本發(fā)明涉及電廠上網(wǎng)電量調(diào)整領(lǐng)域，尤其涉及火力發(fā)電廠供熱機(jī)組夏季電廠深度調(diào)峰領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在中國三北地區(qū)電力市場容量富裕，燃機(jī)、抽水蓄能等可調(diào)峰電源稀缺，電網(wǎng)調(diào)峰與火電機(jī)組靈活性之間矛盾突出，電網(wǎng)消納風(fēng)電、光電及核電等新能源的能力不足，棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。目前，隨著東北電力輔助服務(wù)交易的實(shí)施，越來越多的熱電廠通過火電靈活性技術(shù)實(shí)現(xiàn)了冬季的熱電解耦和深度調(diào)峰。但在夏季，由于沒有供熱服務(wù)，無論是汽機(jī)旁路還是電鍋爐等熱電解耦和調(diào)峰方案，都無法實(shí)現(xiàn)。

目前電廠內(nèi)部調(diào)峰在夏季主要依靠鍋爐減負(fù)荷或汽機(jī)旁路減溫減壓供熱、電鍋爐和蓄熱水罐儲(chǔ)熱等技術(shù)實(shí)現(xiàn)供熱機(jī)組熱電短期解耦來實(shí)現(xiàn)，此類技術(shù)雖然能達(dá)到一定的調(diào)峰作用，但是受鍋爐及汽機(jī)安全性和技術(shù)本身的限制，以及大型蓄熱水罐蓄熱體積和安全性的限制，無法實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰的目的，最大的問題是這些技術(shù)和電鍋爐及蓄熱水罐本身，在夏季完全無法運(yùn)行，因此一般熱電廠在夏季是無法通過電鍋爐和蓄熱水罐進(jìn)行深度調(diào)峰的，而且由于鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)帶來脫硫脫硝系統(tǒng)排放超標(biāo)，鍋爐熄火等一系列問題。另有現(xiàn)有技術(shù)利用土壤源蓄冷蓄熱系統(tǒng)裝置參與調(diào)峰，如申請?zhí)枮?01620107121.0的中國專利，提供了一種用于熱電廠熱調(diào)峰用的土壤源蓄冷蓄熱系統(tǒng)裝置，包括除傳統(tǒng)熱電廠發(fā)電及供熱必備裝置外，還包括地埋管換熱器，溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組，閉式冷卻塔。該現(xiàn)有技術(shù)中，夏季時(shí)先利用地下冷量降低冷卻塔循環(huán)水的溫度，后期利用冷卻塔循環(huán)水對土壤進(jìn)行蓄熱；冬季時(shí)利用溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組提取蓄存的熱量，為城市集中供熱提供熱量，后期利用閉式冷卻塔進(jìn)行蓄冷。該現(xiàn)有技術(shù)雖結(jié)合了土壤源蓄冷蓄熱以及吸收式熱泵吸熱放熱，但是所使用的蓄熱裝置無法滿足功率范圍可調(diào)節(jié)的實(shí)際需求，而且成本較高，存在系統(tǒng)的儲(chǔ)熱能力差和調(diào)峰能力低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求，以及電廠在激烈競爭中的生存需要，深度調(diào)峰勢在必行。本發(fā)明通過火電供熱機(jī)組運(yùn)行靈活性技術(shù)及電鍋爐區(qū)域供暖技術(shù)，并結(jié)合夏季的跨季節(jié)自然水體蓄熱，可以實(shí)現(xiàn)夏季的火電廠深度調(diào)峰，從而顯著提升熱電機(jī)組夏季的上網(wǎng)調(diào)峰能力，既可有效緩解可再生能源消納困境，又可以實(shí)現(xiàn)供熱熱水的大體量跨季節(jié)蓄熱，未來必將擁有廣闊的市場發(fā)展前景。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種跨季節(jié)自然水體蓄熱和電極鍋爐結(jié)合進(jìn)行火電廠調(diào)峰的系統(tǒng)，包括電廠接線系統(tǒng)、跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，所述跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)包括跨季節(jié)自然水體系統(tǒng)、蓄熱熱源系統(tǒng)和熱網(wǎng)水管道連接系統(tǒng)。

