热水蓄热罐蓄放热特性及容量与热电联产机组调峰能力的匹配研究
新型太阳能混合蓄热罐的放热特性
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第5期·1718·化 工 进展新型太阳能混合蓄热罐的放热特性程友良，王月坤，张夏，韩健（华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北 保定 071003）摘要：针对单罐系统的放热效率普遍较低，在单罐的基础上进行改进，增加一个壳管式相变换热器，构成单罐混合蓄热罐。
建立了单罐混合蓄热罐的数值模型，将数值模拟结果与实验结果进行对比，研究了相同情况下混合蓄热罐与常规斜温层蓄热罐在放热特性方面的差异，并探究入口熔融盐速度和石英石颗粒直径的变化对蓄热罐放热特性产生的影响。
结果表明，在入口熔融盐速度u in =2.0×10–4m/s 下，混合蓄热罐的放热性能比常规斜温层蓄热罐更优；随着入口熔盐速度的增加，蓄热罐的总放热时间、有效放热时间以及放热效率均下降，并且混合蓄热罐中不同速度与放热效率有一定的比例关系；相对于常规斜温层蓄热罐，石英石颗粒直径的变化对混合蓄热罐放热性能的影响很小。
关键词：入口速度；填充床；石英石颗粒直径；混合蓄热罐；优化；放热特性；数值模拟 中图分类号：TK512 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）05–1718–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1329Heat release characteristics of new solar hybrid heat storage tankCHENG Youliang ，WANG Yuekun ，ZHANG Xia ，HAN Jian（School of Energy Power and Mechanical Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding 071003，Hebei ，China ）Abstract ：As the heat release efficiency of a single tank system is generally low ，a hybrid heat storagetank is formed by adding a shell and tube type phase change heat exchanger to the tank. The numerical model of the hybrid heat storage tank was established ，and the numerical simulation results were compared with the experimental results. The differences of heat release characteristics between the hybrid heat storage tank and the conventional thermocline heat storage tank were studied under the same condition ，and the dependence of heat release characteristics of heat storage tank on different inlet molten salt velocities and quartz particle diameters was explored. The results showed that ，when theinlet molten salt velocity uin was 2.0×10-4m/s ，the heat release characteristics of the hybrid heat storage tank was better than that of the conventional thermocline heat storage tank. With the increase of inlet molten salt