一种应对弃风问题的熔盐储热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应对弃风问题的熔盐储热系统，包括了高/低温熔盐罐、分别布置于两罐内的高/低温熔盐分配管、用于熔盐驱动的高/低温熔盐泵、用于加热熔盐的电加热器、以及用于产生蒸汽的熔盐‑蒸汽发生装置等。电加热器、熔盐‑蒸汽发生装置、冷/热熔盐泵等设备布置于熔盐罐之间的换热平台上；换热平台通常设计成高于冷/热熔盐罐，并使熔盐管路沿流向有一定的向下倾角，以便于熔盐系统停止运行时管道、加热器及换热器内的熔盐排空，防止熔盐凝结，保障熔盐系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应对弃风问题的熔盐储热系统，属于可再生能源利用的

技术介绍
太阳能、风能是可再生能源中的重要组成部分，近年来为了解决环境污染问题，减少化石能源消耗，以太阳能、风能为核心的可再生能源替代正在世界各国兴起。我国是太阳能资源、风力资源丰富的国家，近十年来，太阳能、风能利用在我国已有了长足发展。统计资料表明，截止到2015年底，我国的光伏累计装机容量为4158万千万，风电累计装机容量为12830万千万。风能与太阳能在我国能源结构中的比重逐渐增加。太阳能光伏发电与用电峰值负荷基本同步，而风力资源却通常在夜晚时段更好，输出功率更高。我国陆上风电资源比较集中的区域为东北、西北、华北(内蒙、河北)等地，上述大部分地区用电负荷通常不高，再加上风电外送通道不畅，风电资源负荷波动大、难预测等特点，这些因素给上述地区风电的消纳提出了挑战。资料统计表明，2015年我国风电全年弃风量339亿千瓦时，平均弃风率达到15％的水平，而甘肃、新疆、吉林等地的弃风率甚至超过了30％。风电的消纳已成了制约新能源发展的一个重要因素。应该注意到：风电资源集中的三北地区，同时又是我国采暖期较长的区域，上述地区的采暖期通常会达到6个月甚至更长。常规的采暖方式多是以煤炭为热源的供暖方式，这种方式消化了大量的一次能源，同时还给环境带来严重污染。近几年我国冬季北方地区雾霾有加剧的趋势，应该是与煤炭的消耗增加密切相关。因此利用弃风进行区域集中供暖，是促进风电消纳的一种潜在途径，也是减小空气污染的一种可行方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：提供了一种以熔盐为储热介质的双罐热力系统，在风电资源过剩时，利用过剩的风电把熔盐加热并储存在高温熔盐罐内；而在用户需要时，利用高温熔盐通过专用的换热设备，制取需要参数的蒸汽或热水，用于供热或发电。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种应对弃风问题的熔盐储热系统，包括高温熔盐罐、低温熔盐罐、熔盐-蒸汽发生装置、电加热器、高温熔盐泵、低温熔盐泵、高温熔盐分配管、低温熔盐分配管和换热平台；熔盐-蒸汽发生装置、电加热器、高温熔盐泵和低温熔盐泵布置在换热平台上，换热平台比高温熔盐罐和低温熔盐罐位置高；当风电过剩时，系统工作在电热模式下：低温熔盐泵从低温熔盐罐内抽取低温熔盐，经过电加热器后升温，产生的高温熔盐通过高温熔盐分配管，储存在高温熔盐罐内，根据加热功率的要求，电加热器可以设计成一级或多级；当需要对外供蒸汽或热水时，系统工作在热汽模式下：高温熔盐罐内的熔盐，通过高温熔盐泵抽取后输送到熔盐-蒸汽发生装置，在熔盐-蒸汽发生装置中，把除盐/凝结水加热成需要参数的蒸汽或热水，实现对外供热或发电，高温熔盐释放热量后变成低温熔盐，通过低温熔盐分配管储存在低温熔盐罐内。其中，换热平台通常布置在比熔盐罐高的位置上，并且熔盐管路沿流向呈一定的向下倾角布置，以便于系统停止运行时，管路及设备中熔盐的排空，减少熔盐发生凝固的风险。本专利技术一种应对弃风问题的熔盐储热系统工作原理为：如图1所示，一种应对弃风问题的熔盐储热系统，包括了高/低温熔盐罐、分别布置于两罐内的高/低温熔盐分配管、用于熔盐驱动的高/低温熔盐泵、用于加热熔盐的电加热器、以及用于产生蒸汽的熔盐-蒸汽发生装置等。电加热器、熔盐-蒸汽发生装置、冷/热熔盐泵等设备布置于熔盐罐之间的换热平台上；换热平台通常设计成高于冷/热熔盐罐，并使熔盐管路沿流向有一定的向下倾角，以便于熔盐系统停止运行时管道、加热器及换热器内的熔盐排空，防止熔盐凝结，保障熔盐系统的安全性。当风电功率难以被电网正常消纳时，低温熔盐罐内的熔盐被低温熔盐泵抽取，在电加热器内加热成设定温度的高温熔盐，根据加热功率的大小，电加热可以采用一级或多级，产生的高温熔盐存储于高温熔盐罐内。当用户需要时，高温熔盐罐内的熔盐被高温熔盐泵抽取，在熔盐-蒸汽发生装置中放热产生需要参数的蒸汽，用于对外的供热或发电。高/低温熔盐分配管的作用是使进入到对应储罐内的熔盐分布均匀，防止熔盐温度分层。熔盐系统及关键设备均布置于比熔盐罐高的平台上，并且管路沿熔盐流向呈一定倾角布置，在系统停止工作时，可以快速排出管路及设备中的熔盐，防止熔盐凝固，提高系统的安全性。