一种发电系统及其运行方法与流程

1.本发明属于电站发电技术领域，尤其涉及一种发电系统及其运行方法。

背景技术：

2.新能源发展迅猛，为实现“碳中和、碳达峰”，新能源必将进一步发展，未来会构建以新能源为主体的新型电力系统。
3.2050年风电和太阳能发电装机将超过40亿kw，占比将超过66％。但是风电和光伏发电具有间歇性、随机性和波动性，在没有配套储能电站的情况下，只能作为电量的补充，不能作为单一的可靠电源参与电力平衡。
4.2020年，我国风电和光伏发电日最大功率值为1.34亿千瓦。2019年，我国煤电装机占比为67％，抽水蓄能、燃气机组等灵活调节电源比重仅为6％，而且空间分布不均。煤电将会是非常重要的灵活性调峰电源，将成为促进新能源消纳和保证电网稳定运行的主要力量。
5.但是火电机组常规灵活性改造方案存在一系列问题。首先，机组在深度调峰时大幅度偏离设计工况，锅炉机组效率降低，运行经济性下降；其次，机组长期低负荷工况下运行影响设备寿命和安全。例如，锅炉经常进行深度调峰容易造成材料疲劳，降低设备寿命；锅炉超低负荷运行时，内部动力场、温度场偏差大，增加安全隐患；再者，锅炉低负荷工况运行难度加大，工作量增加。

技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种发电系统及其运行方法，该发电系统具有更大的调峰范围，在进行深度调峰时，保持较高的经济性，并且不会对自身系统存在不良影响。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种发电系统，包括：包括水工质循环系统和储热介质循环及储能系统；其中，
8.所述水工质循环系统包括：依次连通并形成循环的蒸汽锅炉、汽轮机、冷凝系统、给水泵，以及，与所述汽轮机的动力输出端相连的发电机；
9.所述储热介质循环及储能系统包括：储热介质锅炉、储热装置、换热装置和若干储热介质输送管道，所述储热装置包括高温储热介质存储结构及低温储热介质存储结构，所述储热介质输送管道将所述储热介质锅炉、储热装置的高温储热介质存储结构、所述换热装置和储热装置的低温储热介质存储结构依次连通并使储热介质能够在所述储热介质循环及储能系统进行循环；
10.其中，所述水工质循环系统还包括一水工质支路，所述换热装置通过管道连通至所述水工质循环系统的所述水工质支路，使需加热的水工质经过所述换热装置并在所述换热装置处与所述储热介质进行热交换，通过储热介质对水工质进行加热，加热后的水工质进入所述汽轮机参与发电。
11.所述发电系统设计双锅炉的方案，每个锅炉可独立运行，技术难度较低，系统运行灵活度高，电厂可通过自身调峰需求定制运行模式和储能方案；新增储热装置使用寿命长、维护成本低；机组运行模式切换简单方便，调峰速度快，能够满足电力系统负荷大幅度波动的调节要求；同时改善整个机组的启停速度和变负荷能力。双锅炉的设计模式，可以在一台锅炉检修停机时，仍然保持稳定运行；配置储热装置，可以确保两台机组同时停机时，仍然具备发电能力，同时具备启动锅炉的功能。
12.优选的，所述储热装置为双储罐结构，其中所述低温储热介质存储结构为低温储罐，所述高温储热介质存储结构为高温储罐；或者，所述储热装置为单储罐结构，其中所述高温储热介质存储结构为所述单储罐的高温储热介质存储区域，所述低温储热介质存储结构为所述单储罐的低温储热介质存储区域，所述高温储热介质存储区域和所述低温储热介质存储区域相互独立。
13.优选的，连接所述储热装置的高温储热介质存储结构的输出端和所述换热装置的储热介质输送管道上设置有高温输送泵，所述高温输送泵可在关闭和全开之间调节储热介质泵入所述换热装置的流量。
14.优选的，连接所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端与所述储热介质锅炉的储热介质输送管道上设置有低温输送泵。
15.优选的，连接所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端与所述储热介质锅炉的储热介质输送管道上还设置有储热介质阀门。
16.优选的，所述蒸汽锅炉的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道与所述汽轮机的主蒸汽输入端连接，所述汽轮机的乏汽输出端通过第三水工质输送管道与所述冷凝系统的输入端连接，所述冷凝系统的输出端与给水泵连接，所述给水泵的输出端分为两个支路，其中一支路通过第四水工质输送管道与所述换热装置的第一给水输入端连通，另一支路通过第五水工质输送管道与所述蒸汽锅炉的给水输入端连接，所述换热装置的主蒸汽输出端通过第二水工质输送管道与所述汽轮机的主蒸汽输入端连接；所述储热装置的高温储热介质存储结构的输出端通过第二储热介质输送管道与所述换热装置的储热介质输入端连接，所述换热装置的储热介质输出端通过第三储热介质输送管道与所述储热装置的低温储热介质存储结构的输入端连接，所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端通过第四储热介质输送管道与所述储热介质锅炉的输入端连接，所述储热介质锅炉的输出端通过第一储热介质输送管道与所述储热装置的高温储热介质存储结构的输入端连接。
17.优选的，所述第一水工质输送管道与所述第二水工质输送管道通过第一三通阀连通后与所述汽轮机的高压缸主蒸汽输入端连接。