velocity ，the total heat release time ，effective heat release time and heat release efficiency of the heat storage tank were decreased ，respectively. There was a certain proportional relation between the velocity and the heat release efficiency of the hybrid heat storage tank. Compared to the conventional thermocline heat storage tank ，the change of quartz particle diameter had little influence on the heat release performance of the hybrid heat storage tank. Key words ：inlet velocity ；packed bed ；quartz particle diameter ；hybrid heat storage tank ；optimization ；heat release characteristics ；numerical simulation事流体动力学及流体设备与节能理论、新能源理论及应用等领域的研究。
采暖期蓄热调峰项目改造方案及可研分析报告
采暖期蓄热调峰项目改造方案及可研分析报告（石家庄诚峰热电有限公司尤申平张清清肖兴国王文君甄文彬）[摘要]：本文首先对石家庄诚峰热电有限公司冬季采暖期不同时段的供热量及供电量进行阐述，并对两者存在的问题进行分析，提出采暖期低谷时段蓄热水，高峰时段锅炉补热水，厂区新建一台蓄热水除盐水箱的优化解决方案。
详细介绍了该方案对电厂供暖期带来的经济效益和社会效益。
[关键词]： 供热调峰 蓄热水 除盐水箱 经济效益1背景资料石家庄诚峰热电有限公司总装机容量为3×80t/h+1×130t/h循环流化床锅炉配2×12MW+1×24MW抽凝汽轮发电机组,公司为热电厂，承担着所在地工业用汽和民用采暖用汽的任务，供热为单管线，没有热量和工质的回收。
夏季供热负荷比低，平均在45t/h左右，冬季增加200万平方米的民用采暖，热负荷比较高，并且波动大，在130-220t/h范围内波动。
锅炉炉渣经过滚筒冷渣机冷却排出，冷却介质为除盐水，由冷渣泵把除盐水从除盐水箱打到冷渣机，除盐水吸热后经过冷渣水换热器（冷源为循环水）返回除盐水箱。
2基础数据对该公司上一年供热的实际情况进行统计，考虑今年新增18-22t/h热负荷,预测该公司2005-2006供热负荷情况如表一（这些数据是参考去年的供热实际情况，取该时间内的平均数值，高峰时段区域调峰消减在20吨/小时）：表一 2005-2006年冬季供热负荷预测日期 12345678910111211.15-12.15平均134 135 142 154180200197181164144 138 12912.16-1.15平均159 158 160 177203218215210208202 207 1981.16-2.15平均156 161 165 173188203208202194188 188 1732.16-3.15平均136 137 141 156178188190173160155 159 145日期1314 15 16171819202122 23 2411.15-12.15平均11812213215118520019719218016514714112.16-1.15平均 186180185196219223217213212201193176 1.16-2.15平均 1631591701832052102072031991931811682.16-3.15平均 128122126150196206198195186176160140可以看出在供热初期和末期（11月15日—12月15日和2月16日—3月15日），热负荷偏小，每天的高峰出现在6:00-7:00和17:00-20:00，每天6小时，供热中期（12月16日—次年2月15日）热负荷增高，每天在5:00-11:00和17:00-22:00出现高峰，分别持续7小时、6小时，共13小时。
