本發(fā)明涉及風(fēng)光發(fā)電、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)、熱電調(diào)峰和新能源電力消納，具體涉及基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)及運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
1、太陽能風(fēng)能等新能源發(fā)電具有較強(qiáng)的波動(dòng)性、反調(diào)峰特性，給電網(wǎng)調(diào)峰帶來巨大挑戰(zhàn)。火電正在由基礎(chǔ)電力向調(diào)峰電力轉(zhuǎn)變，未來數(shù)年火電機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行會(huì)成為一種常態(tài)。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)清潔高效，是一種重要極具潛力的發(fā)電形式。提高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的深度調(diào)峰能力同時(shí)高效消納風(fēng)光等可再生能源發(fā)電是能源電力行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。目前常規(guī)的技術(shù)存在以下問題：
2、（1）電鍋爐、旁通主汽等調(diào)峰方式能源綜合利用水平低。為了提高機(jī)組熱高峰期的供熱能力，將進(jìn)一步降低機(jī)組的綜合能效水平。
3、（2）現(xiàn)有的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)存在參數(shù)調(diào)節(jié)不夠靈活，熱源選擇不夠靈活，常規(guī)的機(jī)組調(diào)峰技術(shù)面臨能源利用效率低，調(diào)峰深度小等實(shí)際問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)及運(yùn)行方法，該系統(tǒng)包括燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組、電熱泵、新能源發(fā)電機(jī)、電力控制器、儲罐、儲氣室以及各類管道閥門等；在電低谷時(shí)段，高壓空氣在儲氣室存儲以消耗燃機(jī)做功，采用電網(wǎng)未消納電量驅(qū)動(dòng)電熱泵回收系統(tǒng)各類余熱并存儲用于供熱或輔助發(fā)電，實(shí)現(xiàn)低不可逆性電制熱同時(shí)充分消納風(fēng)光電力；在電高峰階段，通過向燃燒室釋放儲氣室高壓空氣減少消耗燃機(jī)做功，通過儲熱預(yù)熱天然氣和凝結(jié)水達(dá)到輔助發(fā)電的目的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)風(fēng)-光-氣-儲多能流跨時(shí)空高效利用，系統(tǒng)能效水平與新能源消納能力明顯提高。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次相連通的空氣管道、空氣壓縮機(jī)01、控制閥門乙22、燃燒室04、燃?xì)廨啓C(jī)02、余熱鍋爐16煙氣管道、排煙管道；空氣壓縮機(jī)01出口管道還依次連通控制閥門甲21、儲氣室03、控制閥門丙23、燃燒室04；天然氣管道依次連通換熱器甲05冷流體側(cè)、燃燒室04；汽輪機(jī)組11排汽管道依次連通凝汽器14殼側(cè)、換熱器乙15冷流體側(cè)、余熱鍋爐16汽水管道、汽輪機(jī)組11蒸汽入口管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己26、冷罐18、控制閥門辛30、冷凝器09冷流體側(cè)、水泵乙29、熱罐07、水泵甲28、控制閥門戊25、供熱管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己26、換熱器乙15熱流體側(cè)、控制閥門庚27、控制閥門戊25、供熱管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己26、換熱器甲05熱流體側(cè)、控制閥門丁24、控制閥門戊25、供熱管道；熱泵壓縮機(jī)20出口管道依次連通冷凝器09熱流體側(cè)、節(jié)流閥19、蒸發(fā)器18冷流體側(cè)、熱泵壓縮機(jī)20入口；蒸發(fā)器18熱流體側(cè)出口管道依次連通水泵丙31、凝汽器14管側(cè)、控制閥門癸33、蒸發(fā)器18熱流體側(cè)入口；凝汽器14管側(cè)和控制閥門癸33之間的管道還依次連通控制閥門壬32、冷卻塔17、蒸發(fā)器18熱流體側(cè)出口；空氣壓縮機(jī)01、燃?xì)廨啓C(jī)02和燃機(jī)發(fā)電機(jī)06通過機(jī)械軸連接；汽輪機(jī)組11和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)13通過機(jī)械軸連接；燃機(jī)發(fā)電機(jī)06、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)13和新能源發(fā)電機(jī)10分別通過電路與電力控制器12的甲、乙、丙三個(gè)入口連接，電力控制器12的甲、乙兩個(gè)出口分別通過電路與電網(wǎng)、熱泵壓縮機(jī)20連接。
