电厂技术改造|干货｜火电厂灵活性改造技术对比分析( 三 )

2.5 电锅炉固体储热技术
电锅炉固体储热技术是指利用电锅炉将电能转化为高温固体的热能，并利用高温固体显热存储热能，在需要热能时，将储热体热能转化为热水、水蒸汽等多种用热形式。储热介质一般采用固体金属氧化物等耐高温材料，具有储热温度高，储能密度高，操作安全简便的优势。
固体储热能够有效解决热电厂的发电和供热的强耦合问题，甚至可以实现零出力的深度调峰，达到启停调峰效果，有利于获得高额调峰补偿，但缺点是投资成本高，并且涉及电热转换，用能经济性较差，运行成本高。
2.6 热水罐储能技术
利用汽轮机抽汽，将热网回水加热至供热温度，存储在大型热水罐中，使机组在用电负荷高而供暖负荷低的白天进行热水储能，夜间用电负荷低而供热负荷高时由储能系统进行供热，在满足供热要求的基础上提高机组运行的灵活度，可以使热电联产机组参与调峰，这也是目前北欧地区普遍采用的热电解耦技术。
为降低成本，一般热水罐采用单罐斜温层储热模式，也就是利用热水的温度密度差，热水存储在储罐的上部，冷水在储罐的下部，热水和冷水之间有一层厚度较小的温度梯度层——斜温层，实现一个罐体同时储存高低温水，简化了储热系统配置。热水罐分为常压罐和承压罐，常压罐内压力1bar ，供热温度在95℃左右，优点是设备简单，造价相对较低，但储能密度小，体积较大;承压罐压力一般为2~3bar ，热水温度为115~120℃ ，优点是储能密度相对较高，但设备较复杂，罐壁较厚，造价较高。目前常压储热水罐的工程应用较多，运行经验丰富，技术成熟可靠。
3、灵活性改造技术比较
热电厂采用哪种改造技术，除了考察技术方案的安全性和可靠性之外，技改方案的调峰深度，投资成本，运行成本等将是决定最佳技术路线的关键因素，因此灵活性改造需要从这些方面进行对比分析。
以上6种灵活性改造技术路线中，汽轮机旁路供热，低压缸零出力技术和高背压改造技术涉及汽轮机本体技改，主要是将汽轮机内部高温高压蒸汽的做功份额减小，将其转化为对外供暖的热能。汽轮机旁路供热将做功能力较强的高温高压蒸汽抽出供热，能够大幅降低汽轮机组的强迫出力，具有较强的调峰能力，但同时，考虑到汽轮机旁路容量，再热器超温，汽轮机轴系推力匹配，抽汽回热等问题，汽轮机旁路难以实现全容量抽汽，因此调峰幅度具有一定限制;从运行成本来看，将高品位热能的高温高压蒸汽用于供暖，存在较大的热经济损失，运行成本较高。
低压缸零出力技改将中压缸排汽全部用于供热，低压缸做功为零，降低了发电机组出力水平，具有较强的调峰能力，而且由于排汽全部用于供热，消除了冷源损失，具有很好的热经济性，运行费用较低。
低压缸高背压循环水供热技术是将低压缸的排汽压力升高，利用较高的排汽温度加热循环水供热，使低压缸既保留了做功能力，又能够供热且消除冷源损失，具有最佳的热经济性和运行成本优势，但由于排汽压力较高，需要更换专门的低压缸转子，改造费用较高。值得注意的是，高背压技改方案使发电机组处于不可切换的高背压运行状态，使发电功率降低，并导致发电机组的顶尖峰负荷能力下降，可能带来调峰收益折减。
汽轮机旁路供热和低压缸零出力改造的调峰深度如下图2所示：

图2：汽轮机旁路供热和低压缸零出力调峰深度
上图中，红线范围是热电厂原来的发电供热运行范围，经过汽轮机旁路和低压缸零出力改造后的运行范围如图中实线蓝线和黄线所示，绿色虚线是热负荷线。改造后，汽轮机调峰能力和供热能力增加，在供热负荷不变的条件下，调峰能力较大的是低压缸零出力技术，汽轮机旁路技术一般只能抽出部分容量主蒸汽对外供热，因此调峰范围有一定限制。