太阳能熔盐蓄热罐蓄热过程的性能研究
太阳能熔盐蓄热罐蓄热过程的性能研究王兴;靳智平;刘宏丽【摘要】By using numerical simulation method, the melting and thermal storage process of molten salt in the thermal storage tank was studied. The results showed that tubes pitches have important influence on the melting process of molten salt in the same thermal storage tank. The tank with 200 mm tubes pitches is of better storage ability than that with 120 mm, and the temperature distribution in molten salt tank is more uniform. The results will provide a reference to the structural design and optimization of the thermal storage tank.%对太阳能熔盐蓄热罐的熔化和蓄热过程进行了数值模拟研究,结果表明相同蓄热罐不同的加热内管间距对熔化和蓄热过程有着显著影响.其中,200 mm管间距的蓄热罐熔化和蓄热过程较管间距为120 mm的蓄热快,并且温度分布比较均匀.研究结论对蓄热罐的结构设计和优化运行具有一定的参考价值.【期刊名称】《山西电力》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P50-53)【关键词】蓄热罐;熔盐;蓄热;熔化;数值模拟【作者】王兴;靳智平;刘宏丽【作者单位】山西大学,山西太原,030006;山西大学,山西太原,030006;山西大学,山西太原,030006【正文语种】中文【中图分类】TK513.5太阳能光热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能，并通过常规热力循环过程生产电能的一种绿色环保的发电新技术。
供热储能和深度调峰工况下火电机组旁路供热自动控制策略研究与应用
供热储能和深度调峰工况下火电机组旁路供热自动控制策略研究与应用摘要：风电、太阳能发电具有显著的随机性、波动性和间歇性，亟需传统的燃煤机组参与调峰去平衡其电负荷的波动性，为此，提高原有燃煤机组的灵活性为新能源大规模接入后电网稳定运行提供了保证。
本文主要对供热储能和深度调峰工况下火电机组旁路供热自动控制策略研究与应用进行论述，详情如下。
关键词：供热储能；深度调峰；火电机组；供热；自动控制引言为促进电网系统对新能源消纳，当前对火电机组的调峰能力和运行灵活性的需求越来越高，尤其在北方地区冬季供暖季，这一需求更加迫切。
供热机组在“以热定电”运行方式下受到严重制约，调峰能力较差，参与深度调峰的幅度受限，导致电网弃风、弃光现象严重。
因此需要探索在冬季供热工况下，同时稳定热网储能及提高火电机组深度调峰能力的技术途径，从而更好地适应新能源战略发展的需求，提升火电机组深度调峰能力和灵活性。
热网储能的方式，既可以保障冬季供热需求，同时可以实现火电机组负荷的阶梯利用，促进电网中新能源占比的提高。
1机组设备概况某电厂2号机组为直流炉超临界350MW机组，于2017年投入商业运行。
汽轮机为东方汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、间接空冷、抽汽凝汽式汽轮机。
锅炉为北京巴威锅炉厂生产的超临界、一次中间再热、前后对冲式、Π型直流炉。
2号机组原设45%BMCR高低压二级串联旁路，主要用于机组的启动和停机。
为响应国家关于新能源消纳、提高火电机组运行灵活性的政策要求，通过对机组进行灵活性改造，在保证对外供热能力不变的前提下，提高机组的调峰能力。
2供热储能和深度调峰工况下火电机组旁路供热自动控制策略2.1火电机组“三改联动”背景下的节能技术机组供热能力按照全厂设备特性，在综合考虑诸如厂用汽、锅炉最低稳燃负荷等实际运行条件下，开展各技术路线具备的供热能力以及各技术路线的组合应用的综合分析比较：即要适合采暖期各时段的供热变化，又要适应电网调峰的需求。