4、所述基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，在電低谷時(shí)段按照以下方式運(yùn)行：關(guān)閉控制閥門丙23、控制閥門丁24、控制閥門庚27；根據(jù)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)控制閥門戊25、控制閥門己26的開度以及水泵甲28的流量；根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)02負(fù)荷調(diào)節(jié)控制閥門甲21和控制閥門乙22的開度，從而消耗燃?xì)廨啓C(jī)02部分機(jī)械功并使得多余高壓空氣在儲氣室03存儲；根據(jù)電網(wǎng)所需電負(fù)荷調(diào)節(jié)電力控制器12優(yōu)先消納新能源發(fā)電機(jī)10的發(fā)電量，多余電量通過熱泵壓縮機(jī)20消納；根據(jù)供熱溫度和凝汽器14管側(cè)凝結(jié)水的溫度調(diào)節(jié)節(jié)流閥19的熱力參數(shù)；根據(jù)熱泵壓縮機(jī)20的功率及節(jié)流閥19的熱力參數(shù)調(diào)節(jié)水泵乙29和控制閥門辛30使得流入熱罐07的熱水溫度與供熱溫度一致；根據(jù)熱泵壓縮機(jī)20的功率及節(jié)流閥19的熱力參數(shù)調(diào)節(jié)水泵丙31、控制閥門壬32和控制閥門癸33，使得蒸發(fā)器18熱流體側(cè)出口溫度滿足凝汽器14冷卻汽輪機(jī)組11排汽的要求。
5、所述基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，在電高峰時(shí)段按照以下方式運(yùn)行：關(guān)閉控制閥門甲21，打開并調(diào)節(jié)控制閥門丙23使得儲氣室03中的高壓空氣進(jìn)入燃燒室04以減少空氣壓縮機(jī)01所消耗的機(jī)械功；打開并調(diào)節(jié)水泵甲28使得流出熱罐07的熱水流量不超過額定值，打開并調(diào)節(jié)控制閥門丁24、控制閥門戊25、控制閥門己26、控制閥門庚27，在優(yōu)先滿足外界熱負(fù)荷的前提下，預(yù)熱天然氣和汽輪機(jī)組11凝結(jié)水，使得燃機(jī)發(fā)電機(jī)06和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)13發(fā)電量之和最大且滿足換天然氣離開熱器甲05冷流體側(cè)出口的攝氏溫度和凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐16汽水管道的攝氏溫度均不超過熱罐07中流體攝氏溫度的85%；根據(jù)電網(wǎng)所需電負(fù)荷調(diào)節(jié)電力控制器12優(yōu)先消納新能源發(fā)電機(jī)10的發(fā)電量，如仍有多余電量則通過熱泵壓縮機(jī)20消納；當(dāng)有多余電量需要通過熱泵壓縮機(jī)20消納時(shí)，節(jié)流閥19、水泵乙29、控制閥門辛30、水泵丙31、控制閥門壬32和控制閥門癸33的調(diào)節(jié)方法與電低谷時(shí)段相同；當(dāng)無多余電量需要通過熱泵壓縮機(jī)20消納時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥19、水泵乙29、控制閥門辛30、水泵丙31、控制閥門壬32和控制閥門癸33。
6、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
7、（1）熱網(wǎng)回水采用電熱泵回收余熱的熱量輔助加熱實(shí)現(xiàn)了能量有序利用。
8、（2）綜合采用壓縮空氣儲能、熱儲能設(shè)備實(shí)現(xiàn)能量跨時(shí)空存儲與利用，提高了系統(tǒng)能效水平。
9、（3）通過壓縮空氣儲能、熱儲能之間的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了熱、電能流之間互補(bǔ)互換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了機(jī)組采暖季運(yùn)行靈活性提升。
10、（4）本發(fā)明通過運(yùn)行方法與系統(tǒng)構(gòu)型的合理匹配，提高了采暖季風(fēng)能太陽能等新能源電力的消納水平。
1.基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：包括依次相連通的空氣管道、空氣壓縮機(jī)（01）、控制閥門乙（22）、燃燒室（04）、燃?xì)廨啓C(jī)（02）、余熱鍋爐（16）煙氣管道、排煙管道；空氣壓縮機(jī)（01）出口管道還依次連通控制閥門甲（21）、儲氣室（03）、控制閥門丙（23）、燃燒室（04）；天然氣管道依次連通換熱器甲（05）冷流體側(cè)、燃燒室（04）；汽輪機(jī)組（11）排汽管道依次連通凝汽器（14）殼側(cè)、換熱器乙（15）冷流體側(cè)、余熱鍋爐（16）汽水管道、汽輪機(jī)組（11）蒸汽入口管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己（26）、冷罐（18）、控制閥門辛（30）、冷凝器（09）冷流體側(cè)、水泵乙（29）、熱罐（07）、水泵甲（28）、控制閥門戊（25）、供熱管