18.优选的，所述第一水工质输送管道上设置有第二汽水阀；所述第二水工质输送管道上设置有第三汽水阀；所述第四水工质输送管道上设置有第一汽水阀。
19.优选的，所述汽轮机包括高压缸和低压缸；所述蒸汽锅炉的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道与所述汽轮机高压缸的主蒸汽输入端连接，所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第六水工质输送管道与所述蒸汽锅炉的冷再热蒸汽输入端连接；同时，所述蒸汽锅炉的热再热蒸汽输出端通过第八水工质输送管道与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽输入端连接，所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第七水工质输送管道与所述换热装置的冷再热蒸汽输入端连接，所述换热装置的热再热蒸汽输出端通过第九水工质输
送管道与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽输入端连接。
20.优选的，所述第六水工质输送管道和所述第七水工质输送管道通过第三三通阀联通后与所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端连通，所述第八水工质输送管道和所述第九水工质输送管道通过第四三通阀连通后与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽入口连接。
21.优选的，所述第八水工质输送管道上设置有第四汽水阀；所述第九水工质输送管道上设置有第五汽水阀；所述第七水工质输送管道上设置有第六汽水阀。
22.优选的，所述换热装置在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统输出最高发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率。
23.优选的，所述蒸汽锅炉在最低稳燃负荷状态下运行，所述换热装置不输出热功率时，所述蒸汽锅炉输出的热功率为整个发电系统输出最低发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率。
24.优选的，所述储热介质锅炉在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统以输出发电功率等于正常发电功率状态运行时需向所述汽轮机输入的热功率；所述发电系统的正常发电功率是指所述储热介质锅炉和所述蒸汽锅炉均以100％负荷输出热功率，并且，所述储热装置从所述储热介质锅炉吸收的热量与所述储热装置在所述换热装置处放出的热量相等时，所述发电系统所能输出的发电功率，发电系统的这一发电功率数值即为发电系统的正常发电功率。
25.基于相同的构思，本发明还提供一种发电系统运行方法，应用于上述任一项所述的发电系统，包括：接收电网的调度指令并根据预设程序判断所述发电系统的目标运行模式；在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式一致的情况下，维持当前运行模式；在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式不一致的情况下，切换为目标运行模式；其中，所述目标运行模式包括：所述蒸汽锅炉运行，换热装置不运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率，以满足发电功率要求；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率的同时，也同步调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，最终使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；蒸汽锅炉停止运行，换热装置运行，调节所述换热装置的功率以达到发电功率要求。
26.优选的，在所述储热装置中储存的能量低于第一预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉运行并向所述储热装置输送高温储热介质，在所述储热装置中储存的能量高于第二预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉停止运行。
27.基于相同的构思，本发明还提供一种发电系统运行方法，应用于上述任一项所述的发电系统，包括：
28.当需要所述发电系统以输出的发电功率等于正常发电功率或高于正常发电功率
状态运行时，所述蒸汽锅炉均以100％负荷输出热功率，调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；
29.当需要所述发电系统以输出的发电功率低于正常发电功率状态运行时，按照以下步骤运行：
30.s1：判断蒸汽锅炉单独运行是否能够满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，如果不能满足，则进入步骤s2，如果能够满足，则进入步骤s3；
