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作者：于博旭1 韓瑞2 劉倩1 廖志榮1 巨星1 徐超1
單位：1包養網.華北電力年夜學動力動力與機械工程學院 2. 國電電力發展股份無限公司年夜同第二發電廠
援用本文：于博旭, 韓瑞, 劉倩, 等. 耦合火電廠靈活改革的卡諾電池儲能系統熱力學機能研討[J]. 儲能科學與技術, 2025, 14(4): 1461-1470.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0996
本文亮點：1.熔鹽卡諾電池耦合火電廠靈活性改革 2.火儲與熱泵儲熱結合包養網的電廠效力及調峰機能剖包養網析 3.儲/釋熱負荷及計劃的優化和篩選。
摘 要 將儲能技術與電廠改革技術相結合，能夠在實現可再生動力穩定并網的同時解決甜心寶貝包養網火電機組靈活調峰的問題。本任務將熔鹽卡諾電池儲能系統與火電廠靈活性改革相結合，基于典範600 MW亞臨界燃煤電站，應用Aspen Plus搭建了電廠、熱泵儲熱和抽汽儲熱耦合的系統模子，剖析了火儲、火儲-熱泵聯合及熱泵三種儲熱情勢在分歧儲熱負荷下儲能過程、釋能過程及全過程的系統效力、調峰容量及調峰深度的變化情況，并剖析了分歧儲/釋能負荷和計劃下耦合系統的效力和調峰機能。研討表白，火儲儲熱方法能夠在電廠低負荷運行時實現更高的耦合系統效力。熱泵儲熱方法的調峰機能表現更優，其單位儲熱負荷的最「嗯，吳姨再見。」年夜調峰容量相較于火儲儲熱方法可以進步69%。增添儲熱模塊能夠在僅損掉大包養價格ptt批耦合系統運行效力時顯著進步電廠的調峰機能，當電廠滿負荷運行且儲/釋熱負荷均為90 MW時，通過火儲-熱泵聯合儲熱可以使得調峰容量和調峰深度分別增添78.29 MW和13.04%，此時系統效力僅下降0.16%。儲能過程抽取中壓缸的再熱蒸汽并在其釋熱后送回除氧器，釋能過程中通過旁路將部門給水加熱送進鍋爐，這種火儲儲熱的耦合方包養網法兼顧了蓄熱量、調峰容量、調峰深度以及循環效力，是一種優選的耦合計劃。本任務有助于指導應用熔鹽卡諾電池對火電廠進行靈活性改革。
關鍵詞 卡諾電池；火電廠靈活性改革；熔鹽儲熱；調峰
隨著化石動力的慢慢乾涸以及環境問題的日益嚴重，以太陽能、風能等為代表的可再生動力在動力供應體系中的比重逐漸增年夜，對傳甜心寶貝包養網統火電機組的變負荷運行才能提出了更高的請求。實際火電廠靈活性改革常見的情勢是對汽輪機組采取部門抽汽來下降其出力，然后將這部門抽汽的熱能存儲在新增的儲熱模塊上，該方法也被稱為火儲情勢。此外，耦合新型儲能技術的火電機組改革也是實現機組靈活調峰的一種主要解決計劃。近年來，以熔鹽卡諾電池為代表的火電機組靈活性改革技術惹起了國內外學者包養的廣泛關注和研討。
卡諾電池是一種基于熱能存儲和動力循環技術發展起來的年夜規模長時儲能技術。在儲能時，通過直接電加熱或許熱泵循環的情勢將電能轉化為熱能；在釋能時，通過熱機循環將存儲的高溫熱能轉化為電能。
火電廠改革的熔鹽卡諾電池儲能系統，即保存原有的發電循環作為熱轉電部門，新增電加熱/逆布雷頓循環等作為電轉熱部門，同時引進低本錢的熔鹽儲熱作為年夜規模儲電部門。改革后的熔鹽卡諾電池，既可以減少化石動力的耗費，下降環境淨化息爭決可再生動力并網帶來的平安問題，又可以進步傳統火電機組的靈活性。
