一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统

本发明涉及固体储热，尤其涉及一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统。

背景技术：

1、我国西北地区风能及太阳能等可再生新能源丰富，近年来新能源发电逐渐增多。因新能源发电存在一定的不确定性与变化性，因此要求电力系统必须具备一定的灵活性电源，用以匹配新能源发电特性。当风电、光伏电站达到一定规模，系统储能备用水平不足以与之匹配时，调度运行就很容易产生光能、风能等能源浪费，且电网调度也无法保证发电功率能够时刻根据负荷变化进行调整以保持一定程度的平衡，因而出现富余风能、富余光能现象屡见不鲜。

2、在冬季供暖期间，火力发电热电机组运行时，通过供热负荷大小确定发电量，这使得供热与调峰矛盾，系统调峰能力与灵活性严重不足，无法适应风电、光伏发电消纳要求，致使富余风能、富余光能现象进一步加剧。为此，有必要提供一种能将富余风能、富余光能发电能量及夜间电网低谷电能进行储存热量的一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，能够在夜间电网用电低谷而产生富余风能、富余光能电量的高峰时段运行并储存热量，由富余风能、富余光能转化而来的热量可以直接供热给需求端，剩余部分储存在蓄热装置，在白天电网负荷高峰时段放出热能实现发电和供热，提升风电、光电等不稳定能源的就地消纳能力。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，包括第一稳压电源、组合式固体蓄热器、蒸汽发生器和汽轮机；第一稳压电源的输出端与组合式固体蓄热器连接，组合式固体蓄热器与蒸汽发生器之间连接高温热风内循环系统，蒸汽发生器与汽轮机之间连接水汽外循环系统；第一稳压电源用于将收集的电网电通过滤波、整流、稳压转化生成直流电；组合式固体蓄热器利用收集的直流电转化成热能并储存在蓄热体内；水汽外循环系统将自来水处理后，并配合蒸汽发生器产生过热蒸汽，用于驱动汽轮机发电；高温热风内循环系统将组合式固体储热器中的热能循环进入蒸汽发生器内产生过热蒸汽，用于驱动汽轮机发电。

4、进一步地，高温热风内循环系统包括高温风室、第一耐高温泵、第二耐高温泵和低温风室，高温风室、第一耐高温泵、蒸汽发生器第二耐高温泵和低温风室依次连接在组合式固体蓄热器的高温热风输出端，低温风室的输出端与高温热风内循环系统的低温热风输入端连接。

5、进一步地，水汽外循环系统包括依次连接的压力水泵、除氧器、水处理设备、蓄水罐和高压供水泵，压力水泵连接有自来水管，高压供水泵与蒸汽发生器连接。

6、进一步地，还包括第二稳压电源、控制系统和变频调速控制器，变频调速控制器分别与控制系统、变频调速控制器电性连接，第二稳压电源用于控制系统和变频调速控制器的供电，控制系统与第一稳压电源和组合式固体蓄热器电性连接，变频调速控制器用于控制高温热风内循环系统和水汽外循环系统。

7、进一步地，除氧器将自来水的含氧量降至5μg/l-7μg/l。

8、进一步地，水处理设备将自来水硬度降至0.03mmol/l。

9、进一步地，组合式固体蓄热器包括若干镁铝蓄热体，若干镁铝蓄热体并联设置。

10、进一步地，组合式固体蓄热器输出高温热风温度为550℃-830℃；组合式固体蓄热器输入的低温热风温度为230℃-320℃。

11、进一步地，蒸汽发生器产生的过热蒸汽温度为350℃-550℃。

12、本发明的有益效果为：

13、本发明的第一稳压电源用于将夜间低谷电、富余风能、富余光能等新能源发电的电网电通过滤波、整流、稳压转化生成直流电；组合式固体蓄热器利用收集的直流电转化成热能并储存在蓄热体内；水汽外循环系统将自来水处理后，并配合蒸汽发生器产生过热蒸汽，用于驱动汽轮机发电；高温热风内循环系统将组合式固体储热器中的热能循环进入蒸汽发生器内产生过热蒸汽，用于驱动汽轮机发电。