31.s2：如果蒸汽锅炉单独运行不能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；
32.s3：如果蒸汽锅炉单独运行能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则由蒸汽锅炉单独向所述发电系统输出热功率，所述换热装置停止运行，所述发电系统输出发电功率的调节完全依靠蒸汽锅炉自身的调节能力进行调节；
33.其中，针对以上任意一种运行模式，当需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉运行，当不需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉停止运行。
34.优选的，在步骤s1中，当所述蒸汽锅炉停机时，由所述换热装置单独向所述发电系统输出热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现，同时，所述换热装置向所述发电系统输出的热功率，至少能够满足所述发电系统以允许的最低发电功率状态运行时所需输入的热功率。
35.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
36.(1)该发电系统具有更大的调峰范围，在进行深度调峰时，保持较高的经济性，并且不会对自身系统存在不良影响，可通过自身调峰需求定制运行模式和储能方案；双锅炉的方案，每个锅炉可独立运行，技术难度较低；新增储热装置使用寿命长、维护成本低；机组运行模式切换简单方便，调峰速度快，能够满足电力系统负荷大幅度波动的调节要求；同时改善整个机组的启停速度和变负荷能力。同时，双锅炉的设计模式，可以在一台锅炉检修停机时，仍然保持稳定运行；配置储热装置，可以确保两台机组同时停机时，仍然具备发电能力，同时具备启动锅炉的功能。
37.(2)根据调峰需求设计换热装置的功率，其功率可高于储热介质锅炉的功率，可在短时间利用储存的能量输出大功率的蒸汽，满足高峰期运行的要求。
38.(3)整个系统循环的储热介质没有损耗，储、换热效率高，系统综合效率高，能耗损失小，经济效益好；储热参数高，储热介质储热温度可以达到550℃以上，放热蒸汽参数高。
附图说明
39.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
40.图1为本发明的一种发电系统的组成示意图；
41.图2为本发明的一种发电系统的另一实施例组成示意图；
42.附图标记说明：
43.1：储热介质锅炉；2：高温储热介质储罐；3：高温输送泵；4：换热装置；5：低温储热介质储罐；6：低温输送泵；7：蒸汽锅炉；801：第一储热介质输送管道；802：第二储热介质输送管道；803：第三储热介质输送管道；804：第四储热介质输送管道；9：储热介质阀门；1001：第一水工质输送管道；1002：第二水工质输送管道；1003：第三水工质输送管道；1004：第四水工质输送管道；1005：第五水工质输送管道；1006：第六水工质输送管道；1007：第七水工质输送管道；1008：第八水工质输送管道；1009：第九水工质输送管道；11：冷凝系统；12：给水泵；1301：第一汽水阀；1302：第二汽水阀；1303：第三汽水阀；1304：第四汽水阀；1305：第五汽水阀；1306：第六汽水阀；14：汽轮机。
具体实施方式
44.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
45.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
46.实施例1
47.如图1所示，一种发电系统，包括冷凝系统11、给水泵12、储热介质循环及储能系统和水工质循环系统；储热介质循环及储能系统包括：储热介质锅炉1、高温储热介质储罐2、高温输送泵3、换热装置4、低温储热介质储罐5、低温输送泵6以及若干储热介质输送管道，其中，储热介质锅炉1的输出端通过第一储热介质输送管道801与高温储热介质储罐2连接，高温储热介质储罐2通过第二储热介质输送管道802与换热装置4的储热介质输入端连接，换热装置4的储热介质输出端通过第三储热介质输送管道803与低温储热介质储罐5连接，低温储热介质储罐5通过第四储热介质输送管道804与储热介质锅炉1的输入端连接，高温输送泵3设置在第二储热介质输送管道802上靠近高温储热介质储罐2端，低温输送泵6设置在第四储热介质输送管道804上靠近低温储热介质储罐5端；水工质循环系统包括：蒸汽锅炉7、汽轮机14、冷凝系统11、给水泵12以及若干水工质输送管道，其中，蒸汽锅炉7的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道1001与汽轮机14的主蒸汽输入端连接，汽轮机14的乏汽输出端通过第三水工质输送管道1003与冷凝系统11的输入端连接，冷凝系统11的输出端与给水泵12连接，给水泵12的输出端分别通过第四水工质输送管道1004和第五水工质输送管道1005与换热装置4的第一给水输入端和蒸汽锅炉7的给水输入端连接，换热装置4的主蒸汽输出端通过第二水工质输送管道1002与汽轮机14的主蒸汽输入端连接。
