本發明涉及新能源電力消納，具體涉及一種高溫儲熱發電系統及運行方法。

背景技術：

1、新能源將逐步成為我國能源體系中的主體能源。在能源結構轉型升級過程中，一方面新能源的高比例將對電網的穩定運行帶來沖擊，另一方面一些傳統煤電將面臨著退役或關停的局面。如何解決未來高比例可再生能源下的能源消納問題將是一大難題。

2、公開號為cn116031913a的中國專利，其公開了一種基于卡諾電池儲能技術的風電消納儲能系統，在在儲能時利用熱泵將新能源電力轉化為熱量存儲于相變儲熱材料中，釋能時通過熱能驅動有機朗肯循環進行發電。但該技術方案受限于相變儲熱材料的儲熱溫域低，存在有機朗肯循環做功能力不足、效率不高的問題。

技術實現思路

1、本發明解決了現有技術方案通過儲熱系統對可再生電力進行消納時存在釋能過程效率低、釋能功率有限的問題，提出一種高溫儲熱發電系統及運行方法，引入氫氧化鈉熔鹽作為儲熱介質，通過新能源電力驅動電加熱裝置，將熱量以更高的溫度進行儲存，釋能時可產生高溫高壓的高品位蒸汽驅動汽輪機組進行發電，系統具有釋能功率大，能量轉化效率高的優勢。

2、為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：一種高溫儲熱發電系統，包括熔鹽側循環回路以及與熔鹽側循環回路連通的蒸汽側回路；所述熔鹽側循環回路設置有高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐，所述高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐之間設置并連接有熔鹽電加熱裝置；所述蒸汽側回路包括過熱器以及與過熱器連接的汽輪機組，所述汽輪機組還依次連接有預熱器和蒸發器。

3、本技術方案中，系統在儲能時可再生能源驅動熔鹽電加熱裝置將棄風棄光轉換為更高品位的熱能，在釋能階段直接產生高溫高壓的高品位蒸汽驅動退役汽輪機組，實現高效發電。整個系統具有更高效、發電功率靈活可控、所需成本低的技術優勢。

4、本發明還進一步設置為：所述高溫熔鹽罐的出口連接有第一熔鹽泵，所述第一熔鹽泵的出口依次連接過熱器、蒸發器和預熱器，所述預熱器連接低溫熔鹽罐，所述低溫熔鹽罐的出口連接第二熔鹽泵，所述第二熔鹽泵依次連接熔鹽電加熱裝置和高溫熔鹽罐。

5、本技術方案中，在高溫熔鹽罐的出口設置有第一熔鹽泵，在低溫熔鹽罐的出口設置有第二熔鹽泵，可再生電力能夠驅動熔鹽電加熱裝置對低溫熔鹽進行加熱，溫度大幅提升進入高溫熔鹽罐，實現可再生電力的消納。

6、本發明還進一步設置為：所述高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐均采用氫氧化鈉熔融鹽作為儲熱介質。

7、本技術方案中，引入氫氧化鈉熔融鹽作為儲熱介質，能夠顯著提高儲熱系統的運行溫度。

8、本發明還進一步設置為：所述第一熔鹽泵的出口還連接有再熱器，所述再熱器的出口與過熱器連接。

9、本發明還進一步設置為：所述高溫熔鹽罐的出口設置有調質熔鹽罐，所述調質熔鹽罐通過調節閥門與高溫熔鹽罐的出口連接。

10、本技術方案中，通過設置相應的調質熔鹽罐以及相應的熔鹽調質工藝來解決氫氧化鹽對于金屬的腐蝕問題，可保障系統的穩定安全運行。

11、本發明還進一步設置為：所述調質熔鹽罐采用鉬酸鹽-磷酸鹽混合熔融鹽，所述鉬酸鹽和磷酸鹽的比例為1：5~1：10。

12、本技術方案中，通過上述的調質熔鹽罐以及相應的材料的設置，并采用相應的熔鹽調質工藝來解決氫氧化鹽對于金屬的腐蝕問題。

13、本發明還進一步設置為：所述汽輪機組包括高壓缸，所述高壓缸連接有中壓缸，所述中壓缸連接有低壓缸，所述低壓缸連接有凝汽器，所述凝汽器出口連接有凝結水泵。

14、本發明還進一步設置為：所述凝結水泵依次連接有低加和除氧器，所述除氧器的另一端依次連接有給水泵和高壓。

15、本技術方案中，上述的汽輪機組能夠在釋能階段進行工作運行。

16、本發明還進一步設置為：所述高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐的內壁均焊接有鋁合金。

