一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统的制作方法

一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统
【技术领域】
1.本实用新型涉及新型储能的技术领域，特别是利用谷电或新能源消纳(风电、光电、水电)实现节能降耗改造和建立高效储能的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统。


背景技术：

2.随着高比例新能源的电力系统逐步形成以及新一轮峰谷分时电价机制调整。尖峰电价和低谷电价上下浮动比例更高，意味着峰谷电价差进一步拉大，新型储能技术可以利用峰谷分时电价机制，在低电价时蓄热储能、高电价时供热赚取电价差。现有储热技术一般采用电热管锅炉加热以及卧式圆筒蓄热，电热管本身的耐电压和耐温性能，限制了电热管锅炉的功率大小和高温长期运行的可靠性，无法应用于大型储能场景。本实用新型的新型储能技术采用电极锅炉耦合球罐蓄热技术，电极锅炉加热功率大、响应快速；采用球罐蓄热技术，与同等容量的圆筒形容器相比，球形容器的表面积最小，散热损失最小。可应用于大型储能场景，具有储能效率高、寿命长、安全性高等特点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，可在风电、水电、光伏、光热发电等不能上网时，将电能以高参数饱和热水形式储存，有效消纳新能源，缓解“弃风、弃光”等浪费现象，在需要供热时，释放热量。
4.为实现上述目的，本实用新型提出了一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，包括电极锅炉系统、球罐蓄热系统和补水系统，所述电极锅炉系统与所述球罐蓄热系统并联耦合布置，所述补水系统的输出端并接电极锅炉系统和球罐蓄热系统；所述电极锅炉系统的蒸汽输出端并接球罐蓄热系统和用户侧，用于将其产生的蒸汽输送到球罐蓄热系统中储存，或输送到用户侧进行供热；所述电极锅炉系统通过锅炉蒸汽输送管道接入用户侧，所述球罐蓄热系统通过蒸汽管道接入所述锅炉蒸汽输送管道，用于储存所述电极锅炉系统产生的蒸汽，或为用户侧提供蒸汽进行供热。该系统可适应用户侧变参数用汽和多种负荷参数同时供应的场合，系统的包容性强。
5.作为优选，所述球罐蓄热系统包括若干个并联的球形蓄热罐，以及分别配设在各球形蓄热罐补水口上的蓄热罐补水管，各蓄热罐补水管的进水端并接后接入所述补水系统的输出端。
6.作为优选，所述球罐蓄热系统还包括分别配设在各球形蓄热罐上的蒸汽输入管、蒸汽供热管、蒸汽喷射器、汽水分离器，所述蒸汽输入管的输入端与所述蒸汽供热管的输出端并联后接入所述蒸汽管道；所述蒸汽输入管的输出端接入蒸汽喷射器、所述蒸汽供热管的输入端接入所述球形蓄热罐，所述蒸汽供热管的输入端布置有汽水分离器。
7.作为优选，所述补水系统包括沿供水方向依次设置的一级水处理装置、一级除盐水箱和供水泵组，所述一级除盐水箱的输入端接入一级水处理装置，用于储存经由所述一级水处理装置软化后的除盐水，所述一级除盐水箱的输出端接入供水泵组，所述供水泵组
的输出端分两路并接所述电极锅炉系统、所述球罐蓄热系统的补水口。
8.作为优选，所述电极锅炉系统包括沿供水方向依次设置的二级水处理装置、二级除盐水箱、锅炉补水泵组和电极锅炉本体，所述二级水处理装置的输入端接入所述补水系统，所述二级除盐水箱的输入端接入二级水处理装置，用于储存经由所述二级水处理装置软化后的除盐水，所述二级除盐水箱的输出端通过锅炉补水泵组接入电极锅炉本体的补水口。
9.作为优选，所述电极锅炉本体上还配设有内循环系统，所述内循环系统上配设有锅炉内循环泵组。
10.作为优选，所述锅炉蒸汽输送管道通过供汽管道接入用户侧，所述供汽管道上配设有供汽调节阀。
11.本实用新型的有益效果：
12.1、将电极锅炉与球形蓄热罐并联耦合布置，电极锅炉生产的热水和蒸汽可以输送到球形蓄热罐中以高参数饱和热水、蒸汽的形式储存，也可以直接输送到用户侧进行供热。
13.2、电极锅炉与球形蓄热罐耦合储能系统可实现多种运行模式：电极锅炉与球形蓄热罐边蓄边供、电极锅炉单独供汽、球形蓄热罐单独供汽、电极锅炉与球形蓄热罐联合供汽。
14.3、电极锅炉与球形蓄热罐并联耦合布置，电极锅炉和球形蓄热罐之间相互配合，通过球形蓄热罐的缓冲平衡作用，可保证用户侧供热蒸汽的稳定。
15.4、供汽管道上配设供汽调节阀，可以调节电极锅炉供汽与蓄热的比例。
16.本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
17.图1是本实用新型一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统的示意图；
18.图2是本实用新型的电极锅炉系统的示意图；
19.图3是本实用新型的球罐蓄热系统的示意图；