48.该发电系统由于配置了蒸汽锅炉7和储热介质锅炉1，具有更大的调峰范围，在进行深度调峰时，保持较高的经济性，并且不会对自身系统存在不良影响，可通过自身调峰需求定制运行模式和储能方案在该发电系统中，蒸汽锅炉7和储热介质锅炉1可独立运行，技术难度较低，可通过负荷需求灵活调节自身输出负荷。同时，双锅炉的设计模式，可以在一
台锅炉检修停机时，仍然保持稳定运行。
49.在本实施例中，可以采用熔盐作为储热介质，这只是一种具体的方式，在其他实施例中，也可采用其他能够满足需求的储热介质。
50.优选地，在本实施例中，第一水工质输送管道1001和第二水工质输送管道1002可以通过第一三通阀汇合之后与汽轮机14的主蒸汽输入端连接，由此可减少管道的铺设，降低成本。
51.特别地，在本实施例中，在第四储热介质输送管道804上设置有储热介质阀门9，通过储热介质阀门9可以调节第四储热介质输送管道804内的储热介质流量。在第一水工质输送管道1001、第二水工质输送管道1002和第四水工质输送管道1004上分别设置有第二汽水阀1302、第三汽水阀1303和第一汽水阀1301。其中，第一汽水阀1301用于调节进入换热装置4内的水工质流量，当根据发电系统的负荷调节需求，不需要换热装置4输出负荷时，第一汽水阀1301处于关闭状态。第二汽水阀1302和第三汽水阀1303均用于调节相应水工质管路进入汽轮机14中的主蒸汽流量，当不需要蒸汽锅炉7输出负荷时，第二汽水阀1302处于关闭状态，当不需要换热装置4输出负荷时，第三汽水阀1303处于关闭状态。
52.在本实施例一种可能的方案中，所述高温储热介质储罐2和所述低温储热介质储罐5可以为一个整体罐体的不同存储区域。
53.在本实施例一种可能的方案中，所述换热装置4在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉7在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统输出最高发电功率时需向所述汽轮机14输入的热功率。
54.在本实施例一种可能的方案中，所述蒸汽锅炉7在最低稳燃负荷状态下运行，所述换热装置4不输出热功率时，所述蒸汽锅炉7输出的热功率为整个发电系统输出最低发电功率时需向所述汽轮机14输入的热功率。
55.在本实施例一种可能的方案中，所述储热介质锅炉1在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉7在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统以输出发电功率等于正常发电功率状态运行时需向所述汽轮机14输入的热功率；所述发电系统的正常发电功率是指所述储热介质锅炉1和所述蒸汽锅炉7均以100％负荷输出热功率，并且，所述储热装置从所述储热介质锅炉1吸收的热量与所述储热装置在所述换热装置4处放出的热量相等时，所述发电系统所能输出的发电功率，发电系统的这一发电功率数值即为发电系统的正常发电功率。需要说明的是，发电系统输出正常发电功率这一数值，需要向发电系统输入的热功率在数值上等于储热介质锅炉1和蒸汽锅炉7均以100％负荷运行时，能够输出的热功率数值，但并不代表发电系统输出正常发电功率，就一定要储热介质锅炉1和蒸汽锅炉7处于100％负荷运行状态，在发电系统实际运行时，发电系统输出正常发电功率时所需的热功率，也可能是来自储热装置和蒸汽锅炉7，只要热功率数值满足需求即可。
56.在本实施例一种可能的方案中，根据调峰需求设计换热装置4的功率，其功率可高于储热介质锅炉的功率，可在短时间利用储存的能量输出大功率的蒸汽，满足高峰期运行的要求。
57.由于整个系统循环的储热介质没有损耗，储、换热效率高，系统综合效率高，能耗损失小，经济效益好；储热参数高，储热介质储热温度可以达到550℃以上，放热蒸汽参数高。
58.在本实施例的一些可能的方案中，在水工质输送管道和/或储热介质输送管道上设置有压力表、温度计、流量计等仪器仪表及远程控制系统。
59.实施例2
60.如图2所示，本实施例与实施例1不同的是水工质循环系统，本实施例中的汽轮机14采用包含高压缸和低压缸的汽轮机，水工质循环系统在实施例1的基础上增加了再热蒸汽循环回路。具体地，在本实施例中，水工质循环系统包括：蒸汽锅炉7、包括高压缸和低压缸的汽轮机14、冷凝系统11、给水泵12以及若干水工质输送管道，其中，蒸汽锅炉7的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道1001与汽轮机高压缸的主蒸汽输入端连接，汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第六水工质输送管道1006与所述蒸汽锅炉7的冷再热蒸汽输入端连接，蒸汽锅炉7的热再热蒸汽输出端通过第八水工质输送管道1008与汽轮机低压缸的热再热蒸汽入口连接，汽轮机低压缸的乏汽输出端通过第三水工质输送管道1003与冷凝系统11的输入端连接，冷凝系统11的输出端与给水泵12连接，给水泵12的输出端分别通过第四水工质输送管道1004和第五水工质输送管道1005与换热装置4的第一给水输入端和蒸汽锅炉7的给水输入端连接，换热装置4的主蒸汽输出端通过第二水工质输送管道1002与汽轮机高压缸的主蒸汽输入端连接，汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第七水工质输送管道1007与换热装置4的冷再热蒸汽输入端连接，换热装置4的热再热蒸汽输出端通过第九水工质输送管道1009与汽轮机的低压缸的热再热蒸汽输入端连接。在本实施例中，来自蒸汽锅炉7和/或换热装置4的主蒸汽先进入汽轮机高压缸做功，之后从汽轮机高压缸冷再热蒸汽输出端排出的冷再热蒸汽再次进入蒸汽锅炉7和/或换热装置4吸收热量，转化为热再热蒸汽，重新进入汽轮机低压缸做功，可以提高对热能的利用率。