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己（26）、換熱器乙（15）熱流體側(cè)、控制閥門庚（27）、控制閥門戊（25）、供熱管道；回?zé)峁艿酪来芜B通控制閥門己（26）、換熱器甲（05）熱流體側(cè)、控制閥門?。?4）、控制閥門戊（25）、供熱管道；熱泵壓縮機(jī)（20）出口管道依次連通冷凝器（09）熱流體側(cè)、節(jié)流閥（19）、蒸發(fā)器（18）冷流體側(cè)、熱泵壓縮機(jī)（20）入口；蒸發(fā)器（18）熱流體側(cè)出口管道依次連通水泵丙（31）、凝汽器（14）管側(cè)、控制閥門癸（33）、蒸發(fā)器（18）熱流體側(cè)入口；凝汽器（14）管側(cè)和控制閥門癸（33）之間的管道還依次連通控制閥門壬（32）、冷卻塔（17）、蒸發(fā)器（18）熱流體側(cè)出口；空氣壓縮機(jī)（01）、燃?xì)廨啓C(jī)（02）和燃機(jī)發(fā)電機(jī)（06）通過機(jī)械軸連接；汽輪機(jī)組（11）和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)（13）通過機(jī)械軸連接；燃機(jī)發(fā)電機(jī)（06）、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)（13）和新能源發(fā)電機(jī)（10）分別通過電路與電力控制器（12）的甲、乙、丙三個(gè)入口連接，電力控制器（12）的甲、乙兩個(gè)出口分別通過電路與電網(wǎng)、熱泵壓縮機(jī)（20）連接。
2.權(quán)利要求1所述基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于：電低谷時(shí)段，關(guān)閉控制閥門丙（23）、控制閥門?。?4）、控制閥門庚（27）；根據(jù)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)控制閥門戊（25）、控制閥門己（26）的開度以及水泵甲（28）的流量；根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)（02）負(fù)荷調(diào)節(jié)控制閥門甲（21）和控制閥門乙（22）的開度，從而消耗燃?xì)廨啓C(jī)（02）部分機(jī)械功并使得多余高壓空氣在儲氣室（03）存儲；根據(jù)電網(wǎng)所需電負(fù)荷調(diào)節(jié)電力控制器（12）優(yōu)先消納新能源發(fā)電機(jī)（10）的發(fā)電量，多余電量通過熱泵壓縮機(jī)（20）消納；根據(jù)供熱溫度和凝汽器（14）管側(cè)凝結(jié)水的溫度調(diào)節(jié)節(jié)流閥（19）的熱力參數(shù)；根據(jù)熱泵壓縮機(jī)（20）的功率及節(jié)流閥（19）的熱力參數(shù)調(diào)節(jié)水泵乙（29）和控制閥門辛（30）使得流入熱罐（07）的熱水溫度與供熱溫度一致；根據(jù)熱泵壓縮機(jī)（20）的功率及節(jié)流閥（19）的熱力參數(shù)調(diào)節(jié)水泵丙（31）、控制閥門壬（32）和控制閥門癸（33），使得蒸發(fā)器（18）熱流體側(cè)出口溫度滿足凝汽器（14）冷卻汽輪機(jī)組（11）排汽的要求。
3.權(quán)利要求1所述基于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的儲能-熱泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于：電高峰時(shí)段，關(guān)閉控制閥門甲（21），打開并調(diào)節(jié)控制閥門丙（23）使得儲氣室（03）中的高壓空氣進(jìn)入燃燒室（04）以減少空氣壓縮機(jī)（01）所消耗的機(jī)械功；打開并調(diào)節(jié)水泵甲（28）使得流出熱罐（07）的熱水流量不超過額定值，打開并調(diào)節(jié)控制閥門?。?4）、控制閥門戊（25）、控制閥門己（26）、控制閥門庚（27），在優(yōu)先滿足外界熱負(fù)荷的前提下，預(yù)熱天然氣和汽輪機(jī)組（11）凝結(jié)水，使得燃機(jī)發(fā)電機(jī)（06）和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)（13）發(fā)電量之和最大且滿足換天然氣離開熱器甲（05）冷流體側(cè)出口的攝氏溫度和凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐（16）汽水管道的攝氏溫度均不超過熱罐（07）中流體攝氏溫度的85%；根據(jù)電網(wǎng)所需電負(fù)荷調(diào)節(jié)電力控制器（12）優(yōu)先消納新能源發(fā)電機(jī)（10）的發(fā)電量，如仍有多余電量則通過熱泵壓縮機(jī)（20）消納；當(dāng)有多余電量需要通過熱泵壓縮機(jī)（20）消納時(shí)，節(jié)流閥（19）、水泵乙（29）、控制閥門辛（30）、水泵丙（31）、控制閥門壬（32）和控制閥門癸（33）的調(diào)節(jié)方法與電低谷時(shí)段相同；當(dāng)無多余電量需要通過熱泵壓縮機(jī)（20）消納時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥（19）、水泵乙（29）、控制閥門辛（30）、水泵丙（31）、控制閥門壬（32）和控制閥門癸（33）。