发电机，10‑第一节流阀，11‑预热器，12‑蒸发器，13‑混合阀，14‑辅过热器，15‑第二节流阀，16‑高温储罐，17‑第二熔盐循环泵，18‑第一分流阀，19‑辅再热器，20‑第一混合阀，21‑第二分流阀，22‑锅炉，23‑第三分流阀，24‑第一给水泵，25‑除氧器，26‑高压缸，27‑第二混合阀，28‑第四分流阀，29‑中压缸，30‑低压缸，31‑热网加热器，32‑凝汽器，33‑第二给水泵。 具体实施方式[0022] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0023] 实施例：参照图1，一种梯级加热热网水的卡诺电池系统，包括汽轮机发电系统、热网水加热系统、电转热系统和储罐蓄放热系统。 [0024] 汽轮机发电系统包括锅炉22，锅炉22过热器出口与第一混合阀20的入口连接，第一混合阀20的另一入口与辅过热器14的冷源出口连接，第一混合阀20的出口与高压缸26入口连接，高压缸26出口与第二分流阀21的入口连接，第二分流阀21的出口分别与辅再热器19的冷源入口和锅炉22的再热器入口连接，第二混合阀27的入口分别与辅再热器19的冷源出口和锅炉22的再热器出口连接，第二混合阀27的出口与中压缸29的入口连接，中压缸29的出口分别与除氧器25的蒸汽入口和第四分流阀28的入口连接，第四分流阀28的出口分别与低压缸30的入口和热网加热器31的热源入口连接，低压缸30出口与凝汽器32的入口连接，凝汽器32的出口与第二给水泵33的入口连接，第二给水泵33的出口与除氧器25的给水入口连接，除氧器25的出口与第一给水泵24的入口连接，第一给水泵24的出口与第三分流阀23的入口连接，第三分流阀23的出口分别与锅炉22给水入口和预热器11的冷源入口连接；高压缸26、中压缸29、低压缸30和发电机9同轴连接； [0025] 热网水加热系统包括加热器5，加热器5的冷源入口与热网回水连接，加热器5的冷源出口与热网加热器31的冷源入口连接，热网加热器31的冷源出口与热网连接；热网加热器31的热源出口与凝汽器32的热井连接； [0026] 电转热系统包括压缩机1，压缩机1的入口与回热换热器3的冷源出口连接，压缩机1的出口与热源换热器2的热源入口连接，热源换热器2的热源出口与回热换热器3的热源入口连接，回热换热器3的热源出口与辅助汽轮机6的入口连接，辅助汽轮机6的出口与冷源换热器4的冷源入口连接，冷源换热器4的冷源出口与回热换热器3的冷源入口连接； [0027] 储罐蓄放热系统包括高温储罐16，高温储罐16的出口与第二熔盐循环泵17的入口连接，第二熔盐循环泵17的出口与第一分流阀18的入口连接，第一分流阀18的出口分别与辅过热器14和辅再热器19的热源入口连接，混合阀13的入口分别与辅过热器14和辅再热器19的热源出口连接，混合阀13的出口与蒸发器12的热源入口连接，蒸发器12的热源出口与预热器11的热源入口连接，预热器11的热源出口与第一节流阀10的入口连接，第一节流阀 10的出口与低温储罐8的入口连接，预热器11的冷源出口与蒸发器12的冷源入口连接，蒸发器12的冷源出口与辅过热器14的冷源入口连接；低温储罐8的出口与第一熔盐循环泵7的入口连接，第一熔盐循环泵7的出口与加热器5的热源入口连接，加热器5的热源出口与热源换热器2的冷源入口连接，热源换热器2的冷源出口与第二节流阀15的入口连接，第二节流阀 15的出口与高温储罐16的入口连接。 [0028] 电转热系统中，压缩机1的电量由辅助汽轮机6、火电厂的过裕电量和新能源场站的弃电提供。 [0029] 热网水加热系统中，加热的热网水的质量流量由低温储罐8流向高温储罐16的工质质量流量和第四分流阀28分流的中压缸29排汽量来确定。 [0030] 电转热系统和储罐蓄放热系统中，低温储罐8中的储热介质先将热网水加热至80℃，随后储热介质再进入热源换热器2进行加热，热网水再进入热网加热器31加热至热网供水指定温度。 [0031] 梯级加热热网水的卡诺电池系统的运行方法：参照图2，当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄热状态时，热网水先进入加热器5进行加热，随后通过中压缸29排汽加热至指定温度；参照图3，当没有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于放热状态时，热网水不进入加热器5，直接通过中压缸29排汽加热至指定温度；参照图4，当有弃电进入电转热系统，且储罐蓄放热系统处于蓄、放热联合运行状态时，热网水先进入加热器5进行加热，随后通过中压缸29排汽加热至指定温度。 |
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