20.图4是本实用新型的补水系统的示意图。
21.图中，1-电极锅炉系统；10-电极锅炉本体；11-二级水处理装置；12-二级除盐水箱；13-锅炉补水泵组；14-锅炉内循环泵组；15高压电极；2-球罐蓄热系统；20-球形蓄热罐；21-蓄热罐补水管；22-蒸汽输入管；23-蒸汽供热管；24-蒸汽喷射器；25-汽水分离器；3补水系统；31-一级水处理装置；32-一级除盐水箱；33-供水泵组；4-供汽调节阀；5-锅炉蒸汽输送管道；6-供汽管道；7-蒸汽管道。
【具体实施方式】
22.参阅图1至图4，本实用新型一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，包括电极锅炉系统1、球罐蓄热系统2和补水系统3，所述电极锅炉系统1与所述球罐蓄热系统2并联耦合布置，所述补水系统3的输出端并接电极锅炉系统1和球罐蓄热系统2，用于为电极锅炉系统1、球罐蓄热系统2供水；所述电极锅炉系统1的蒸汽输出端并接球罐蓄热系统2和用户侧，用于将其产生的蒸汽输送到球罐蓄热系统2中以高参数饱和热水、蒸汽的形式储存，或输送到用户侧进行供热；所述电极锅炉系统1通过锅炉蒸汽输送管道5接入用户侧，所述球罐蓄热
系统2通过蒸汽管道7接入所述锅炉蒸汽输送管道5，用于储存所述电极锅炉系统1产生的蒸汽，或为用户侧提供蒸汽进行供热。
23.进一步地，所述球罐蓄热系统2包括若干个并联的球形蓄热罐20，以及分别配设在各球形蓄热罐20补水口上的蓄热罐补水管21，各蓄热罐补水管21的进水端并接后接入所述补水系统3的输出端，在本实施例中，球形蓄热罐20的底部还配设有排污管。
24.进一步地，所述球罐蓄热系统2还包括分别配设在各球形蓄热罐20上的蒸汽输入管22、蒸汽供热管23、蒸汽喷射器24、汽水分离器25，所述蒸汽输入管22的输入端与所述蒸汽供热管23的输出端并联后接入所述蒸汽管道7；所述蒸汽输入管22的输出端接入蒸汽喷射器24、所述蒸汽供热管23的输入端接入所述球形蓄热罐20，所述蒸汽供热管23的输入端布置有汽水分离器25。
25.进一步地，所述补水系统3包括沿供水方向依次设置的一级水处理装置31、一级除盐水箱32和供水泵组33，所述一级除盐水箱32的输入端接入一级水处理装置31，用于储存经由所述一级水处理装置31软化后的除盐水，所述一级除盐水箱32的输出端接入供水泵组33，所述供水泵组33的输出端分两路并接所述电极锅炉系统1、所述球罐蓄热系统2的补水口。在本实施例中，所述供水泵组33包括至少两个并联布置的供水泵体。
26.进一步地，所述电极锅炉系统1包括沿供水方向依次设置的二级水处理装置11、二级除盐水箱12、锅炉补水泵组13和电极锅炉本体10，所述电极锅炉本体10上配设有高压电极15，所述二级水处理装置11的输入端接入所述补水系统3，所述二级除盐水箱12的输入端接入二级水处理装置11，用于储存经由所述二级水处理装置11软化后的除盐水，所述二级除盐水箱12的输出端通过锅炉补水泵组13接入电极锅炉本体10的补水口。在本实施例中，所述锅炉补水泵组13包括至少两个并联布置的补水泵体。
27.进一步地，所述电极锅炉本体10上还配设有内循环系统，所述内循环系统上配设有锅炉内循环泵组14，在本实施例中，所述锅炉内循环泵组14包括至少两个并联布置的循环泵体，通过调节循环水流量来控制电极锅炉的运行负荷，可以保证稳定产出热水或蒸汽。
28.进一步地，所述锅炉蒸汽输送管道5通过供汽管道6接入用户侧，所述供汽管道6上配设有供汽调节阀4。
29.进一步地，所述电极锅炉系统1与罐蓄热系统2可根据实际储热规模和场地灵活设置，可单/多台电极锅炉配置单/多套球形储罐系统，本实施例中展示的1台电极锅炉+两套球形罐只是其中一种耦合形式。该系统可适应用户侧变参数用汽和多种负荷参数同时供应的场合，系统的包容性强。
30.本实用新型工作过程：
31.本实用新型一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，将电极锅炉系统1与球罐蓄热系统2并联耦合布置，自来水经过一级水处理装置31软化并储存于一级除盐水箱32中，经过一级软化的除盐水经由供水泵组33分两路输出，一路经由蓄热罐补水管21输送到各球形蓄热罐20底部的补水口，另一路输送到电极锅炉系统1的二级水处理装置11进行二级软化，并存储于二级除盐水箱12。经过二级软化的除盐水经由锅炉补水泵组13输送到电极锅炉10内。当处于谷电时段或新能源风电、光电需要消纳时，电极锅炉10开始工作，将除盐水加热产生蒸汽，蒸汽被输往球形蓄热罐20储存或者输送到用户侧进行供热。
32.该储能系统可以根据需求采用以下几种模式运行：
33.a.电极锅炉与球形蓄热罐边蓄边供：当供热负荷较低时，电极锅炉生产的蒸汽可以一部分输送到球形蓄热罐中储存，一部分输送去用户侧供热，蓄热/供热比例可调节。