優(yōu)選的是，所述跨季節(jié)自然水體系統(tǒng)包括蓄水坑、蓄熱水體、布水器、保護(hù)層和覆蓋層。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述蓄水坑為土木工程開挖形成，橫切面形狀包括梯形。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述蓄水坑底部和四周斜邊土壤做平整處理。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述蓄熱水體包括水質(zhì)達(dá)一次供熱循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)的自然水體，水量大于3萬噸。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述布水器設(shè)置在蓄熱水體中，包括充放熱的立式布水器，可用于水體進(jìn)出水和充放熱。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述保護(hù)層設(shè)置于蓄水坑底部和四周，包括保溫和防水隔熱層。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述覆蓋層設(shè)置于蓄熱水體表面，包括浮動(dòng)式保溫覆蓋層。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述蓄熱熱源系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器和電極鍋爐系統(tǒng)。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述電極鍋爐系統(tǒng)包括高壓電極接線、電極鍋爐本體、板式換熱器、循環(huán)水泵、溫控系統(tǒng)及其連接管道和電網(wǎng)。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述電極鍋爐系統(tǒng)中的鍋爐可以是電極熱水鍋爐，也可是電極蒸汽鍋爐。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述電極鍋爐本體包括保溫層和鍋爐爐體，所述保溫層包裹鍋爐爐體。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述鍋爐爐體包括進(jìn)出水絕緣管、高壓電極、電極瓷套管、保護(hù)盾、保護(hù)盾調(diào)整裝置、電解質(zhì)水溶液和伺服機(jī)構(gòu)，所述伺服機(jī)構(gòu)控制加熱功率。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述高壓電極包括三相高壓電極。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述保護(hù)盾包括移動(dòng)保護(hù)盾、上下部保護(hù)盾。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述電解質(zhì)水溶液充滿鍋爐爐體內(nèi)部。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述電極鍋爐系統(tǒng)電壓等級范圍6~35kV，功率范圍0~90MW，功率可在0%~100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。根據(jù)電極鍋爐系統(tǒng)容量的選擇可以實(shí)現(xiàn)熱電廠在不停機(jī)不停爐的工況下在0到50%的負(fù)荷運(yùn)行。

上述任一方案優(yōu)選的是，所述熱網(wǎng)水管道連接系統(tǒng)包括連接板式換熱器、熱網(wǎng)加熱器和自然水體系統(tǒng)的管路，多個(gè)三通、水泵及閥門。

上述任一方案優(yōu)選的是，其中一個(gè)三通位于集中供熱熱水管路的出水側(cè)，一端連接自然水體系統(tǒng)，另兩端作為供熱熱水的入口和出口；另一個(gè)三通一端連接電極鍋爐系統(tǒng)，另兩端作為供熱熱水的入口和出口。

上述任一方案優(yōu)選的是，集中供熱熱水經(jīng)過熱網(wǎng)加熱器一級加熱后，進(jìn)入電極鍋爐系統(tǒng)及蓄熱水體結(jié)合的加熱系統(tǒng)進(jìn)行二級加熱。上述加熱系統(tǒng)屬于跨季節(jié)儲(chǔ)能調(diào)峰系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中只有熱網(wǎng)加熱器一級加熱，無法實(shí)現(xiàn)夏季深度調(diào)峰的技術(shù)缺陷。

上述任一方案優(yōu)選的是，在夏季調(diào)峰時(shí)段，電極鍋爐系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換為熱能，并將此熱能跨季節(jié)儲(chǔ)存于蓄熱水體中；在冬季供熱期，通過熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)將蓄熱水體中儲(chǔ)存的熱能釋放出來，這樣反復(fù)循環(huán)，通過電能熱能的轉(zhuǎn)換和熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的供熱輸送，可以極大地提高熱電廠的冬季供熱能力，并且100%地保證供熱的安全性。

上述跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)的核心為跨季節(jié)蓄熱水體和電極鍋爐系統(tǒng)，通過跨季節(jié)蓄熱水體將熱電廠和電極鍋爐結(jié)合為一個(gè)大的調(diào)峰系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)夏季的深度調(diào)峰和夏季供熱生產(chǎn)，并將其熱量跨季節(jié)性地儲(chǔ)存于大型自熱水體之中，顯著提升熱電機(jī)組的上網(wǎng)調(diào)峰能力并實(shí)現(xiàn)全年的深度調(diào)峰，既可有效緩解可再生能源消納困境，又有廣闊的市場發(fā)展空間。