热电联产机组热电特性及储热解耦技术研究
热电联产机组热电特性及储热解耦技术研究发表时间：2019-01-16T10:43:45.093Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：常仁杰朱庆玉段锡军尤景刚[导读] 摘要：热电联产机组热电特性复杂、热电耦合强烈，严重限制了热电联产机组的运行区间，采用储热有望实现热电联产机组的热电解耦，提升热电联产机组的运行灵活性。
（华能国际电力股份有限公司丹东电厂辽宁丹东 118300）摘要：热电联产机组热电特性复杂、热电耦合强烈，严重限制了热电联产机组的运行区间，采用储热有望实现热电联产机组的热电解耦，提升热电联产机组的运行灵活性。
为此，本文结合实例机组，研究获得了热电联产机组的热电特性及储热解耦技术的解耦性能，发现采用储热后机组的最大供热能力显著提高，机组的最低电负荷率显著下降，解耦效果明显。
关键词：热电联产机组;电热特性;热电解耦;储热随着社会的进步，人口的增长和人民物质需求的提高，世界的能源需求不断增加。
2015年，全球能源消费量增长2.5%，而其主要的推动力为中国、印度等新兴经济体，能源消费依然侧重于化石燃料，化石燃料在能源消费中的份额高达87%，石油、煤炭和天然气各占一次能源消费量的33%、30%和24%。
近年来随着能源解耦向着低碳化、清洁化方向发展，可再生能源占比逐渐提高。
风能、太阳能等可再生能源发电时变特性强烈，造成弃风、弃光现象严重。
热电联产机组具有强烈的热-电耦合特性，严重限制了热电联产机组的运行区间。
为此，对热电联产机组进行热电解耦至关重要。
热电解耦改造技术主要有热电联产机组性能挖潜[1]、电锅炉、吸收式热泵、压缩式热泵、储热罐[2]，低压缸光轴改造[3]、主蒸汽减温减压等。
储热是一种典型的热电解耦技术，本文对储热的热电解耦性能展开研究分析。
一、热电联产机组的电热特性热电联产机组安全运行存在着一些限制条件：（1）主蒸汽流量不能超过汽轮机的最大进气量；（2）锅炉蒸发量不能低于锅炉稳燃的最小蒸发量；（3）低压缸进期流量不能低于最小凝汽流量；（4）供热抽汽参数需达到热用户的需求；（5）供热抽汽流量不能高于机组的最大供热抽汽量。
热网蓄热特性及其对机组调峰能力的影响研究
热网蓄热特性及其对机组调峰能力的影响研究
吴茂乾;乔磊;宋明曙;刘圣冠;雷琪安;种道彤
【期刊名称】《动力工程学报》
【年(卷),期】2024(44)3
【摘要】为了提高热电联产机组调峰能力,利用热网蓄热实现机组的“热电解耦”。
建立了某350 MW热电联产机组及其热网系统的动态仿真模型,研究了热网及其热用户在蓄/放热阶段的动态特性及环境温度对机组调峰能力的影响规律。
结果表明:热用户滞后时间随着热用户与换热首站的距离的增加而增加,同时也受自身热负荷
的直接影响和其余热用户热负荷的间接影响;热网相对蓄/放热功率在改变抽汽质量流量后先迅速变化再缓慢变化;热用户温度近似呈线性变化,其变化速率随着抽汽质
量流量变化幅度的增大而增大,且开始变化时间也随之提前;机组最大调峰能力随着
环境温度降低而略有增加,环境温度从0℃下降至-15℃时,机组调峰能力从23.8 MW增加至29.7 MW;增加蓄热时长,提高蓄热温度,降低放热温度均有利于提高机
组调峰能力。
【总页数】11页(P475-485)
【作者】吴茂乾;乔磊;宋明曙;刘圣冠;雷琪安;种道彤
【作者单位】国网新疆电力有限公司;西安热工研究院有限公司;西安交通大学能源
与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM621.4
【相关文献】
1.基于热网及建筑物蓄热特性的大型供热机组深度调峰能力研究
2.蓄热技术在提升热电机组调峰能力的应用研究
3.利用热网及建筑物储热的热电联产机组深度调峰能力分析
4.储热罐改造对供热机组热电解耦及调峰能力的影响研究
5.火电机组深度调峰工况下炉侧蓄热系数对一次调频能力的影响分析
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供热机组深度调峰技术研究分析
供热机组深度调峰技术研究分析摘要：随着我国风力、光伏等新能源发电的增多，亟需提高现役火电机组运行灵活性以及深度调峰能力。
