本實用新型涉及電力調峰領域，尤其涉及火力發(fā)電機組利用固體電蓄熱裝置與吸收式熱泵深度調峰系統(tǒng)。
背景技術：
近年來，在我國三北地區(qū)電力市場容量富裕，燃機、抽水蓄能等可調峰電源稀缺，電網調峰與火電機組靈活性之間矛盾突出，電網消納風電、光電及核電等新能源的能力不足，棄風棄光現(xiàn)象嚴重；而熱電聯(lián)產機組采用“以熱定電”方式運行，調峰能力僅為10%左右，調峰困難已經成為目前電網運行最為突出的問題。如果電網調峰與火電機組供熱之間的矛盾處理不好，可能影響居民冬季供暖安全，關系民生。為了滿足電網調峰需求，以及電廠在激烈競爭中的生存需要，深度調峰勢在必行。
申請?zhí)枮?01520183594.4的中國專利，公開了一種具有調峰功能的余熱利用供暖裝置，包括抽凝機、吸收式熱泵、凝汽器、流量閥、蓄熱罐、泵和熱網加熱器，抽凝機的抽汽端口與吸收式熱泵的驅動熱源進口連接，所述凝汽器的出口與吸收式熱泵的余熱利用進口連接，熱網加熱器的高溫側供水入口和流量閥的入口均和吸收式熱泵的供熱出水端口連接，流量閥的出口與蓄熱罐的熱水口連接，所述蓄熱罐的冷水口與泵的入口連接，泵的出口和熱網加熱器的高溫側回水端均與吸收式熱泵的高溫側回水端口連接。該專利利用了蓄熱罐和吸收式熱泵增加了對熱能的利用率，但是供熱面積有限，無法滿足供熱需求較大地區(qū)居民的供熱需求，對電能的利用也不夠充分，無法達到深度調峰的效果。
技術實現(xiàn)要素：
固體電蓄熱裝置有足夠大的蓄能系統(tǒng)，可以在夜間，用電低谷的時間段進行儲能，而在白天進行供暖、供能，這一優(yōu)點同時解決了供暖和風電低谷消納的問題。熱泵是利用高品位能源驅動實現(xiàn)熱量從低溫向高溫輸送的設備，吸收式熱泵技術可以回收利用工業(yè)生產中的大量低品位廢熱，且其常用的工質（即溴化鋰/水、氨/水）對環(huán)境沒有破壞作用，是一種節(jié)能環(huán)保技術?；谝陨咸攸c，吸收式熱泵應用在熱電廠回收汽輪機乏汽余熱用于集中供熱具有顯著的經濟效益、社會效益。
為了滿足電網調峰需求，提高火電機組的靈活性，以及解決目前存在的較大棄風棄光現(xiàn)象的問題，本實用新型將固體電蓄熱鍋爐及吸收式熱泵技術結合起來，實現(xiàn)電力生產和熱力生產相輔運行，顯著提升熱電機組的上網調峰能力，既能有效緩解可再生能源消納困境，同時能實現(xiàn)能源梯級利用，保證市政供熱能力。
本實用新型解決前述技術問題所采用的技術方案是：一種固體電蓄熱裝置配合吸收式熱泵深度調峰系統(tǒng)，包括主接線系統(tǒng)、電蓄熱系統(tǒng)、熱網循環(huán)水系統(tǒng)、汽輪機抽氣系統(tǒng)，電蓄熱系統(tǒng)在電廠出線母線上新增一個間隔，與降壓變壓器連接，降壓變壓器另一端與電蓄熱裝置供電母線連接，一個或多個電蓄熱裝置連接到電蓄熱母線上；在熱網循環(huán)水系統(tǒng)的供水側管道設置分支管道，與所述電蓄熱裝置連接；熱網循環(huán)水系統(tǒng)設置熱泵對循環(huán)水進行一級加熱。
優(yōu)選的是，所述電蓄熱裝置包括固體式電蓄熱裝置。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述固體式電蓄熱裝置包括固體式電蓄熱鍋爐。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述電蓄熱裝置依實際工程需要配套設置GIS開關設備或母線開關設備。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述固體式電蓄熱裝置電壓等級范圍10~66kV。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述固體式電蓄熱裝置功率范圍10~100MW。