14、本发明的固体储热系统通过自适应主动安全固体储热技术实现错峰用电，能够在夜间电网用电低谷而产生富余风能、富余光能电量的高峰时段运行并储存热量，由富余风能、富余光能转化而来的热量可以直接供热给需求端，剩余部分储存在蓄热装置，在白天电网负荷高峰时段放出热能实现发电和供热，风电、光电等不稳定能源的就地消纳能力得到提升，对电网的深度调峰、富余风能电量的利用及环境保护等方面具有重要意义。同时，西北地区以火力发电调峰为主，且自适应主动安全固体储热技术可根据现有火电厂设施改造，极大的降低了储能成本。

15、本发明的固体储热技术，通过高温固体蓄热原理，将富余风能、富余光能发电能量及夜间电网低谷电能转化为热能进行存储，在用电高峰时进行自适应热能输出，输出的过热蒸汽可实现后续二次发电及热电联产，是能源梯级利用的技术核心。一方面，新建的新能源电站必须配备储能系统，现有的储能技术以电化学储能为主，采用以磷酸铁锂、铅酸铁锂和三元电池等为主循环寿命多为5～8年，维护成本高。采用与电化学储能相当的初期建设成本，通过固体储能技术可实现同等规模储能要求，且寿命不低于25年，维护成本极大降低。固体蓄热储能覆盖范围广，带动相关产业多，是目前最理想的储能技术途径之一。另一方面，西北地区现有的传统火力发电仍是电网调峰主要方式，在现有的火力发电基础上，固体蓄热设备可根据现有火电厂设施改造，安全性与现有火电厂等级一致，无额外安全运行要求，极大的节省额外安全成本。

16、本发明的固体储热技术能量转化率可达到96％，通过能量循环技术，将低品位热能经循环系统再次提升为高品位热源，有效的降低低品位热能的热量散失，极大提高热能转化效率。

1.一种风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，包括第一稳压电源(1)、组合式固体蓄热器(2)、蒸汽发生器(3)和汽轮机(4)；

2.根据权利要求1所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述高温热风内循环系统(5)包括高温风室(51)、第一耐高温泵(52)、第二耐高温泵(53)和低温风室(54)，所述高温风室(51)、第一耐高温泵(52)、蒸汽发生器(3)第二耐高温泵(53)和低温风室(54)依次连接在组合式固体蓄热器(2)的高温热风输出端，所述低温风室(54)的输出端与高温热风内循环系统(5)的低温热风输入端连接。

3.根据权利要求2所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述水汽外循环系统(6)包括依次连接的压力水泵(61)、除氧器(62)、水处理设备(63)、蓄水罐(64)和高压供水泵(65)，所述压力水泵(61)连接有自来水管，所述高压供水泵(65)与蒸汽发生器(3)连接。

4.根据权利要求3所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，还包括第二稳压电源(7)、控制系统(8)和变频调速控制器(9)，所述变频调速控制器分别与控制系统(8)、变频调速控制器(9)电性连接，所述第二稳压电源(7)用于控制系统(8)和变频调速控制器(9)的供电，所述控制系统(8)与第一稳压电源(1)和组合式固体蓄热器(2)电性连接，所述变频调速控制器(9)用于控制高温热风内循环系统(5)和水汽外循环系统(6)。

5.根据权利要求3所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述除氧器(62)将自来水的含氧量降至5μg/l-7μg/l。

6.根据权利要求3所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述水处理设备(63)将自来水硬度降至0.03mmol/l。

7.根据权利要求1所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述组合式固体蓄热器(2)包括若干镁铝蓄热体(21)，若干所述镁铝蓄热体(21)并联设置。

8.根据权利要求1所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述组合式固体蓄热器(2)输出高温热风温度为550℃-830℃；所述组合式固体蓄热器(2)输入的低温热风温度为230℃-320℃。

9.根据权利要求1所述的风能、光能及电网用电低谷电能的固体储热系统，其特征在于，所述蒸汽发生器(3)产生的过热蒸汽温度为350℃-550℃。