本文从火电机组灵活性运行面临的问题入手，重点分析了供热机组深度调峰的主要技术方案，并对深度调峰运行中注意的安全事项进行总结。
关键词：灵活性；供热机组；深度调峰引言近年来，中国能源坚持清洁低碳、安全高效的发展方向，大力发展风能、太阳能等清洁能源发电，能源结构调整步伐不断加快。
但风能、太阳能发电具有随机性、间歇性、变化快等特点，随着新能源发电比重的增加，加之传统煤电产能过剩，加剧了电网的调峰难度，一些地区弃风、弃光严重，这对提高现役火电机组运行灵活性以及深度调峰能力提出了新的要求。
1火电机组灵活性运行面临的问题火电机组的运行灵活性，具体涉及到增强机组调峰能力、提升机组爬坡速度、缩短机组启停时间、增强燃料灵活性、实现热电解耦运行等方面。
1.1 调峰能力不足火电机组在灵活性运行中最大的问题是调峰能力不足。
目前，我国纯凝机组的实际调峰能力一般为额定容量的50%左右，典型抽凝机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20%左右。
通过灵活性改造，预期将使热电机组增加20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40%-50%额定容量;纯凝机组增加15%-20%额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30%-35%额定容量。
通过加强国内外技术交流和合作，部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，机组不投油稳燃时纯凝工况最小技术出力达到20%-25%。
1.2 负荷响应速度迟缓负荷响应速度迟缓是影响火电机组灵活性运行的潜在因素。
对于火电机组，从燃料燃烧放热到水吸热变成蒸汽，再到蒸汽推动汽轮机作功发电机发电，整个过程系统设备较多，能量转换环节复杂，系统设备具有很强的热惰性，特别是循环流化床机组蓄热量大，造成指令与响应之间存在较大的时间延迟。
目前电网对自动发电控制（AGC）机组调节速度的考核指标为1.0%~2.0% Pe/min（额定容量/分钟），期望通过技术改造达到2.5%~3.0% Pe/min。
热水蓄热罐蓄放热特性及容量与热电联产机组调峰能力的匹配研究
热水蓄热罐蓄放热特性及容量与热电联产机组调峰能力的匹配研究现阶段,集中供热已成为我国城镇的主要供热方式,而在供热产业中,热电联产机组占有很大的比重。
集中供热的快速发展,导致集中供热热负荷快速增大,这就要求供热机组需要增大供热量。
而另一方面,发电机组要求深度调峰,吸收可再生能源用于发电,会导致系统所提供的热源热负荷下降。
因此,如何解决供热量供需的矛盾问题,已成为热电机组亟需解决的关键。
热水蓄热技术可以在热低谷时期将系统多余的热量储存起来,等到热高峰时期再进行释放,可以有效满足用户的热需求,并且可根据外界热负荷的波动及时调节系统供热量。
同时,在系统中增加热水蓄热技术,还可以提高系统的调峰能力,为太阳能、风能等其他可再生能源的利用提供基础。
另外,热水蓄热技术可以代替尖峰热源,减少机组的启停频率,从而可以有效减少一次能源的消耗,保护生态环境。
本文主要利用数值模拟和理论计算的方法,研究热水蓄热罐的蓄放热性能、影响因素以及其对机组调峰能力的影响,为热水蓄热罐的广泛应用奠定基础。
本文以实际某电厂中热水蓄热罐为研究对象,利用Gambit软件对热水蓄热罐进行几何建模和网格划分,同时完成了网格独立性以及可靠性验证。
数值模拟了热水蓄热罐在蓄放热过程中斜温层的变化规律:蓄热时,斜温层会逐渐下移,直至通过下部布水器全部流出,表示蓄热过程结束:放热时,斜温层逐渐上移,直至通过上部布水器全部流出。
随着蓄放热时间的增长,斜温层的厚度也会由于冷热水掺混时间的增长而变厚。
同时研究了多种因素对蓄热罐斜温层的影响:增大罐体长径比,会使斜温层厚度变大,但是由于截面面积的减小,斜温层所占的体积反而会减小,从而罐体实际可用热量增大;提高供水温度和增大供水流量,会减小罐内斜温层厚度,增大罐内实际可用热量;增大布水器开孔直径和数目,会加速斜温层的形成,使斜温层厚度减小;不同类型布水器形成的斜温层厚度不同,其斜温层厚度排序为:八角型<分体式<直线型。
热电机组灵活性提升——储热罐建模与特性分析
