电热储热热能发电的高参数发电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109681280A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201811045384.3(22)申请日2018.09.07(71)申请人山西大学地址030006山西省太原市小店区坞城路92号(72)发明人禹健王琦高红斌张海燕白建云郝秀芳(74)专利代理机构太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14110代理人任林芳(51)Int.Cl.F01K11/02(2006.01)F01K3/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称电热储热热能发电的高参数发电系统(57)摘要本发明公开了一种电热储热热能发电的高参数发电系统，其结构独特，由电磁激励绕组，金属储能材料及其金属壳体，穿过金属储能材料的换热器管路组成的电热储热换热三合一装置替代燃煤发电机组的锅炉，组合形成一个完整的系统。由于高温换热管道的外部有较高的压力，这与在锅炉中高温换热管道的外部为大气压完全不同，使得高温换热管道的内外压力差大大减小。因此，高温换热管道材料可以选用热强度低一到两个量级的廉价材料，大大降低系统造价，使用金属材料作为储能体，安全系数高，报废处理成本低，再生利用率极高。CN109681280ACN109681280A权利要求书1/1页1.一种电热储热热能发电的高参数发电系统，其特征在于，系统构成为：电热储热换热三合一单元，串联在燃煤锅炉与蒸汽轮机之间；电热储热换热三合一单元外部有保温层；保温层外部有低温承压壳体；低温承压壳体与电热储热换热三合一单元壳体间充有高压气体；电热储热换热三合一单元中储能材料采用高导热、导电的金属材料；换热器管路穿过储热材料；电热环节为电磁激励绕组，其接受电网能量产生电流，所激励的磁场穿过金属储能材料及其金属壳体并产生感生电流，感生电流的焦耳热效应将储能组建整体加热；运行过程为：在电网负荷低谷或电网存在“弃风、弃水、弃光”的情况下，电热环节将电能转化为高品位的热能储存在储热环节中；通过调节换热器中流过工质的流量和流速，可控制从储热单元中换出的热量大小；换出的热量将低参数的蒸汽加热为高参数的蒸汽进入热力发电系统转化为电能；在储能阶段，控制工质从储能器中换出热量很少，汽轮机以低蒸汽参数，低工质流量运行，在保证锅炉稳燃的前提下，尽可能减小发电机出力；在负荷高峰时段，大流量的工质通过储能器得到高参数的蒸汽，使得汽轮机高效运行。2.根据权利要求1所述的电热储热热能发电的高参数发电系统，其特征在于，所述换热单元连接一控制单元，用以控制换热单元流向蒸汽轮机的热量的流量和流速。3.根据权利要求1所述的电热储热热能发电的高参数发电系统，其特征在于，储热单元采用高导热、导电的金属镁材料，外壳的材质为耐热钢。2CN109681280A说明书1/4页电热储热热能发电的高参数发电系统技术领域[0001]本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电热储热热能发电的高参数发电系统。背景技术[0002]随着中国经济增速放缓，电力需求放缓，电力行业开始由短缺变成供大于求。风电弃风、水电弃水，弃光限电形势加剧。2015年，全年弃风电量339亿千瓦时，同比增加213亿千瓦时，平均弃风率15%。[0003]目前，可实现的大规模储能只有抽水蓄能电站。而风能资源丰富的地区，极少具备修建抽水性能电站的地理条件。而各种电池储能，飞轮、超导储能等化学物理储能方式，由于技术与成本的原因，无法实现适应风电调峰规模的储能系统。[0004]火电机组仍然是电网中最主要的电源。火电机组的效率主要取决于蒸汽动力循环参数，参数越高机组效率越高。目前欧洲、日本、美国以及中国都相继提出将蒸汽参数提高到700℃/35Mpa，并进行了相关的研究。[0005]蒸汽温度的提高，主要受材料的承受能力限制。根据材料的允许温度，未来机组的主蒸汽温度可能选择以下三种：使用含Cr铁素体钢，其温度最高限为630℃；使用奥氏体钢，其允许蒸汽温度达到650℃，镍基材料，其允许蒸汽温度进一步达到700℃。[0006]目前国外对700℃等级的锅炉、汽轮机以及管道、阀门等组件进行了设计，提出了多种电站紧凑设计方式，以减少昂贵的高温镍基合金的使用数量，从而降低成本。[0007]如何将风电消纳与提升火电机组效率相结合，应是目前能源技术研究的重要课题。发明内容[0008]本发明用以克服现有技术的不足，提供一种高参数发电系统，其将负荷低谷或弃电时段的电能储存为高品位热能储存在储热器中，锅炉产生的低参数蒸汽，通过储热器产生高参数蒸汽的热力发电技术。[0009]本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设置一电热储热换热三合一装置，串联在燃煤锅炉与蒸汽轮机之间；所述电热储热换热三合一装置包括外壳，及设置于外壳内的电热单元、储热单