17、本技術方案中，通過在內壁上焊接相應的鋁合金來進一步的進行防腐保護。

18、一種高溫儲熱發電系統的運行方法，適用上述的一種高溫儲熱發電系統，包括以下步驟：

19、s1，采用調質熔鹽罐對系統進行防腐蝕處理，使熔鹽回路內部形成防腐鈍化膜；

20、s2，根據可再生電力驅動熔鹽電加熱裝置對低溫熔鹽進行加熱并進入高溫熔鹽罐；

21、s3，產生高溫高壓的蒸汽進而驅動汽輪機組進行發電。

22、本技術方案中，首先對上述的高溫儲熱發電系統進行防腐蝕處理，在完成防腐蝕處理之后，系統依次進行儲熱和釋能發電，通過可再生電力驅動熔鹽電加熱裝置來對低溫熔鹽進行加熱，低溫熔鹽經熔鹽電加熱裝置溫度由330℃提升至700℃后進入高溫熔鹽罐，實現可再生電力的消納；高溫熔鹽經第一熔鹽泵依次流經過熱器、蒸發器以及預熱器，釋熱后進入低溫熔鹽罐；高溫熔鹽一股分流經再熱器后回到過熱器出口。給水經高加后，依次流經預熱器、蒸發器以及過熱器與高溫熔鹽換熱產生高溫高壓的蒸汽，蒸汽進入高壓缸做功后回到再熱器與熔鹽換熱再次升溫，然后進入中壓缸以及低壓缸進行做功發電，實現高溫儲熱系統的熱電轉換。

23、本發明能夠帶來如下的有益效果：

24、1、本發明涉及的一種高溫儲熱發電系統，采用氫氧化鈉熔鹽作為儲熱介質，提高了現有熔鹽儲熱系統運行溫域(330℃~700℃)，將綠電轉化為更高品位的熱量進行存儲，實現對綠電的大幅消納；

25、2、本發明的一種高溫儲熱發電系統，在釋能過程中直接產生高溫、高壓的主蒸汽驅動汽輪機組發電，系統整體效率以及釋能功率上限顯著提高，同時節省整個系統的成本；

26、3、本發明還采用調質熔鹽罐以及相應的熔鹽調質防腐工藝，通過對熔鹽循環回路內壁進行預處理形成金屬防腐鈍化膜；在運行過程中通過向氫氧化鈉熔鹽中加入調質熔鹽，大大減緩氫氧化鈉熔鹽對于金屬的腐蝕效果。

技術特征：

1.一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，包括熔鹽側循環回路以及與熔鹽側循環回路連通的蒸汽側回路；所述熔鹽側循環回路設置有高溫熔鹽罐（1）和低溫熔鹽罐（4），所述高溫熔鹽罐（1）和低溫熔鹽罐（4）之間設置并連接有熔鹽電加熱裝置（3）；所述蒸汽側回路包括過熱器（7）以及與過熱器（7）連接的汽輪機組，所述汽輪機組還依次連接有預熱器（5）和蒸發器（6）。

2.根據權利要求1所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述高溫熔鹽罐（1）的出口連接有第一熔鹽泵，所述第一熔鹽泵的出口依次連接過熱器（7）、蒸發器（6）和預熱器（5），所述預熱器（5）連接低溫熔鹽罐（4），所述低溫熔鹽罐（4）的出口連接第二熔鹽泵，所述第二熔鹽泵依次連接熔鹽電加熱裝置（3）和高溫熔鹽罐（1）。

3.根據權利要求1或2所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述高溫熔鹽罐（1）和低溫熔鹽罐（4）均采用氫氧化鈉熔融鹽作為儲熱介質。

4.根據權利要求2所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述第一熔鹽泵的出口還連接有再熱器（8），所述再熱器（8）的出口與過熱器（7）連接。

5.根據權利要求1或2所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述高溫熔鹽罐（1）的出口設置有調質熔鹽罐（2），所述調質熔鹽罐（2）通過調節閥門與高溫熔鹽罐（1）的出口連接。

6.根據權利要求5所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述調質熔鹽罐（2）采用鉬酸鹽-磷酸鹽混合熔融鹽，所述鉬酸鹽和磷酸鹽的比例為1：5~1：10。

7.根據權利要求1或2所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述汽輪機組包括高壓缸（9），所述高壓缸（9）連接有中壓缸（10），所述中壓缸（10）連接有低壓缸（11），所述低壓缸（11）連接有凝汽器（12），所述凝汽器（12）出口連接有凝結水泵（13）。

8.根據權利要求7所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述凝結水泵（13）依次連接有低加（14）和除氧器（15），所述除氧器（15）的另一端依次連接有給水泵（16）和高壓（17）。

9.根據權利要求1或2所述的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，所述高溫熔鹽罐（1）和低溫熔鹽罐（4）的內壁均焊接有鋁合金。

10.一種高溫儲熱發電系統的運行方法，適用權利要求1-9任一項的一種高溫儲熱發電系統，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發明公開一種高溫儲熱發電系統及運行方法，涉及新能源電力消納技術領域，旨在解決現有技術方案通過儲熱系統對可再生電力進行消納時存在釋能過程效率低、釋能功率有限的問題，系統包括熔鹽側循環回路以及與熔鹽側循環回路連通的蒸汽側回路；熔鹽側循環回路設置有高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐，高溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐之間設置并連接有熔鹽電加熱裝置；蒸汽側回路包括過熱器以及與過熱器連接的汽輪機組，汽輪機組還依次連接有預熱器和蒸發器。本發明通過新能源電力驅動電加熱裝置，將熱量以更高的溫度進行儲存，釋能時可產生高溫高壓的高品位蒸汽驅動汽輪機組進行發電，系統具有釋能功率大，能量轉化效率高的優勢。

技術研發人員：李文俊,俞李斌,趙中陽,徐林婕,張澤鑌,陳姿穎,周志杰
受保護的技術使用者：浙江省白馬湖實驗室有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24