本發(fā)明中，電極鍋爐系統(tǒng)也可替換為固體式電蓄熱裝置，由液體式電極鍋爐系統(tǒng)變?yōu)橐后w式和固體式電蓄熱混合系統(tǒng)。固體電蓄熱調(diào)峰裝置具有高電壓、大功率、可蓄熱的特點(diǎn)，而且固體電蓄熱裝置有足夠大的蓄能系統(tǒng)，可以在夜間，用電低谷的時(shí)間段進(jìn)行儲(chǔ)能，而在白天進(jìn)行供暖、供能，這一優(yōu)點(diǎn)同時(shí)解決了供暖和風(fēng)電低谷消納的問題。液體式電極鍋爐系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)電極鍋爐本體及一次循環(huán)系統(tǒng)及其連接電網(wǎng)，液體式電極鍋爐系統(tǒng)指僅采用液體式熱水蓄熱裝置進(jìn)行深度調(diào)峰的設(shè)備和系統(tǒng)，主要以電極鍋爐本體為主要設(shè)備，以水作為蓄熱體和工質(zhì)進(jìn)行電能和熱能轉(zhuǎn)換。液體式和固體式電蓄熱混合系統(tǒng)包括電極鍋爐本體及一次循環(huán)系統(tǒng)、固體式電蓄熱裝置及其連接電網(wǎng)，該系統(tǒng)采用電極式熱水蓄熱裝置和固體式電蓄熱裝置相結(jié)合的系統(tǒng)進(jìn)行深度調(diào)峰，此系統(tǒng)的核心設(shè)備為電極鍋爐本體和固體式電蓄熱鍋爐。此系統(tǒng)主要綜合考慮了兩種電鍋爐各自的優(yōu)點(diǎn)，電極式固體電蓄熱鍋爐電壓變化平滑，對電網(wǎng)沖擊小，而固體電蓄熱鍋爐蓄熱能力大，占地面積小。

目前電廠內(nèi)部調(diào)峰在夏季主要依靠鍋爐減負(fù)荷或汽機(jī)旁路減溫減壓供熱、電鍋爐和蓄熱水罐儲(chǔ)熱等技術(shù)實(shí)現(xiàn)供熱機(jī)組熱電短期解耦來實(shí)現(xiàn)，此類技術(shù)雖然能達(dá)到一定的調(diào)峰作用，但是受鍋爐及汽機(jī)安全性和技術(shù)本身的限制，以及大型蓄熱水罐蓄熱體積和安全性的限制，無法實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰的目的，最大的問題是這些技術(shù)和電鍋爐及蓄熱水罐本身，在夏季完全無法運(yùn)行，因此一般熱電廠在夏季是無法通過電鍋爐和蓄熱水罐進(jìn)行深度調(diào)峰的，結(jié)合上述說明本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過引入跨季節(jié)自熱水體結(jié)合電極鍋爐本體，可以實(shí)現(xiàn)夏季的火電靈活性調(diào)峰功能，這樣可大大提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益。而且跨季節(jié)自然水體的單位體積蓄熱成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型蓄熱水罐和其他相變儲(chǔ)能技術(shù)，其安全性也遠(yuǎn)大于蓄熱水罐和相變儲(chǔ)能。

2）適度配置電極鍋爐本體，可以使機(jī)組達(dá)到最小發(fā)電負(fù)荷的情況下，上網(wǎng)電量趨近于0，基本上實(shí)現(xiàn)調(diào)峰時(shí)段沒有上網(wǎng)負(fù)荷，達(dá)到深度調(diào)峰的目的，最大程度的為清潔能源讓出上網(wǎng)空間，有效緩解可再生能源消納困境。

3）自然蓄熱水體和電極鍋爐本體都可以作為最佳的應(yīng)急備用熱源，提高供熱的可靠性。

4）隨著調(diào)峰服務(wù)費(fèi)、峰谷電價(jià)等政策的逐步落實(shí)，特別是未來電力現(xiàn)貨市場的建立和負(fù)上網(wǎng)電價(jià)的出現(xiàn)，必然會(huì)促進(jìn)熱電廠的深度調(diào)峰需求，未來的市場發(fā)展空間將會(huì)越來越大。

附圖說明

圖1為按照本發(fā)明的跨季節(jié)自然水體蓄熱和電極鍋爐結(jié)合進(jìn)行火電廠調(diào)峰的系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。

