[发明专利]一种超临界二氧化碳储热发电一体化系统及运行方法

说明书

本发明公开一种超临界二氧化碳储热发电一体化系统及运行方法，系统采用超临界二氧化碳再压缩再热循环，还包括由高、低温熔盐储罐、2号熔盐换热器、熔盐‑烟气换热器、分流透平和中温回热器组成的储热系统，以及由高、低温熔盐储罐、1号熔盐换热器组成的释热系统。储热时，在维持锅炉最小稳燃负荷的前提下，分流出部分烟气及透平工质加热熔盐，以减少循环侧工质流量实现进一步降低机组输出功率，同时将高温热量存储于熔盐储罐中；释热时，释放熔盐罐中存储热量，用于加热高温回热器入口分流的部分工质，然后汇入高压透平，可在不改变过锅炉负荷时提高机组输出功率。本发明可拓宽燃煤机组运行负荷区间，提升系统灵活性，增强辅助电网调峰调频能力。

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳储热发电一体化系统及运行方法。

背景技术

目前燃煤发电系统多采用蒸汽朗肯循环，根据朗肯循环原理，提高蒸汽参数可以有效提高发电效率，但承受高温高压的镍基超级合金生产成本较高，导致燃煤电站初投资较大，投资回报期较长，技术经济性较差。而基于布雷顿循环原理的超临界二氧化碳动力循环是极有潜力可用于燃煤发电的新型循环，具有高效、紧凑等优点。

随着“双碳”战略目标提出，我国对燃煤发电系统灵活性提出了更高要求，以适应不断提高的可再生能源发电比例。燃煤机组的灵活性主要包括变负荷区间、变负荷速率、启停时间等。然而，对于超临界二氧化碳燃煤发电系统，也同样受到锅炉最小稳燃负荷限制，锅炉-透平能流耦合限制，运行灵活性不足。

发明内容

为进一步降低燃煤机组最小运行负荷，拓宽变负荷区间，并提高变负荷速率，本发明提出一种超临界二氧化碳储热发电一体化系统及运行方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超临界二氧化碳储热发电一体化系统，包括再压缩再热发电系统、储热系统和释热系统；

所述再压缩再热发电系统包括高压透平7、低压透平8、再压缩机10、主压缩机11、冷却器12、低温回热器13、高温回热器15和锅炉16；主压缩机11出口与低温回热器13冷侧入口相连，低温回热器13冷侧出口与高温回热器15冷侧入口相连，高温回热器15冷侧出口与锅炉16相连，锅炉16出口工质与高压透平7相连，高压透平7出口再热工质与锅炉16相连，锅炉16出口再热工质与低压透平8相连，低压透平8出口依次与高温回热器15热侧和低温回热器13热侧相连，低温回热器13热侧出口分别与再压缩机10入口和冷却器12入口相连，再压缩机10出口与低温回热器13冷侧出口相连，冷却器12出口与主压缩机11入口相连；高温回热器15冷侧入口还与锅炉16尾部入口相连，锅炉16尾部出口工质与高温回热器15冷侧出口相连；

所述储热系统包括低温熔盐罐2、高温熔盐罐3、2号熔盐换热器4、分流透平9和中温回热器14；所述2号熔盐换热器4热侧入口与高压透平7入口相连，2号熔盐换热器4热侧出口与分流透平9入口相连，分流透平9出口与中温回热器14热侧入口相连，中温回热器14热侧出口与低温回热器13热侧入口相连，中温回热器14冷侧入口与低温回热器13冷侧出口相连，中温回热器14冷侧出口与锅炉16尾部工质入口相连；2号熔盐换热器4冷侧入口与低温熔盐罐2出口相连，2号熔盐换热器4冷侧出口与高温熔盐罐3入口相连；

所述释热系统包括1号熔盐换热器1，所述1号熔盐换热器1热侧入口与高温熔盐罐3出口相连，1号熔盐换热器1热侧出口与低温熔盐罐2入口相连；1号熔盐换热器1冷侧入口与锅炉16尾部工质出口相连，1号熔盐换热器1冷侧出口与高压透平7入口相连。

所述锅炉16内布置熔盐-烟气换热器5，所述熔盐-烟气换热器5熔盐入口与低温熔盐罐2出口相连，熔盐-烟气换热器5熔盐出口与高温熔盐罐3入口相连。

所述锅炉16内布置分流烟道挡板6实现烟道旁路，旁路烟道内布置烟气-熔盐换热器5。