上述任一方案優(yōu)選的是，新增間隔、降壓變壓器、GIS開關設備、電蓄熱裝置之間依實際工程需要采用鋼芯鋁絞線或電纜連接。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述熱網循環(huán)水系統(tǒng)包括熱網供水管道、熱網回水管道、熱網循環(huán)泵、熱泵、熱網加熱器、閥門及其連接管道。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述熱泵包括蒸汽型吸收式熱泵。
上述任一方案優(yōu)選的是，熱網循環(huán)水系統(tǒng)供水側管道設置分支管道與所述電蓄熱裝置連接，由熱用戶端熱網回水管道回流的水經過熱網循環(huán)泵增壓，流經熱泵一級加熱后，部分或全部循環(huán)水進入熱網加熱器進行二級加熱，之后循環(huán)水直接流經熱網供水管道輸送給用戶，或者部分或全部進入電蓄熱裝置進行三級加熱后經熱網供水管道輸送給用戶。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述主接線系統(tǒng)包括第一發(fā)電機、第二發(fā)電機、變壓器、電廠出線母線、第一出線、第二出線及連接電網。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述汽輪機抽汽系統(tǒng)包括汽輪機和汽輪機排汽管道。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述汽輪機出汽管道的一個分支與熱網加熱器連接，輸送蒸汽為熱網加熱器加熱，另一個分支與熱泵連接，為熱泵提供汽源；汽輪機排汽管道設置在汽輪機與熱泵連接的輸汽管道上。
固體電蓄熱調峰裝置具有高電壓、大功率、可蓄熱的特點，而且固體電蓄熱裝置有足夠大的蓄能系統(tǒng)，可以在夜間，用電低谷的時間段進行儲能，而在白天進行供暖、供能，這一優(yōu)點同時解決了供暖和風電低谷消納的問題。熱電廠用吸收式熱泵主要是蒸汽型，主要包括蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、再生器、熱交換器等，乏汽余熱進入蒸發(fā)器管程，蒸發(fā)器殼程為負壓，殼程的冷劑水在傳熱管外表面蒸發(fā)，吸收乏汽的氣化潛熱余熱；吸收器中濃溶液在傳熱管外表面滴淋，吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽氣化潛熱，并將該潛熱釋放給吸收器管內的熱網水，熱網水實現(xiàn)一次升溫，與此同時，在吸收器內濃溶液變成稀溶液，經過熱交換器升溫后進入再生器；再生器中驅動熱源蒸汽加熱溴化鋰溶液，水蒸汽蒸發(fā)，溴化鋰溶液變?yōu)闈馊芤?，濃溶液經熱交換器后進入吸收器進行吸收；再生器中蒸發(fā)的冷劑蒸汽進入冷凝器加熱管內的熱網水，實現(xiàn)熱網水的二次升溫，冷劑蒸汽冷凝成液態(tài)冷劑水進入蒸發(fā)器。如此反復，實現(xiàn)熱泵循環(huán)。