61.优选地，在本实施例中，第八水工质输送管道1008和第九水工质输送管道1009可以通过第四三通阀汇合之后与汽轮机高压缸的热再热蒸汽输入端连接。来自汽轮机高压缸冷再热蒸汽输出端的冷再热蒸汽可以通过第三三通阀分别与第六水工质输送管道1006和第七水工质输送管道1007连接。采用上述的管道设置方式，可减少管道的铺设，降低成本。
62.特别地，在本实施例中，在第八水工质输送管道1008、第九水工质输送管道1009和第七水工质输送管道1007上分别设置有第四汽水阀1304、第五汽水阀1305和第六汽水阀1306。其中，第四汽水阀1304和第五汽水阀1305均用于调节相应水工质管路进入汽轮机低压缸中的热再热蒸汽的流量，当不需要蒸汽锅炉7输出负荷时，第四汽水阀1304处于关闭状态，当不需要换热装置4输出负荷时，第五汽水阀1305处于关闭状态。第六汽水阀1304用于调节进入换热装置4内的冷再热蒸汽的流量，当根据发电系统的负荷调节需求，不需要换热装置输出负荷时，第六汽水阀1306处于关闭状态。通过设施以上汽水阀，可以灵活的实现功率的调节，依次提高该发电系统的经济性效益。
63.本实施例中的发电系统根据电网不同的负荷调节需要，具有与实施例1基本相同的运行模式。不同之处在于，在各运行模式下，从蒸汽锅炉7和/或换热装置4中输出的主蒸汽先进入汽轮机高压缸做功，之后从汽轮机高压缸排出的冷再热蒸汽要重新进入蒸汽锅炉7和/或换热装置4中进行再热，从蒸汽锅炉7和/或换热装置4中输出的热再热蒸汽进入汽轮机低压缸进行二次做功。实现蒸汽热量的充分利用，达到提高能量利用率，解决能源的效果。
64.该电站调峰储能系统设计双锅炉的方案，每个锅炉可独立运行，技术难度较低，系
统运行灵活度高，该发电系统可通过自身调峰需求定制运行模式和储能方案。同时，双锅炉的设计模式，可以在一台锅炉检修停机时，仍然保持稳定运行。
65.在本实施例的一些可能的方案中，同样在水工质输送管道和/或储热介质输送管道上设置有压力表、温度计、流量计等仪器仪表及远程控制系统。
66.实施例3
67.在本实施例中，可以基于原有仅单独具有一个或者多个蒸汽锅炉或者储热介质锅炉的电站进行升级改造以实现本发明的发电系统。
68.例如，原有的电站仅具有蒸汽锅炉7，通过蒸汽锅炉7产生蒸汽驱动汽轮机14转动从而带动与其动力输出端连接的发电机转动进行发电。在此原有的电站基础上进行改造，增设以上2个实施例中的所述储热介质锅炉1、储热装置、换热装置4和第一储热介质输送管道801、第二储热介质输送管道802、第三储热介质输送管道803、第四储热介质输送管道804，以实现本发明的具有深度调峰功能的发电系统。
69.进一步的还可以增设实施例2中的第六水工质输送管道1006、第七水工质输送管道1007、第八水工质输送管道1008、第九水工质输送管道1009，使得来自蒸汽锅炉7和/或换热装置4的主蒸汽先进入汽轮机高压缸做功，之后从汽轮机高压缸冷再热蒸汽输出端排出的冷再热蒸汽再次进入蒸汽锅炉7和/或换热装置4吸收热量，转化为热再热蒸汽，重新进入汽轮机低压缸做功，可以提高对热能的利用率。
70.同样的，也可以基于原有的电站仅具有储热介质锅炉的电站进行改造升级，在此不再赘述。
71.由于该发电系统可以基于原有电站进行改造升级，可以很大程度的节约电站建设时间，同时也节约物质资源和人力成本。
72.实施例4
73.本实施例提供一种如实施例1、2或3发电系统的运行方法，包括：
74.接收电网的调度指令并根据预设程序判断所述发电系统的目标运行模式；
75.在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式一致的情况下，维持当前运行模式；
76.在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式不一致的情况下，切换为目标运行模式；
77.其中，所述目标运行模式包括：所述蒸汽锅炉7运行，换热装置4不运行，调节所述蒸汽锅炉7的输出热功率，以满足发电功率要求；所述蒸汽锅炉7和所述换热装置4都运行，调节所述储热装置向所述换热装置4供给的储热介质流量和所述给水泵12向所述换热装置4供给的水工质流量，使得所述换热装置4输出的热功率与所述蒸汽锅炉7输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉7和所述换热装置4都运行，调节所述蒸汽锅炉7的输出热功率，使得所述换热装置4输出的热功率与所述蒸汽锅炉7输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉7和所述换热装置4都运行，调节所述蒸汽锅炉7的输出热功率的同时，也同步调节所述储热装置向所述换热装置4供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置4供给的水工质流量，最终使得所述换热装置4输出的热功率与所述蒸汽锅炉7输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的