今朝，對熔鹽卡諾電池的研討重要觸及分歧集成系統的構建及效力剖析、系統經濟可行性和調峰機能等方面。Blanquiceth等集成了分歧充放電類型的電廠改革卡諾電池儲能系統，研討了分歧耦合形式下的合適儲熱介質，集成后的卡諾電池儲能系統的往復效力為50%～65%。Yong等剖析了熔鹽蓄熱代替鍋爐與超臨界燃煤電廠相結合的系統的經濟性，滿負荷時，往復效力約為41.8%，隨著放電時間的延長(≥10 h)，集成系統的平準化電力本錢與壓縮空氣儲能相當。Wang等提出了抽取主蒸汽或再熱蒸汽儲存能量和蒸汽前往低壓汽輪機或冷凝器的四種集成形式，并評價了四種集成形式的調峰機能。
通過上述文獻可知，年夜部門學者研討任務集中于卡諾電池系統機能和火電廠改革熔鹽卡諾電池儲能系統的效力剖析或經濟本錢剖析。對熔鹽卡諾電池在以靈活調峰為目標的火電廠靈活性改革中的機能表現缺少深刻剖析。是以，本任務對耦合火電廠靈活改革的卡諾電池儲能系統開展研討，應用Aspen Plus搭建了耦合系統模子，剖析了火儲、火儲-熱泵聯合及熱泵三種儲熱情勢在分歧熱負荷下在儲能過程、釋能過程及全過程的系統效力和調峰機能的變化情況，接著比較了分歧儲/釋能負荷下的系統效力，獲得了合適的儲/釋能負荷戰略，最后剖析了分歧儲/釋能計劃下耦合系統調峰機能和熱力機能等參數，獲得合適的儲/釋能計劃。
1 系統道理
圖1為耦合火電廠靈活改革的卡諾電池儲能系統儲/釋能道理圖，系統包含存儲部門，儲/釋能部門和燃煤電站部門。存儲部門包含兩個太陽鹽儲罐HT1、CT1以及兩個三元Hitec鹽儲罐HT2、CT2。儲能部門包含火儲和熱泵儲熱兩部門，燃煤電廠部門采用國產包養網亞臨界600 MW機組，型號為N600-16.7/537/537，機組回熱采用“三高、四低、一除氧”。
圖 1 耦合火電廠靈活調峰的卡諾電池儲能系統：(包養價格a) 儲能過程；(b) 釋能過程
儲能過程：如圖1(a)所示，火儲情勢提取中壓缸IPT進口蒸汽，與CT2中的冷鹽換熱，存儲在HT2中，換熱后的蒸汽前往除氧器，通過下降汽輪機內蒸汽流量的方法下降電廠發電量從而實現調峰。熱泵儲熱情勢將燃煤電站發出的部門電力通過熱泵轉化它去醫院檢查過嗎？」為熱能存儲在HT1中，通過直接下降電廠對外發電量的方法實現調峰。
釋能過程：如圖1(b)所示，汽輪機組除氧器OFW的部門蒸汽被引出，經過HT1中的太陽鹽或HT2中的Hitec鹽加熱，然后送回低壓缸LPT1進口做功。用電岑嶺期時，可同時應用鍋爐和熱鹽罐釋放熱量與蒸汽換熱來發電。表1總結了儲熱部門中分歧儲熱情勢對應的儲熱資料和溫度范圍。
表 1 儲熱部門設計參數
2 數學模子及計算方式
2.1數學模子包養網
2.1.1 儲/釋能部門
對于熱泵儲熱部門采用的壓縮機和膨脹機，其進出口的壓力、溫度以及功耗分別為：
(1)
(2)
(3)
對于蒸汽-熔鹽及熱泵循環工質-熔鹽換熱器，其能量均衡方程為：
(4)
式中，表現壓比；表現多變指數；表現質量流量；表現比焓；下標in和息。如果沒人認領，就等人領養。」out分別表現部件的進出口；下標1和2分別表現換熱器的冷熱流股。
2.1.2 放電部門
鍋爐負荷b為：
(5)