圖2為本發(fā)明的跨季節(jié)自然水體蓄熱和電極鍋爐結(jié)合進(jìn)行火電廠調(diào)峰的系統(tǒng)的電極鍋爐本體的一優(yōu)選實(shí)施例的剖面圖。

圖示說明：

1-熱網(wǎng)加熱器，2-電極鍋爐本體，3-板式換熱器，4-三通，5-保溫和防水隔熱層，6-布水器，7-蓄熱水體，8-浮動(dòng)式保溫覆蓋層，9-高壓電極，10-保護(hù)盾。

具體實(shí)施方式

為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作更為詳細(xì)的描述，實(shí)施例只對本發(fā)明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上作出的非實(shí)質(zhì)性修改，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種跨季節(jié)自然水體蓄熱和電極鍋爐結(jié)合進(jìn)行火電廠調(diào)峰的系統(tǒng)，包括電廠接線系統(tǒng)、跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，所述跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)包括跨季節(jié)自然水體系統(tǒng)、蓄熱熱源系統(tǒng)和熱網(wǎng)水管道連接系統(tǒng)。

在本實(shí)施例中，所述跨季節(jié)自然水體系統(tǒng)包括蓄水坑、蓄熱水體7、布水器、保護(hù)層和覆蓋層。

在本實(shí)施例中，所述蓄水坑為土木工程開挖形成，橫切面形狀包括梯形。

在本實(shí)施例中，所述蓄水坑底部和四周斜邊土壤做平整處理。

在本實(shí)施例中，所述蓄熱水體7包括水質(zhì)達(dá)一次供熱循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)的自然水體，水量大于3萬噸。

在本實(shí)施例中，所述布水器設(shè)置在蓄熱水體7中，包括充放熱的立式布水器，可用于水體進(jìn)出水和充放熱。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)層設(shè)置于蓄水坑底部和四周，包括保溫和防水隔熱層6。

在本實(shí)施例中，所述覆蓋層設(shè)置于蓄熱水體7表面，包括浮動(dòng)式保溫覆蓋層8。

在本實(shí)施例中，所述蓄熱熱源系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器1和電極鍋爐系統(tǒng)。

在本實(shí)施例中，所述電極鍋爐系統(tǒng)包括高壓電極接線、電極鍋爐本體、板式換熱器3、循環(huán)水泵、溫控系統(tǒng)及其連接管道和電網(wǎng)。

在本實(shí)施例中，所述電極鍋爐系統(tǒng)中的鍋爐可以是電極熱水鍋爐，也可是電極蒸汽鍋爐。

在本實(shí)施例中，所述電極鍋爐本體2包括保溫層和鍋爐爐體，所述保溫層包裹鍋爐爐體。

在本實(shí)施例中，所述鍋爐爐體包括進(jìn)出水絕緣管、高壓電極9、電極瓷套管、保護(hù)盾10、保護(hù)盾調(diào)整裝置、電解質(zhì)水溶液和伺服機(jī)構(gòu)，所述伺服機(jī)構(gòu)控制加熱功率。

在本實(shí)施例中，所述高壓電極9包括三相高壓電極。

在本實(shí)施例中，所述保護(hù)盾10包括移動(dòng)保護(hù)盾、上下部保護(hù)盾。

在本實(shí)施例中，所述電解質(zhì)水溶液充滿鍋爐爐體內(nèi)部。

在本實(shí)施例中，所述電極鍋爐系統(tǒng)電壓等級范圍6~20kV，功率范圍0~50MW，功率可在0%~100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。根據(jù)電極鍋爐系統(tǒng)容量的選擇可以實(shí)現(xiàn)熱電廠在不停機(jī)不停爐的工況下在0到50%的負(fù)荷運(yùn)行。

在本實(shí)施例中，所述熱網(wǎng)水管道連接系統(tǒng)包括連接板式換熱器3、熱網(wǎng)加熱器1和自然水體系統(tǒng)的管路，多個(gè)三通4、水泵及閥門。

在本實(shí)施例中，其中一個(gè)三通4位于集中供熱熱水管路的出水側(cè)，一端連接自然水體系統(tǒng)，另兩端作為供熱熱水的入口和出口；另一個(gè)三通4一端連接電極鍋爐系統(tǒng)，另兩端作為供熱熱水的入口和出口。