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热电机组灵活性提升— ——储热罐建模与特性分析
杨大锚 袁福祥 (华能国际电力开发公司铜川照金电厂,陕西 铜川 727000)
摘要:热电联产机组“以热定电”运行所导致的调峰能力不足时造成我国三北地区大量弃风的一个重要原因。 基于储热 罐的蓄能技术是实现热电联产机组热电解耦的一种有效途径。 分析了温度分层型储热罐内的换热机理,建立了储热罐内温 度场的一维隐式差分数学模型。模型包含纯导热和纯对流数学模型,在求解纯导热数学模型的过程中,引入混合因子来表征 水槽内冷温水体之间的混合因素,通过仿真研究储热罐中温度场的动态特性,为储热罐的实际运行提供指导依据。 关键词:储热罐,热电机组,非线性模型 目前, 国外关于配置储热消纳风电的研究主要集中在小型 分布式背压燃气机组方面,包括:峰谷电价下的运 营 策 略 ,机 组 容量与储热罐容量配置计算等。 对于储热罐内部温度环境的计 算则相对较少;在国内储热技术已经应用于空调系统等领域,如 文献[5]中提及的水蓄冷槽,其蓄能原理与储热罐 类 似 ,所 使 用 的计算方法可以为储热罐温度环境计算提供指导。 本文分析了 温度分层型水蓄冷槽内换热机理,在不同的流量和蓄冷温差下, 对储热罐进行温度场进行激励分析的基础上建立了一维隐式差 分数学模型。 1 储热罐温度场建模 储热罐是有温度分层型、迷宫型、空实 槽多 槽 切 换 型 、隔 膜 型等类型。 1.1 储热罐传热机理建模 以直径 D=26m、高 h=41.5m 的储热罐为例,数值求解储热 罐内 温 度 场 布 置情况 。 储 热 开始前 , 罐 内充 满 38℃, 储 热 开 始 后,91℃热水从顶部流入,38℃冷水从底部流出。 将储热罐在高 度方 向上 离 散 成 1000 等 份, 形 成 1000 个单元 , 每 个单元 厚 度 △X=0.0415m。 每个单元内的水具有相同的温度(忽略半径方向 的温度变化)。 罐内中间温度为 64.5℃,按 64℃水的物理特性:密 度 ρ=984kg / m3,比热 C=4.192kJ / kg℃,导热系数 0.65w / m℃。 以罐内初始环境全部为冷水为例, 斜温层构造过程应尽量 构造充入热水的水平移动,避免高度方向上的扰动和混合,这要 求布水器出口流型近似重力流,充入热水的流速小而均匀。 设计 罐内经历 24 小时斜温层到达罐中部,则水流注满一个单元需时 172.8s, 将此作为计算时间步长, 在迭 代 计算中 , 每 经 历 一个 步 长 便 用 i 号 单元 温 度 取 代 i+1 号 单 元温 度 。 忽 略 储热 罐 直 径 方 向上 的温 度 变 化 , 忽略 储 热 罐 对 外 散 热, 罐 内 温 度 场为 高度 方 向 的一 维温度场, 单元序号自下向上编 图 1 储热罐单元能量平衡关系 制。 分析 i 号单元能量平衡关系如 图 1 所示。 即单元中共质的内能变化等于上下端传热功率之差, 如式 (1)所示: 式(1)可进一步表示为:
采用蓄热技术扩大供热机组调峰裕度的研究
要 ： 文介 绍 了国 内外蓄 热技 术 的利 用情 况 ， 且针 对蓄 热技 术 在 热 电厂供 热 方式转 变 中 本 并
的应 用进 行 了详 细 的研 究。提 出 了增 大供 热机 组 冬 季调峰 能 力的方 法。通 过该Байду номын сангаас方 法供 热机 组冬 季
能 够大 容量参 与 电网调 峰 ， 为更 好地 保证 冬 季稳 定供 电 、 节能 降耗 以及 大 量接 纳风 电提 供 了一种 可
２ Ｄ ｔｎ ｔｒａ ｏ ａ Ｘ ａｕ ｙ ａ ｏ ｅ ｌｎ， ｈｎ ｊ ｋ ｕ０ ５０ ， ｈｎ ； ． ａ ｇＩ ｅｎｔ ｎ ｌ ｉ ａｕ ｎＰ ｗ ｒＰａ ｔＺ ａ ｇ ａｏ ７ ３ ０ Ｃ ｉａ ａ ｎ ｉ ｈ ｉ
３ Ｈ ｒｉ Ｐ ｗ ｒ ｑ ｉｍ ｎ Ｃ ｍｐｎ ｉ ｉ ｄ Ｈａｂ ５ ０ ０， ｈｎ ） ． ａｂｎ ｏ ｅ ｕｐ ｅ ｔ ｏ ａｙＬｍ ｔ ， ｒｉ １０ ４ Ｃ ｉａ Ｅ ｅ ｎ
第３ ０卷 ， 总第 １４期 ７ ２１ ０ ２年 ７月 ， ４期 第
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴ１ ０Ｎ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ． ０， ｕ ． ．１ ４ １ ３ Ｓ ｍ Ｎｏ ７