式中，ms、rh、crh和bfw分別為主蒸汽、再熱蒸汽、再熱冷端蒸汽和鍋爐給水的質量流量；ms、rh、crh和bfw分別為主蒸汽、再熱蒸汽、再熱冷端蒸汽和鍋爐給水的焓值。
汽輪機等熵膨脹過程做功為：
(6)
整個汽包養合約輪機組的出力可通過累加獲得：
(7)
式中，表現第級的等熵膨脹輸出功；s和m圈嶄露頭角。分別表現汽輪機的等熵效力和機械效去。力；表現進進第級的蒸汽流量；Δ表現第級的等效焓降。
給水加熱模子為：
(8)
宋微當場輕輕歎了口氣。
(9)
(10)
式中，表現第級抽氣比焓，d,表現第級加熱器的疏水比焓，w1,和w2,分別表現第級加熱器進口和出口水比焓；表現加熱器的類型。
2.2機能評價方式
對于耦合系統的機能評價，重要從系統分別在儲能過程、釋能過程以及全過程三方面的系統效力，調峰容量和調峰深度三個指標進行評價。
儲能過程中的耦合系統效力c為：
(11)
儲包養網比較能過程中的調峰容量和調峰深度Δc和c分別為：
(12)
(13)
釋能過程耦合葉秋鎖睜開眼睛，揉著太陽穴，看著舞台上幾個人聊天系統效力可表現為s：
(14)
釋能過程中的調峰容量和調峰深度Δs和s分別為：
(15)
(16)
耦合系統全過程效力可表現為q：
(17)
全過程中的調峰容量和調峰深度分別為Δq和q：
(18)
(19)
式中，c和s分別表現儲能和釋能過程中電廠輸出功率；0表現無儲熱時電廠輸出功率；e表現電廠額定輸出功率；c包養網1和c2分別表現通過火儲和熱泵方法儲熱的熱負包養金額荷；c1和c2分別表現通過火儲儲熱和熱泵儲熱方法樹立的冷熱源溫度下對應的卡諾效力；b,c和b,s分別表現儲能和釋能過程中的鍋爐熱負荷。
3 結果與剖析
耦合系統在儲能過程中可以通過火儲儲熱，也可以通過熱泵循環儲熱。是以，剖析了30%THA、75%THA和100%THA三種工況下，純火儲、火儲-熱泵聯合以及純熱泵三種儲能方法機能表現，并探討了分歧耦合計劃的影響。
3.1儲能過程
圖2~圖4展現了分歧負荷和分歧儲能方法下儲能過程的系統效力、調峰容量和調峰深度。由圖2可以看出，由于蒸汽與熔鹽之間的換熱存在損掉，通過儲熱樹立的冷熱源之間的溫差相較于蒸汽放熱前后的溫差更小。是以，火儲儲熱方法會下降耦合系統在儲能過程的系統效力，且電廠負荷和儲熱負荷越高，系統效力下降得越明顯，100%THA，90 MW儲熱負荷時，耦合系統效力下降0.64%。熱泵儲熱方包養網車馬費法能夠直接應用汽輪機發電進行儲熱，其在單位儲熱負荷下的對電廠發電的下降量更為顯著，是以耦合系統效力下降得也更顯著，100%THA，90 MW純熱泵儲熱負荷時，耦合系統效力相較于無儲熱情況下降了2.35%。由圖3和圖4可以看出，調峰容量和調峰深度與儲熱負荷和電廠負荷均呈現正相關關系。得益于對汽輪機發電的直接應用，純熱泵儲熱在調峰容量和調峰深度方面更具優勢，其調峰容量和調峰深度在儲熱負荷為90 MW時獲得最高值，分別可達63.97 MW和10.65%。儲能過程中，火儲儲熱，火儲-熱泵聯合儲熱和熱泵儲熱方法單位負荷的最年夜調峰容量分別為0.42 MW，0.57 MW和0.71 MW。
3.2釋能過程
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