在本實(shí)施例中，集中供熱熱水經(jīng)過熱網(wǎng)加熱器1一級加熱后，進(jìn)入電極鍋爐系統(tǒng)及蓄熱水體7結(jié)合的加熱系統(tǒng)進(jìn)行二級加熱。上述加熱系統(tǒng)屬于跨季節(jié)儲(chǔ)能調(diào)峰系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中只有熱網(wǎng)加熱器1一級加熱，無法實(shí)現(xiàn)夏季深度調(diào)峰的技術(shù)缺陷。

在本實(shí)施例中，在夏季調(diào)峰時(shí)段，電極鍋爐本體2將電能轉(zhuǎn)換為熱能，并將此熱能跨季節(jié)儲(chǔ)存于蓄熱水體7中；在冬季供熱期，通過熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)將蓄熱水體7中儲(chǔ)存的熱能釋放出來，這樣反復(fù)循環(huán)，通過電能熱能的轉(zhuǎn)換和熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的供熱輸送，可以極大地提高熱電廠的冬季供熱能力，并且100%地保證供熱的安全性。

上述跨季節(jié)蓄熱調(diào)峰系統(tǒng)的三個(gè)系統(tǒng)的核心為跨季節(jié)蓄熱水體7和電極鍋爐本體2設(shè)備，通過跨季節(jié)蓄熱水體7將三個(gè)系統(tǒng)結(jié)合為一個(gè)大的調(diào)峰系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)夏季的深度調(diào)峰和夏季供熱生產(chǎn)，并將其熱量跨季節(jié)性地儲(chǔ)存于大型自熱水體之中，顯著提升熱電機(jī)組的上網(wǎng)調(diào)峰能力并實(shí)現(xiàn)全年的深度調(diào)峰，既可有效緩解可再生能源消納困境，又有廣闊的市場發(fā)展空間。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過引入跨季節(jié)自熱水體結(jié)合電極鍋爐本體2，可以實(shí)現(xiàn)夏季的火電靈活性調(diào)峰功能，這樣可大大提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益。而且跨季節(jié)自然水體的單位體積蓄熱成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型蓄熱水罐和其他相變儲(chǔ)能技術(shù)，其安全性也遠(yuǎn)大于蓄熱水罐和相變儲(chǔ)能。

2）適度配置電極鍋爐本體2，可以使機(jī)組達(dá)到最小發(fā)電負(fù)荷的情況下，上網(wǎng)電量趨近于0，基本上實(shí)現(xiàn)調(diào)峰時(shí)段沒有上網(wǎng)負(fù)荷，達(dá)到深度調(diào)峰的目的，最大程度的為清潔能源讓出上網(wǎng)空間，有效緩解可再生能源消納困境。

3）自然蓄熱水體7和電極鍋爐本體2都可以作為最佳的應(yīng)急備用熱源，提高供熱的可靠性。

4）隨著調(diào)峰服務(wù)費(fèi)、峰谷電價(jià)等政策的逐步落實(shí)，特別是未來電力現(xiàn)貨市場的建立和負(fù)上網(wǎng)電價(jià)的出現(xiàn)，必然會(huì)促進(jìn)熱電廠的深度調(diào)峰需求，未來的市場發(fā)展空間將會(huì)越來越大。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1所述的跨季節(jié)自然水體蓄熱和電極鍋爐結(jié)合進(jìn)行火電廠調(diào)峰的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)相同，所不同的是，將其中的一臺(tái)或幾臺(tái)電極鍋爐本體替換成固體電蓄熱鍋爐，形成液體式和固體式電蓄熱混合系統(tǒng)，最終將兩種電鍋爐加熱的熱水打入自然水體蓄熱。該系統(tǒng)包括電極鍋爐本體、固體電蓄熱鍋爐及其連接電網(wǎng)，該系統(tǒng)采用電極式熱水蓄熱裝置和固體式電蓄熱裝置相結(jié)合的系統(tǒng)進(jìn)行深度調(diào)峰，主要綜合考慮了兩種電鍋爐各自的優(yōu)點(diǎn)，電極式固體電蓄熱鍋爐電壓變化平滑，對電網(wǎng)沖擊小，而固體電蓄熱鍋爐蓄熱能力大，占地面積小。

盡管具體地參考其優(yōu)選實(shí)施例來示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變而不脫離所附權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的范圍。以上結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例做了詳細(xì)描述，但并非是對本發(fā)明的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。