热功率；蒸汽锅炉7停止运行，换热装置4运行，调节所述换热装置4的功率以达到发电功率要求。
78.所述发电系统接收电网的调度指令并判断出目标运行模式，能够根据电网的实际需求进行智能判断，使得所述发电系统在经济性较高的负荷运行，节约能源，提高电网调度效率。
79.优选的，在所述储热装置中储存的能量低于第一预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉1运行并向所述储热装置输送高温储热介质，在所述储热装置中储存的能量高于第二预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉1停止运行。可以使储热装置中的储热介质容量控制在一个合理的区间内，既能保证发电系统的启停速度和变负荷能力，又能尽量减少热量的浪费。
80.实施例5
81.本实施例提供一种如实施例1、2或3发电系统的运行方法，包括：
82.当需要所述发电系统以输出的发电功率等于正常发电功率或高于正常发电功率状态运行时，所述蒸汽锅炉均以100％负荷输出热功率，调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；
83.当需要所述发电系统以输出的发电功率低于正常发电功率状态运行时，按照以下步骤运行：
84.s1：判断蒸汽锅炉单独运行是否能够满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，如果不能满足，则进入步骤s2，如果能够满足，则进入步骤s3；
85.s2：如果蒸汽锅炉单独运行不能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；
86.s3：如果蒸汽锅炉单独运行能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则由蒸汽锅炉单独向所述发电系统输出热功率，所述换热装置停止运行，所述发电系统输出发电功率的调节完全依靠蒸汽锅炉自身的调节能力进行调节；
87.其中，针对以上任意一种运行模式，当需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉运行，当不需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉停止运行。
88.进一步的，在步骤s1中，当所述蒸汽锅炉停机时，由所述换热装置单独向所述发电系统输出热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现，同时，所述换热装置向所述发电系统输出的热功率，至少能够满足所述发电系统以允许的最低发电功率状态运行时所需输入的热功率。
89.所述发电系统以输出的发电功率等于最大发电功率状态运行时，储热介质锅炉1满负荷运行，低温储热介质储罐5中的低温储热介质通过低温输送泵6泵入储热介质锅炉1吸收热量，而后进入高温储热介质储罐2，通过高温输送泵3提供动力将高温储热介质储罐2
中的高温储热介质泵入换热装置4与水工质进行换热，此时，保持换热装置4满负荷运行，在换热装置4中产生的主蒸汽通过第二水工质输送管道1002进入汽轮机14的汽轮机高压缸做功；汽轮机高压缸排汽通过第七水工质输送管道1007输送至换热装置4进行再热，产生的再热蒸汽经过第九水工质输送管道1009进入汽轮机的低压缸做功；经过换热的高温储热介质变成低温储热介质进入低温储热介质储罐5，低温输送泵6提供动力将低温储热介质送回储热介质锅炉1吸收热量，从而完成储热介质系统的循环；此时，储热介质阀门9处于开启状态。
90.同步的，蒸汽锅炉7满负荷运行，加热到额定参数的主蒸汽通过第一水工质输送管道1001进入汽轮机14高压缸做功；汽轮机的高压缸排汽通过第六水工质输送管道1006再次进入蒸汽锅炉7进行再热，产生的再热蒸汽通过第八水工质输送管道1008进入到汽轮机14的低压缸做功；做功后汽轮机14排出的乏汽通过第三水工质输送管道1003进入冷凝装置11和给水泵12后，一部分通过第五水工质输送管道1005返回蒸汽锅炉7，一部分通过第四水工质输送管道1004返回换热装置4，完成汽水系统的双循环；在上述运行过程中，第一汽水阀1301和第六汽水阀1306开到最大。
91.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

技术特征：