Ｊ ｌ ． ０ ２， ． ｕ ｙ ２ １ Ｎｏ ４
采 用蓄 热 技 术 扩 大 供 热 机 组 调 峰 裕 度 的 研究
Ａｂｓｒ ｃ ： ｅ ｕ ｉｉａ ｉｎ ｓｔ ｔｏ ｆｈｅ ｔｓｏａ ｅ ｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ｈｏ ｎ ｂ ｏ ｄ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｔ ｚ ｔ ｉ ｉｎ ｏ ａ ｔｒ ｇ ｅ ｈ ｌ ｇ ｍｅ ａ ｄ ａ ｒ ａ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ，ａ ｈｅ ｌ ｏ ｕａ ｎｄ ｔ ｓｕｄ ｓ ａｓ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｔｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｅ ｔｓｏ ａ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｒｐ ａ ．Ａ ｔ ｏ ｔ ｙ ｗａ ｌｏ ｃ ｒｉ ｄ ｏ ｔｏ ｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｈ ａ ｔｒ ｇ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｈ ｒ ｌｐ ｗｅ ｌｎｔ ｍｅｈ ｄ ｏ ｘ ａ ｉ ｇ ｐ ａ ｅ ｕ ａｉ ｎ ａ ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ｏ ｅ ． Ｕｓｎ ｈｓ ｍｅｈ ｄ，ａ ｇ ａ ａ ｉｙ ｏ ｅ ｔｎ ｎ ｔ ｎ ｆｅ ｐ ｎｄ ｎ ｅ ｋ ｒ ｇ ｌ ｔ ｂ ｌ ｙ ｗａ ｕ ｐ ｓ ｄ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｉ ｔ ｏ ｌｒ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｆｈ ａｉ ｇ ｕ ｉｓ ｉ
热水储热罐在机组背压供热方式中的应用
热水储热罐在机组背压供热方式中的应用发布时间：2021-10-27T01:49:41.391Z 来源：《中国电业》2021年第16期作者：韩银翀[导读] 在增加可再生能源消纳的新形式下，热电机组为达到更加严格的灵活性调峰要求，必须增加储能装置。
对于背压供热方式的机组来讲，热水储热罐技术的应用不但平衡了电网、供热公司、热电厂三方的需求，而且增强了热网故障时背压供热方式机组的应对，提高了机组安全性韩银翀大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 100041【摘要】在增加可再生能源消纳的新形式下，热电机组为达到更加严格的灵活性调峰要求，必须增加储能装置。
对于背压供热方式的机组来讲，热水储热罐技术的应用不但平衡了电网、供热公司、热电厂三方的需求，而且增强了热网故障时背压供热方式机组的应对，提高了机组安全性，是最为适合机组背压供热方式的储能装置。
【关键词】背压供热、灵活性调峰、储热罐、热电解耦1.引言北方城市供暖面积逐年增加，为解决冬季供暖问题，电厂推行了供热改造，以增加供热能力，其中汽轮机背压供热方式兼顾了机组效率和供热能力，近年多被使用。
新形式下为了双碳达标，电网推进灵活性调峰，对供热机组又有了更高要求，既要保证供热，又要能将负荷压制下限，面对这种情况，电厂纷纷加大了对储能地投入，其中热水储热罐由于结构简单、易维护、相对于电锅炉运行成本低，被采用。
2.汽轮机背压方式1)定义：汽轮机背压方式是通过SSS联轴器将低压缸脱开，将中压缸排汽直接引入热网加热器，以供热用户作为冷源的运行方式。
相对于低压缸光轴技术其方式倒换更加方便，热效率高。
2)背压机组的优缺点：背压机组由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循环效率方面是最高的，从而降低了发电煤耗、节约能源。
背压机亦有下述缺点：它对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。