本實用新型中，固體式電蓄熱裝置也可替換為液體式電蓄熱裝置，形成固體式電蓄熱系統(tǒng)、液體式電蓄熱系統(tǒng)或者液體式和固體式電蓄熱混合系統(tǒng)。固體式電蓄熱系統(tǒng)包括一個或多個固體式電蓄熱裝置及其連接電網，固體式電蓄熱系統(tǒng)指采用固體式電蓄熱系統(tǒng)進行深度調峰的設備和系統(tǒng)，主要以固體式電蓄熱鍋爐為主要設備，以等固體作為蓄熱體進行電能和熱能轉換。液體式電蓄熱系統(tǒng)包括一個或多個液體式電蓄熱裝置及其連接電網，液體式電蓄熱系統(tǒng)指僅采用液體式熱水蓄熱系統(tǒng)進行深度調峰的設備和系統(tǒng)，主要以電極式熱水鍋爐為主要設備，以水作為蓄熱體和工質進行電能和熱能轉換。液體式和固體式電蓄熱混合系統(tǒng)包括液體式電蓄熱裝置、固體式電蓄熱裝置及其連接電網，該系統(tǒng)采用電極式熱水蓄熱系統(tǒng)和固體式電蓄熱系統(tǒng)相結合的系統(tǒng)進行深度調峰，此系統(tǒng)的核心設備為電極式熱水鍋爐和固體式電蓄熱鍋爐。此系統(tǒng)主要綜合考慮了兩種電鍋爐各自的優(yōu)點，電極式固體電蓄熱鍋爐電壓變化平滑，對電網沖擊小，而固體電蓄熱鍋爐蓄熱能力大，占地面積小的特點。
目前每套固體電蓄熱裝置內部是由多組電阻絲采用串并聯(lián)方式組成電加熱組，該電加熱組作為一個啟停單元同時啟同停，啟停容量最大可達到100MW，對電網造成很大的沖擊，影響電網的安全運行。鑒于此種情況，本發(fā)明中采用如下幾種方式解決此問題。
1、采用斜坡升壓軟起動器。該軟起動器的主要構成是串接于電源與電蓄熱裝置之間的三相反并聯(lián)高壓晶閘管及其電子控制電路。通過控制軟起動器控制其內部晶閘管的導通角，使電蓄熱裝置輸入電壓從零以預設函數(shù)關系逐漸上升，直至升高到額定電壓后起動結束。通過軟啟動器的逐步調壓來降低電蓄熱裝置接入電網的沖擊。
2、采用串接可變電阻降壓啟動方式。在電源與固體電蓄熱裝置之間串接一套可變電阻啟動柜，該可變電阻柜可以是熱變電阻或液體電阻。在固體電蓄熱裝置接入電網時，按預定設置阻值，無級平滑調節(jié)可變電阻的阻值，直至阻值接近為0后起動結束，從而使固體電蓄熱裝置的輸入電壓不斷增加，直至達到額定電壓，從而避免全壓啟動對電網的沖擊。
本實用新型將固體電蓄熱裝置及吸收式熱泵技術結合起來，采用吸收式熱泵技術回收汽輪機乏汽的熱量，加熱熱網循環(huán)水回水，利用電蓄熱裝置或熱網首站進一步加熱熱網循環(huán)水，向城市外網供熱。實現(xiàn)能源梯級利用，既能保證市政供熱能力，又滿足電網的深度調峰。
本實用新型的有益效果是：
1）利用電蓄熱裝置蓄能系統(tǒng)和吸收式熱泵余熱利用的特點，吸收式熱泵余熱利用可彌補機組深度調峰期間，電蓄熱裝置供熱不足的熱量，保障居民供熱。機組在白天非調峰時段進行熱電聯(lián)合供暖、供電，這一綜合應用，有效提高了供暖能力，擴大供暖面積，同時解決了供暖和風電低谷消納的問題，提高火電機組的深度調峰能力。
2）電蓄熱設備可以作為應急備用熱源，提高供熱的可靠性。
3）最大限度地為新能源提供上網空間，有效緩解可再生能源消納困境。
4）隨著調峰服務費、峰谷電價等政策的逐步落實，具有廣闊的市場發(fā)展空間。
5）吸收式熱泵回收汽輪機乏汽余熱，提高機組熱經濟性。
附圖說明
圖1 為按照本實用新型的固體電蓄熱裝置配合吸收式熱泵深度調峰系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例的示意圖。
圖示說明：
1-降壓變壓器，2-電蓄熱母線，3-電蓄熱裝置，4-熱網供水管道，5-熱網回水管道，6-熱網循環(huán)泵，7-熱泵，8-熱網加熱器，9-汽輪機排氣管道，10-閥門，11-汽輪機，12-第二發(fā)電機，13-第一發(fā)電機，14-第一出線，15-第二出線，16-電廠出線母線，17-電蓄熱系統(tǒng)，18-熱網循環(huán)水系統(tǒng)，19-主接線系統(tǒng)，20-汽輪機抽汽系統(tǒng)。