1.一种发电系统，其特征在于，包括水工质循环系统和储热介质循环及储能系统；其中，所述水工质循环系统包括：依次连通并形成循环的蒸汽锅炉、汽轮机、冷凝系统、给水泵，以及，与所述汽轮机的动力输出端相连的发电机；所述储热介质循环及储能系统包括：储热介质锅炉、储热装置、换热装置和若干储热介质输送管道，所述储热装置包括高温储热介质存储结构及低温储热介质存储结构，所述储热介质输送管道将所述储热介质锅炉、储热装置的高温储热介质存储结构、所述换热装置和储热装置的低温储热介质存储结构依次连通并使储热介质能够在所述储热介质循环及储能系统进行循环；其中，所述水工质循环系统还包括一水工质支路，所述换热装置通过管道连通至所述水工质循环系统的所述水工质支路，使需加热的水工质经过所述换热装置并在所述换热装置处与所述储热介质进行热交换，通过储热介质对水工质进行加热，加热后的水工质进入所述汽轮机参与发电。2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述储热装置为双储罐结构，其中所述低温储热介质存储结构为低温储罐，所述高温储热介质存储结构为高温储罐；或者，所述储热装置为单储罐结构，其中所述高温储热介质存储结构为所述单储罐的高温储热介质存储区域，所述低温储热介质存储结构为所述单储罐的低温储热介质存储区域，所述高温储热介质存储区域和所述低温储热介质存储区域相互独立。3.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，连接所述储热装置的高温储热介质存储结构的输出端和所述换热装置的储热介质输送管道上设置有高温输送泵，所述高温输送泵可在关闭和全开之间调节储热介质泵入所述换热装置的流量。4.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，连接所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端与所述储热介质锅炉的储热介质输送管道上设置有低温输送泵。5.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于，连接所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端与所述储热介质锅炉的储热介质输送管道上还设置有储热介质阀门。6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道与所述汽轮机的主蒸汽输入端连接，所述汽轮机的乏汽输出端通过第三水工质输送管道与所述冷凝系统的输入端连接，所述冷凝系统的输出端与给水泵连接，所述给水泵的输出端分为两个支路，其中一支路通过第四水工质输送管道与所述换热装置的第一给水输入端连通，另一支路通过第五水工质输送管道与所述蒸汽锅炉的给水输入端连接，所述换热装置的主蒸汽输出端通过第二水工质输送管道与所述汽轮机的主蒸汽输入端连接；所述储热装置的高温储热介质存储结构的输出端通过第二储热介质输送管道与所述换热装置的储热介质输入端连接，所述换热装置的储热介质输出端通过第三储热介质输送管道与所述储热装置的低温储热介质存储结构的输入端连接，所述储热装置的低温储热介质存储结构的输出端通过第四储热介质输送管道与所述储热介质锅炉的输入端连接，所述储热介质锅炉的输出端通过第一储热介质输送管道与所述储热装置的高温储热介质存储结构的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述第一水工质输送管道与所述第二水工质输送管道通过第一三通阀连通后与所述汽轮机的高压缸主蒸汽输入端连接。8.根据权利要求6或7所述的一种发电系统，其特征在于，所述第一水工质输送管道上设置有第二汽水阀；所述第二水工质输送管道上设置有第三汽水阀；所述第四水工质输送管道上设置有第一汽水阀。9.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述汽轮机包括高压缸和低压缸；所述蒸汽锅炉的主蒸汽输出端通过第一水工质输送管道与所述汽轮机高压缸的主蒸汽输入端连接，所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第六水工质输送管道与所述蒸汽锅炉的冷再热蒸汽输入端连接，所述蒸汽锅炉的热再热蒸汽输出端通过第八水工质输送管道与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽输入端连接；同时，所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端通过第七水工质输送管道与所述换热装置的冷再热蒸汽输入端连接，所述换热装置的热再热蒸汽输出端通过第九水工质输送管道与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽输入端连接。10.根据权利要求9所述的发电系统，其特征在于，所述第六水工质输送管道和所述第七水工质输送管道通过第三三通阀联通后与所述汽轮机高压缸的冷再热蒸汽输出端连通，所述第八水工质输送管道和所述第九水工质输送管道通过第四三通阀连通后与所述汽轮机低压缸的热再热蒸汽入口连接。11.根据权利要求9或10所述的一种发电系统，其特征在于，所述第八水工质输送管道上设置有第四汽水阀；所述第九水工质输送管道上设置有第五汽水阀；所述第七水工质输送管道上设置有第六汽水阀。12.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述换热装置在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统输出最高发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率。13.