面向火电厂改造的熔盐卡诺电池储能系统仿真研究

熔盐卡诺电池储能系统将火电厂与储能技术耦合,是实现机组灵活改造的有效途径。该系统可采用新能源场站弃电或者电网低谷电直接或者通过热泵循环间接加热熔盐,将电能转化为高温热能存储,而后高温熔盐和锅炉共同作为热源来驱动汽轮机发电,从而达到减少煤炭使用甚至替代锅炉的目的。为探究部件参数变化对火电厂改造的熔盐卡诺电池储能系统的效率影响规律,本工作首先在Aspen Plus平台中搭建了热泵循环、熔盐蒸发器以及典型600 MW亚临界燃煤机组等模块构成的熔盐卡诺电池储能系统热力学模型。其次,分析了热泵的循环工质、有/无回热以及部件关键参数对热泵制热效率及系统储能特性的影响规律。最后,比较了直接电加热和利用热泵循环加热熔盐的两种不同电转热形式的储能系统变工况效率。研究结果表明,有回热系统的热泵制热系数和储能系统往返效率均高于无回热系统;对于有回热系统,氩气作为热泵循环工质的回热器热负荷最低,然而氮气作为热泵循环工质时,储能系统的往返效率最高。在冷源温度67℃、等熵效率0.9和机械效率1.0时,储能系统额定工况的往返效率可达61.46%。此外,在额定工况下,采用热泵的储能系统相比于直接电加热的系统往返效率提高了45.16%。本研究可为火电厂改造的熔盐卡诺电池储能系统的设计和分析提供理论指导。