具體實施方式
為了更進一步了解本實用新型的
技術實現(xiàn)要素：
，下面將結合具體實施例對本實用新型作更為詳細的描述，實施例只對本實用新型具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本領域技術人員在本實用新型的基礎上作出的非實質性修改，都應屬于本實用新型保護的范圍。
實施例1
如圖1所示，一種固體電蓄熱裝置配合吸收式熱泵深度調峰系統(tǒng)，包括主接線系統(tǒng)19、電蓄熱系統(tǒng)17、熱網循環(huán)水系統(tǒng)18、汽輪機抽氣系統(tǒng)20，電蓄熱系統(tǒng)17在電廠出線母線16上新增一個間隔，與降壓變壓器1連接，降壓變壓器1另一端與電蓄熱裝置3供電母線連接，一個或多個電蓄熱裝置3連接到電蓄熱母線2上；在熱網循環(huán)水系統(tǒng)18的供水側管道設置分支管道，與所述電蓄熱裝置3連接；熱網循環(huán)水系統(tǒng)18設置熱泵7對循環(huán)水進行一級加熱。
優(yōu)選的是，所述電蓄熱裝置3包括固體式電蓄熱裝置。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置包括固體式電蓄熱鍋爐。
本實施例中，所述電蓄熱裝置3依實際工程需要配套設置GIS開關設備或母線開關設備。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置電壓等級范圍10~66kV。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置功率范圍10~100MW。
本實施例中，新增間隔、降壓變壓器1、GIS開關設備、電蓄熱裝置3之間依實際工程需要采用鋼芯鋁絞線或電纜連接。
本實施例中，所述熱網循環(huán)水系統(tǒng)包括熱網供水管道4、熱網回水管道5、熱網循環(huán)泵6、熱泵7、熱網加熱器8、閥門10及其連接管道。
本實施例中，所述熱泵包括蒸汽型吸收式熱泵。
本實施例中，熱網循環(huán)水系統(tǒng)18供水側管道設置分支管道與所述電蓄熱裝置3連接，由熱用戶端熱網回水管道5回流的水經過熱網循環(huán)泵6增壓，流經熱泵7一級加熱后，部分或全部循環(huán)水進入熱網加熱器8進行二級加熱，夜間用電低谷時，電蓄熱裝置儲能，循環(huán)水直接流經熱網供水管道4輸送給用戶。
本實施例中，所述主接線系統(tǒng)包括第一發(fā)電機13、第二發(fā)電機13、變壓器、電廠出線母線16、第一出線14、第二出線15及連接電網。
本實施例中，所述汽輪機抽汽系統(tǒng)20包括汽輪機11和汽輪機排汽管道9。
本實施例中，所述汽輪機11出汽管道的一個分支與熱網加熱器8連接，輸送蒸汽為熱網加熱器8加熱，另一個分支與熱泵7連接，為熱泵7提供汽源；汽輪機排汽管道9設置在汽輪機11與熱泵7連接的輸汽管道上。