当低热负荷时，汽轮机效率下降，从而使经济效益降低。
不能适应外界电负荷和热负荷的变化。
由于机组电负荷完全依赖于外界热负荷，所以机组的调节能力相对较差。
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热水蓄热罐蓄放热特性及容量与热电联产机组调峰能力的匹配
研究
现阶段,集中供热已成为我国城镇的主要供热方式,而在供热产业中,热电联产机组占有很大的比重。
集中供热的快速发展,导致集中供热热负荷快速增大,这就要求供热机组需要增大供热量。
而另一方面,发电机组要求深度调峰,吸收可再生能源用于发电,会导致系统所提供的热源热负荷下降。
因此,如何解决供热量供需的矛盾问题,已成为热电机组亟需解决的关键。
热水蓄热技术可以在热低谷时期将系统多余的热量储存起来,等到热高峰时期再进行释放,可以有效满足用户的热需求,并且可根据外界热负荷的波动及时调节系统供热量。
同时,在系统中增加热水蓄热技术,还可以提高系统的调峰能力,为太阳能、风能等其他可再生能源的利用提供基础。
另外,热水蓄热技术可以代替尖峰热源,减少机组的启停频率,从而可以有效减少一次能源的消耗,保护生态环境。
本文主要利用数值模拟和理论计算的方法,研究热水蓄热罐的蓄放热性能、影响因素以及其对机组调峰能力的影响,为热水蓄热罐的广泛应用奠定基础。
本文以实际某电厂中热水蓄热罐为研究对象,利用Gambit软件对热水蓄热罐进行几何建模和网格划分,同时完成了网格独立性以及可靠性验证。
数值模拟了热水蓄热罐在蓄放热过程中斜温层的变化规律:蓄热时,斜温层会逐渐下移,直至通过下部布水器全部流出,表示蓄热过程结束:放热时,斜温层逐渐上移,直至通过上部布水器全部流出。
随着蓄放热时间的增长,斜温层的厚度也会由于冷热水掺混时间的增长而变厚。
同时研究了多种因素对蓄热罐斜温层的影响:增大罐体长径比,会使斜温层厚度变大,但是由于截面面积的减小,斜温层
所占的体积反而会减小,从而罐体实际可用热量增大;提高供水温度和增大供水流量,会减小罐内斜温层厚度,增大罐内实际可用热量;增大布水器开孔直径和数目,会加速斜温层的形成,使斜温层厚度减小;不同类型布水器形成的斜温层厚度不同,其斜温层厚度排序为:八角型<分体式<直线型。
其次,通过数值模拟的方法研究了罐内速度场的变化情况。
随着入口距离的增大,截面上的速度会因受阻力的影响,其流动均匀性在逐渐变好。
另外,由于所采用的分体式布水器中间部分开孔比较密集,其截面流速极大值主要分布在中间部分,并且这一部分是截面处速度最均匀的地方。
同时研究了多种因素对蓄热罐性能的影响,其中包括罐体长径比、供水温度、流量,以及布水器的开孔直径、数目和类型。
研究表明,增加罐体长径比,罐内水流流动均匀性会变好,但是蓄热时间会增长,从而使蓄热效率降低;供水温度的变化对罐内水流的流动均匀性影响不大,但供水温度越高,蓄热罐的蓄热量、蓄热时间和蓄热效率都会增加;供水流量越大,罐内流动均匀性会减小,但是蓄热时间减小,蓄热效率会增加;布水器开孔直径和数目越大,流动均匀性、蓄热效率越好,蓄热时间越少;在布水器类型方面,均匀流动性和蓄热效率排序为:八角型>分体式>直线型,但是分体式布水器的制造和使用比较方便。
在实际应用中,应结合工程需求,选择适合的罐体长径比、供水温度、流量以及布水器的具体结构。
最后,建立了蓄热前后热电联产机组的瞬时调峰容量和日调峰容量的数学模型,并找到影响其变化的因素。
针对我国不同机组的运行工况和实际热负荷需求,得到了不同机组蓄热罐的运行状况;获得了不同机组日调峰容量与蓄热罐容量之间的关系。
研究表明,机组的日调峰容量随蓄热罐容量的增加在不断增大,最终达到最大日调峰容量。
计算表明,蓄热后最大日调峰容量最高可占机组额定容量的57.37%,是蓄热前调峰容量的1.77倍。
另外,通过计算我国不同机组蓄热前后的瞬时调峰容量,发现蓄热后的瞬时调峰容量明显高于蓄热前,并且蓄热后最大瞬时调峰容量会随机组容量的增加而不断增大,同时获得了不同机组最大瞬时调峰容量与蓄热罐单位时间放热量关系。
计算表明,蓄热后机组的瞬时调峰容量最高可占机组额定容量的40.0%。
因此,在实际工程中,可通过机组所需要的最大日调峰容量,来确定蓄热罐的容量值;可通过机组所需要的最大瞬时调峰容量,来选择适宜的蓄热罐单位时间放热量,为蓄热罐的变工况运行提供基础。