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉在最低稳燃负荷状态下运行，所述换热装置不输出热功率时，所述蒸汽锅炉输出的热功率为整个发电系统输出最低发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率。14.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述储热介质锅炉在100％负荷下输出的热功率与所述蒸汽锅炉在100％负荷下输出的热功率之和为整个发电系统以输出发电功率等于正常发电功率状态运行时需向所述汽轮机输入的热功率；所述发电系统的正常发电功率是指所述储热介质锅炉和所述蒸汽锅炉均以100％负荷输出热功率，并且，所述储热装置从所述储热介质锅炉吸收的热量与所述储热装置在所述换热装置处放出的热量相等时，所述发电系统所能输出的发电功率。15.一种发电系统运行方法，其特征在于，应用于权利要求1-权利要求14中任一项所述的发电系统，包括：接收电网的调度指令并根据预设程序判断所述发电系统的目标运行模式；在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式一致的情况下，维持当前运行模式；在所述发电系统当前运行模式与所述目标运行模式不一致的情况下，切换为目标运行
模式；其中，所述目标运行模式包括：所述蒸汽锅炉运行，换热装置不运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率，以满足发电功率要求；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；所述蒸汽锅炉和所述换热装置都运行，调节所述蒸汽锅炉的输出热功率的同时，也同步调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，最终使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时需向所述汽轮机输入的热功率；蒸汽锅炉停止运行，换热装置运行，调节所述换热装置的功率以达到发电功率要求。16.根据权利要求15所述的发电系统的运行方法，其特征在于，在所述储热装置中储存的能量低于第一预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉运行并向所述储热装置输送高温储热介质，在所述储热装置中储存的能量高于第二预设阈值的情况下，所述储热介质锅炉停止运行。17.一种发电系统运行方法，其特征在于，应用于权利要求1-权利要求14中任一项所述的发电系统，包括：当需要所述发电系统以输出的发电功率等于正常发电功率或高于正常发电功率状态运行时，所述蒸汽锅炉均以100％负荷输出热功率，调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；当需要所述发电系统以输出的发电功率低于正常发电功率状态运行时，按照以下步骤运行：s1：判断蒸汽锅炉单独运行是否能够满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，如果不能满足，则进入步骤s2，如果能够满足，则进入步骤s3；s2：如果蒸汽锅炉单独运行不能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则调节所述储热装置向所述换热装置供给的储热介质流量和所述给水泵向所述换热装置供给的水工质流量，使得所述换热装置输出的热功率与所述蒸汽锅炉输出的热功率之和满足所述发电系统输出目标发电功率时所需的热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现；s3：如果蒸汽锅炉单独运行能满足发电系统输出目标发电功率所需的热功率，则由蒸汽锅炉单独向所述发电系统输出热功率，所述换热装置停止运行，所述发电系统输出发电功率的调节完全依靠蒸汽锅炉自身的调节能力进行调节；
其中，针对以上任意一种运行模式，当需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉运行，当不需要向所述储热装置补充热能时，所述储热介质锅炉停止运行。18.根据权利要求17所述的发电系统的运行方法，其特征在于，在步骤s1中，当所述蒸汽锅炉停机时，由所述换热装置单独向所述发电系统输出热功率，所述发电系统输出发电功率的调节通过调节所述换热装置的输出热功率实现，同时，所述换热装置向所述发电系统输出的热功率，至少能够满足所述发电系统以允许的最低发电功率状态运行时所需输入的热功率。

技术总结

本发明公开一种发电系统，包括水工质循环系统和储热介质循环及储能系统；其中，所述水工质循环系统包括：依次连通并形成循环的蒸汽锅炉、汽轮机、冷凝系统、给水泵，以及，与所述汽轮机的动力输出端相连的发电机；所述储热介质循环及储能系统包括：储热介质锅炉、储热装置、换热装置和若干储热介质输送管道，所述储热装置包括高温储热介质存储结构及低温储热介质存储结构，所述储热介质输送管道将所述储热介质锅炉、储热装置的高温储热介质存储结构、所述换热装置和储热装置的低温储热介质存储结构依次连通并使储热介质能够在所述储热介质循环及储能系统进行循环。配置双锅炉可独立运行，系统运行灵活度高，新增储热装置使用寿命长、维护成本低。维护成本低。维护成本低。