固體電蓄熱調峰裝置具有高電壓、大功率、可蓄熱的特點，而且固體電蓄熱裝置有足夠大的蓄能系統(tǒng)，可以在夜間，用電低谷的時間段進行儲能，而在白天進行供暖、供能，這一優(yōu)點同時解決了供暖和風電低谷消納的問題。熱電廠用吸收式熱泵主要是蒸汽型，主要包括蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、再生器、熱交換器等，乏汽余熱進入蒸發(fā)器管程，蒸發(fā)器殼程為負壓，殼程的冷劑水在傳熱管外表面蒸發(fā)，吸收乏汽的氣化潛熱余熱；吸收器中濃溶液在傳熱管外表面滴淋，吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽氣化潛熱，并將該潛熱釋放給吸收器管內的熱網水，熱網水實現(xiàn)一次升溫，與此同時，在吸收器內濃溶液變成稀溶液，經過熱交換器升溫后進入再生器；再生器中驅動熱源蒸汽加熱溴化鋰溶液，水蒸汽蒸發(fā)，溴化鋰溶液變?yōu)闈馊芤?，濃溶液經熱交換器后進入吸收器進行吸收；再生器中蒸發(fā)的冷劑蒸汽進入冷凝器加熱管內的熱網水，實現(xiàn)熱網水的二次升溫，冷劑蒸汽冷凝成液態(tài)冷劑水進入蒸發(fā)器。如此反復，實現(xiàn)熱泵循環(huán)。
本實用新型將固體電蓄熱裝置及吸收式熱泵技術結合起來，采用吸收式熱泵技術回收汽輪機乏汽的熱量，加熱熱網循環(huán)水回水，利用電蓄熱裝置或熱網首站進一步加熱熱網循環(huán)水，向城市外網供熱。實現(xiàn)能源梯級利用，既能保證市政供熱能力，又滿足電網的深度調峰。
本實用新型的有益效果是：
1）利用電蓄熱裝置蓄能系統(tǒng)和吸收式熱泵余熱利用的特點，吸收式熱泵余熱利用可彌補機組深度調峰期間，電蓄熱裝置供熱不足的熱量，保障居民供熱。機組在白天非調峰時段進行熱電聯(lián)合供暖、供電，這一綜合應用，有效提高了供暖能力，擴大供暖面積，同時解決了供暖和風電低谷消納的問題，提高火電機組的深度調峰能力。
2) 電蓄熱設備可以作為應急備用熱源，提高供熱的可靠性。
3）最大限度地為新能源提供上網空間，有效緩解可再生能源消納困境。
4）隨著調峰服務費、峰谷電價等政策的逐步落實，具有廣闊的市場發(fā)展空間。
5）吸收式熱泵回收汽輪機乏汽余熱，提高機組熱經濟性。
實施例2
如圖1所示，一種固體電蓄熱裝置配合吸收式熱泵深度調峰系統(tǒng)，包括主接線系統(tǒng)19、電蓄熱系統(tǒng)17、熱網循環(huán)水系統(tǒng)18、汽輪機抽氣系統(tǒng)20，電蓄熱系統(tǒng)17在電廠出線母線16上新增一個間隔，與降壓變壓器1連接，降壓變壓器1另一端與電蓄熱裝置3供電母線連接，一個或多個電蓄熱裝置3連接到電蓄熱母線2上；在熱網循環(huán)水系統(tǒng)18的供水側管道設置分支管道，與所述電蓄熱裝置3連接；熱網循環(huán)水系統(tǒng)18設置熱泵7對循環(huán)水進行一級加熱。
本實施例中，所述電蓄熱裝置3包括固體式電蓄熱裝置。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置包括固體式電蓄熱鍋爐。
本實施例中，所述電蓄熱裝置3依實際工程需要配套設置GIS開關設備或母線開關設備。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置電壓等級范圍10~66kV。
本實施例中，所述固體式電蓄熱裝置功率范圍10~100MW。
本實施例中，新增間隔、降壓變壓器1、GIS開關設備、電蓄熱裝置3之間依實際工程需要采用鋼芯鋁絞線或電纜連接。
本實施例中，所述熱網循環(huán)水系統(tǒng)包括熱網供水管道4、熱網回水管道5、熱網循環(huán)泵6、熱泵7、熱網加熱器8、閥門10及其連接管道。
本實施例中，所述熱泵包括蒸汽型吸收式熱泵。