34.b.电极锅炉单独供汽：当处于谷电时段，球形蓄热罐蓄热容量满负荷时，用户需要供热时，电极锅炉单独向用户侧供热，球形蓄热罐不参与供热，充分消纳低谷电力，供热负荷可调节。
35.c.蓄热罐单独供汽：当处于峰电时段，用户需要供热时，优先使用球形蓄热罐中储存蒸汽。
36.d.电极锅炉与球形蓄热罐联合供热：当用户供热负荷瞬间提升时，电极锅炉与球形蓄热罐可以联合供汽，满足短时间高负荷供热需求。
37.上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：包括电极锅炉系统(1)、球罐蓄热系统(2)和补水系统(3)，所述电极锅炉系统(1)与所述球罐蓄热系统(2)并联耦合布置，所述补水系统(3)的输出端并接电极锅炉系统(1)和球罐蓄热系统(2)；所述电极锅炉系统(1)的蒸汽输出端并接球罐蓄热系统(2)和用户侧，用于将其产生的蒸汽输送到球罐蓄热系统(2)中储存，或输送到用户侧进行供热；所述电极锅炉系统(1)通过锅炉蒸汽输送管道(5)接入用户侧，所述球罐蓄热系统(2)通过蒸汽管道(7)接入所述锅炉蒸汽输送管道(5)，用于储存所述电极锅炉系统(1)产生的蒸汽，或为用户侧提供蒸汽进行供热。2.如权利要求1所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述球罐蓄热系统(2)包括若干个并联的球形蓄热罐(20)，以及分别配设在各球形蓄热罐(20)补水口上的蓄热罐补水管(21)，各蓄热罐补水管(21)的进水端并接后接入所述补水系统(3)的输出端。3.如权利要求2所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述球罐蓄热系统(2)还包括分别配设在各球形蓄热罐(20)上的蒸汽输入管(22)、蒸汽供热管(23)、蒸汽喷射器(24)、汽水分离器(25)，所述蒸汽输入管(22)的输入端与所述蒸汽供热管(23)的输出端并联后接入所述蒸汽管道(7)；所述蒸汽输入管(22)的输出端接入蒸汽喷射器(24)、所述蒸汽供热管(23)的输入端接入所述球形蓄热罐(20)，所述蒸汽供热管(23)的输入端布置有汽水分离器(25)。4.如权利要求1所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述补水系统(3)包括沿供水方向依次设置的一级水处理装置(31)、一级除盐水箱(32)和供水泵组(33)，所述一级除盐水箱(32)的输入端接入一级水处理装置(31)，用于储存经由所述一级水处理装置(31)软化后的除盐水，所述一级除盐水箱(32)的输出端接入供水泵组(33)，所述供水泵组(33)的输出端分两路并接所述电极锅炉系统(1)、所述球罐蓄热系统(2)的补水口。5.如权利要求1所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述电极锅炉系统(1)包括沿供水方向依次设置的二级水处理装置(11)、二级除盐水箱(12)、锅炉补水泵组(13)和电极锅炉本体(10)，所述二级水处理装置(11)的输入端接入所述补水系统(3)，所述二级除盐水箱(12)的输入端接入二级水处理装置(11)，用于储存经由所述二级水处理装置(11)软化后的除盐水，所述二级除盐水箱(12)的输出端通过锅炉补水泵组(13)接入电极锅炉本体(10)的补水口。6.如权利要求5所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述电极锅炉本体(10)上还配设有内循环系统，所述内循环系统上配设有锅炉内循环泵组(14)。7.如权利要求1所述的一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，其特征在于：所述锅炉蒸汽输送管道(5)通过供汽管道(6)接入用户侧，所述供汽管道(6)上配设有供汽调节阀(4)。

技术总结
本实用新型提出了一种电极锅炉耦合球罐蓄热的储能系统，包括电极锅炉系统、球罐蓄热系统和补水系统，所述电极锅炉系统与球罐蓄热系统并联耦合布置，所述补水系统的输出端并接电极锅炉系统和球罐蓄热系统；电极锅炉系统的蒸汽输出端并接球罐蓄热系统和用户侧，将蒸汽输送到球罐蓄热系统中储存，或输送到用户侧供热；所述电极锅炉系统通过锅炉蒸汽输送管道接入用户侧，所述球罐蓄热系统通过蒸汽管道接入锅炉蒸汽输送管道，储存电极锅炉系统产生的蒸汽，或为用户侧提供蒸汽进行供热。该系统可在风电、水电、光伏、光热发电等不能上网时，将电能以高参数饱和热水形式储存，有效消纳新能源，缓解“弃风、弃光”等浪费现象，在需要供热时，释放热量。释放热量。释放热量。


技术研发人员：胡锐 楼宇 张科伟 李建仲 高平旺 谭肖飞
受保护的技术使用者：杭州华源前线能源设备有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/8