本专利技术一种应对弃风问题的熔盐储热系统具有如下显著特点：(1)利用弃风产生的电能加热熔盐，用于供热或发电，促进了风电消纳，并在一定程度上缓解了传统采暖方式带来的污染问题；(2)熔盐具有液相温度范围宽、热容高等特性，易于实现大容量的储热，因此可以使系统的热功率输出稳定，更好满足热/电用户的需求；(3)熔盐的流动及传热特性好，规模化应用后熔盐的价格也较低(与导热油相比较)，非常适合作传热、储热介质；(4)换热平台设计为高于双储罐，并且熔盐管路沿流向有一定的向下倾角，因此可以加快系统停运时的疏盐速度，降低了熔盐系统的凝固风险。附图说明图1为本专利技术一种应对弃风问题的熔盐储热系统的工作原理示意图。图中附图标记含义：1为高温熔盐罐，2为低温熔盐罐，3为熔盐-蒸汽发生装置，4为电加热器，5为高温熔盐泵，6为低温熔盐泵，7为高温熔盐分配管，8为低温熔盐分配管，9为换热平台。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，本专利技术一种应对弃风问题的熔盐储热系统，包括高温熔盐罐1、低温熔盐罐2、熔盐-蒸汽发生装置3、电加热器4、高温熔盐泵5、低温熔盐泵6、高温熔盐分配管7、低温熔盐分配管8和换热平台9。熔盐-蒸汽发生装置3、电加热器4、高温熔盐泵5和低温熔盐泵6布置在换热平台9之上。换热平台9通常布置在比高温熔盐罐1和低温熔盐罐2高的位置上，并且熔盐管路沿流向呈一定的向下倾角布置，以便于系统停止运行时，管路及设备中熔盐的排空，减少熔盐发生凝固的风险。当风电过剩时，系统工作在电热模式下(以电制热，加热熔盐)：低温熔盐泵6从低温熔盐罐2内抽取低温熔盐，经过电加热器4后升温，产生的高温熔盐通过高温熔盐分配管7，储存在高温熔盐罐1内。根据加热功率的要求，电加热器4可以设计成一级或多级。当需要对外供蒸汽(或热水)时，系统工作在热汽模式下(用高温熔盐产生需要的蒸汽或热水)：高温熔盐罐1内的熔盐，通过高温熔盐泵5抽取后输送到熔盐-蒸汽发生装置3，在熔盐-蒸汽发生装置3中，把除盐/凝结水加热成需要参数的蒸汽(或热水)，实现对外供热或发电。高温熔盐释放热量后变成低温熔盐，通过低温熔盐分配管8储存在低温熔盐罐2内。由于熔盐管路及相关设备均布置在比熔盐罐略高的换热平台9上，并沿熔盐流向有一定的向下倾角，因此当系统停止工作时，管路及设备中的熔盐可以通过重力快速回流到熔盐罐，防止熔盐凝固的发生，提升系统的安全性。本专利技术一种应对弃风问题的熔盐储热系统，利用了熔盐液相温度高、温度范围宽、高热容、流动及传热特性好等特性，可以实现大容量、低成本储热，再用于供热或发电。这种模式可以在一定程度上缓解弃风的问题，并可以部分替代传统以燃煤为主的供热方式，减轻对环境的污染。该系统具有一举多得的效果，在风电负荷过剩、存在大量弃风的地区有较好的应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应对弃风问题的熔盐储热系统，其特征在于：包括高温熔盐罐(1)、低温熔盐罐(2)、熔盐‑蒸汽发生装置(3)、电加热器(4)、高温熔盐泵(5)、低温熔盐泵(6)、高温熔盐分配管(7)、低温熔盐分配管(8)和换热平台(9)；熔盐‑蒸汽发生装置(3)、电加热器(4)、高温熔盐泵(5)和低温熔盐泵(6)布置在换热平台(9)上，换热平台(9)比高温熔盐罐(1)和低温熔盐罐(2)位置高；当风电过剩时，系统工作在电热模式下：低温熔盐泵(6)从低温熔盐罐(2)内抽取低温熔盐，经过电加热器(4)后升温，产生的高温熔盐通过高温熔盐分配管(7)，储存在高温熔盐罐(1)内，根据加热功率的要求，电加热器(4)可以设计成一级或多级；当需要对外供蒸汽或热水时，系统工作在热汽模式下：高温熔盐罐(1)内的熔盐，通过高温熔盐泵(5)抽取后输送到熔盐‑蒸汽发生装置(3)，在熔盐‑蒸汽发生装置(3)中，把除盐/凝结水加热成需要参数的蒸汽或热水，实现对外供热或发电，高温熔盐释放热量后变成低温熔盐，通过低温熔盐分配管(8)储存在低温熔盐罐(2)内。

【技术特征摘要】
1.一种应对弃风问题的熔盐储热系统，其特征在于：包括高温熔盐罐(1)、低温熔盐罐(2)、熔盐-蒸汽发生装置(3)、电加热器(4)、高温熔盐泵(5)、低温熔盐泵(6)、高温熔盐分配管(7)、低温熔盐分配管(8)和换热平台(9)；熔盐-蒸汽发生装置(3)、电加热器(4)、高温熔盐泵(5)和低温熔盐泵(6)布置在换热平台(9)上，换热平台(9)比高温熔盐罐(1)和低温熔盐罐(2)位置高；当风电过剩时，系统工作在电热模式下：低温熔盐泵(6)从低温熔盐罐(2)内抽取低温熔盐，经过电加热器(4)后升温，产生的高温熔盐通过高温熔盐分配管(7)，储存在高温熔盐罐(1)内，根据加热功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚飞奇，刘可亮，侯晓东，
申请(专利权)人：杭州锅炉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33