本實施例中，熱網循環(huán)水系統(tǒng)18供水側管道設置分支管道與所述電蓄熱裝置3連接，由熱用戶端熱網回水管道5回流的水經過熱網循環(huán)泵6增壓，流經熱泵7一級加熱后，部分或全部循環(huán)水進入熱網加熱器8進行二級加熱，白天用電量大時，電蓄熱裝置3供能，循環(huán)水流入電蓄熱裝置3進行三級加熱，之后再進入熱網供水管道4輸送給用戶。
本實施例中，所述主接線系統(tǒng)包括第一發(fā)電機13、第二發(fā)電機13、變壓器、電廠出線母線16、第一出線14、第二出線15及連接電網。
本實施例中，所述汽輪機抽汽系統(tǒng)20包括汽輪機11和汽輪機排汽管道9。
本實施例中，所述汽輪機11出汽管道的一個分支與熱網加熱器8連接，輸送蒸汽為熱網加熱器8加熱，另一個分支與熱泵7連接，為熱泵7提供汽源；汽輪機排汽管道9設置在汽輪機11與熱泵7連接的輸汽管道上。
固體電蓄熱調峰裝置具有高電壓、大功率、可蓄熱的特點，而且固體電蓄熱裝置有足夠大的蓄能系統(tǒng)，可以在夜間，用電低谷的時間段進行儲能，而在白天進行供暖、供能，這一優(yōu)點同時解決了供暖和風電低谷消納的問題。熱電廠用吸收式熱泵主要是蒸汽型，主要包括蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、再生器、熱交換器等，乏汽余熱進入蒸發(fā)器管程，蒸發(fā)器殼程為負壓，殼程的冷劑水在傳熱管外表面蒸發(fā)，吸收乏汽的氣化潛熱余熱；吸收器中濃溶液在傳熱管外表面滴淋，吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽氣化潛熱，并將該潛熱釋放給吸收器管內的熱網水，熱網水實現(xiàn)一次升溫，與此同時，在吸收器內濃溶液變成稀溶液，經過熱交換器升溫后進入再生器；再生器中驅動熱源蒸汽加熱溴化鋰溶液，水蒸汽蒸發(fā)，溴化鋰溶液變?yōu)闈馊芤?，濃溶液經熱交換器后進入吸收器進行吸收；再生器中蒸發(fā)的冷劑蒸汽進入冷凝器加熱管內的熱網水，實現(xiàn)熱網水的二次升溫，冷劑蒸汽冷凝成液態(tài)冷劑水進入蒸發(fā)器。如此反復，實現(xiàn)熱泵循環(huán)。
本實用新型將固體電蓄熱裝置及吸收式熱泵技術結合起來，采用吸收式熱泵技術回收汽輪機乏汽的熱量，加熱熱網循環(huán)水回水，利用電蓄熱裝置或熱網首站進一步加熱熱網循環(huán)水，向城市外網供熱。實現(xiàn)能源梯級利用，既能保證市政供熱能力，又滿足電網的深度調峰。
本實用新型的有益效果是：
1）利用電蓄熱裝置蓄能系統(tǒng)和吸收式熱泵余熱利用的特點，吸收式熱泵余熱利用可彌補機組深度調峰期間，電蓄熱裝置供熱不足的熱量，保障居民供熱。機組在白天非調峰時段進行熱電聯(lián)合供暖、供電，這一綜合應用，有效提高了供暖能力，擴大供暖面積，同時解決了供暖和風電低谷消納的問題，提高火電機組的深度調峰能力。
2) 電蓄熱設備可以作為應急備用熱源，提高供熱的可靠性。
3）最大限度地為新能源提供上網空間，有效緩解可再生能源消納困境。
4）隨著調峰服務費、峰谷電價等政策的逐步落實，具有廣闊的市場發(fā)展空間。
5）吸收式熱泵回收汽輪機乏汽余熱，提高機組熱經濟性。
盡管具體地參考其優(yōu)選實施例來示出并描述了本實用新型，但本領域的技術人員可以理解，可以作出形式和細節(jié)上的各種改變而不脫離所附權利要求書中所述的本實用新型的范圍。以上結合本實用新型的具體實施例做了詳細描述，但并非是對本實用新型的限制。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍。