一种用于熔盐储能的非接触式电伴热系统

技术领域

本申请属于熔盐储能辅助火力发电机组调峰调频领域，尤其涉及一种用于熔盐储能的非接触式电伴热系统。

背景技术

为提高电力系统灵活性电源占比，解决新能源消纳问题，熔盐储能技术通过在火电机组热力系统中的“锅炉-汽机”之间，嵌入大容量高温熔盐储热系统，实现热电解耦。研究表明，熔盐储能可使汽机按照最低出力运行，同时保证锅炉安全运行且不停炉，大幅度增加火电机组深度调峰能力，在大规模储能领域具有广泛的应用前景。

当熔盐加热系统长时间停机时，熔盐储罐进入保温模式，储罐内熔盐因为罐壁的散热损失而温度逐渐降低，当温度低至熔盐结晶温度时，熔盐将开始结晶凝固。因此，为防止熔盐凝固、保证系统稳定性，需要加装电伴热系统对熔盐罐内熔盐进行加热。目前，电伴热系统广泛采用的是浸入式阻性负载电加热器，该加热方法需要在罐壁底部焊接接管将加热器浸入熔盐罐体之中，由于大容量高温储罐罐壁底部应力大，接管焊缝位置容易产生泄漏。储罐一旦发生泄漏，整个维修成本和停运造成的损失非常大。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请提出一种用于熔盐储能的非接触式电伴热系统，通过紧密绕制在熔盐储罐上的加热线圈完成熔盐的加热，属于非接触式加热，无需对罐壁底部焊接接管，有效避免了熔盐泄露的风险，极大地提高了熔盐储能系统运行的安全可靠性。

本发明采用如下的技术方案来实现：

一种用于熔盐储能的非接触式电伴热系统，包括：厂用母线段、变压器、变频加热电源、控制系统、熔盐储罐、加热线圈和熔盐温度测量模块，其中，

所述变压器通过高压侧进线端与厂用母线段相连，通过低压侧出线端与所述变频加热电源相连；

所述变频加热电源与所述加热线圈相连，所述加热线圈绕制在所述熔盐储罐的外壁上，所述变频加热电源为所述加热线圈提供电源；

所述控制系统分别与所述变频加热电源和所述熔盐温度测量模块相连。

可选的，所述变压器用于输入频率为50Hz，电压为380V的交流电至所述变频加热电源。

可选的，所述变频加热电源输出预设电流至所述加热线圈。

可选的，所述控制系统用于接收所述熔盐温度测量模块的测量信号，并调节所述预设电流的功率。

可选的，所述熔盐储罐的罐体由导磁性金属制成，或所述熔盐储罐外围涂有导磁性金属。

可选的，所述加热线圈的绕制方法包括以下至少一种：

密集绕制在所述熔盐储罐的外壁上；

分散绕制在所述熔盐储罐的外壁上。

可选的，所述加热线圈通过多个独立加热线圈并联组成，所述独立加热线圈的加热功率互相独立。

可选的，所述熔盐温度测量模块的测点位置在所述熔盐储罐的内壁上均匀分布。

本申请的有益效果：

第一方面通过紧密绕制在熔盐储罐上的加热线圈完成熔盐的加热，属于非接触式加热，无需对罐壁底部焊接接管，有效避免了熔盐泄露的风险，极大地提高了熔盐储能系统运行的安全可靠性，第二方面加热线圈由多个独立加热线圈并联组成，增大了换热的有效面积，有利于熔盐充分均匀受热，提高加热效率。

附图说明

图1是本申请提出的一种用于熔盐储能的非接触式电伴热系统的原理图；

图2是不同移相角下变频加热电源输出电压和输出电流的波形图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

如图1所示，本申请包括：厂用母线段1、变压器2、变频加热电源3、控制系统4、熔盐储罐5、加热线圈6和熔盐温度测量模块7，其中，

变压器2通过高压侧进线端与厂用母线段1相连，通过低压侧出线端与变频加热电源3相连；

变频加热电源3与加热线圈6相连，加热线圈6绕制在熔盐储罐5的外壁上，变频加热电源3为加热线圈6提供电源；

控制系统4分别与变频加热电源3和熔盐温度测量模块7相连。

在本申请实施例中，变压器2将频率50Hz，电压380V交流电源的输入到变频加热电源3中，变频加热电源3输出预设电流到加热线圈6，其中，输出电流的频率和幅值受控制系统4控制，输出电流的频率范围为0～300kHz，幅值范围为0～1000A。

另外，变频加热电源3通过改变移相角来改变输出电流的频率，具体的讲，输出电流的频率随着移相角的增大而减小。

一种可能的实施例中，当移相角为0°、60°和120°时，变频加热电源3的输出电压和输出电流波形如图2所示，通过改变输出电流的频率寻找负载的谐振频率，使得加热线圈6通过电路谐振产生幅值更大的电流波形。

一种可能的实施例中，当变频加热电源3输出电流波形为标准的正弦波时，加热线圈6通过电路谐振产生幅值更大的电流波形，熔盐储罐5由于涡流效应发热，从而完成熔盐加热。

本申请实施例中，控制系统4接收熔盐温度测量模块7的测量信号，并根据测量信号来控制变频加热电源3的输出电流，避免熔盐温度过低且满足输出电流的功率指令。

另外，本申请中的熔盐储罐5由导磁性金属制成，或熔盐储罐5外围涂有导磁性金属。

可选的，导磁性金属为碳钢，铁，不锈铁，无缝钢管等。

一种可能的实施例中，导磁性金属为碳钢。

本申请实施例中，加热线圈6的绕制方法包括以下至少一种：

紧密绕制在熔盐储罐5的外壁上；

分散绕制在熔盐储罐5的外壁上。

如图1所示，加热线圈6的绕制方法为紧密绕制在熔盐储罐5的外壁上。

可选的，加热线圈6通过多个独立加热线圈并联组成，独立加热线圈的加热功率互相独立。

一种可能的实施例中，加热线圈6由3个独立加热线圈构成，3个独立加热线圈均匀分布在熔盐储罐5的外壁的上、中、下三处。

本申请中熔盐温度测量模块7能够测量的最高温度不低于450℃，熔盐温度测量模块7的测点位置在熔盐储罐5的内壁上，且均匀分布在内壁四周和底部。

一种可能的实施例中，熔盐温度测量模块7数量为13个，分别均匀位于熔盐储罐5的内壁的上、中、下三处和底部中心，内壁上、中、下三处的每个圆周平面上均匀布置4个测点。

本申请第一方面通过紧密绕制在熔盐储罐上的加热线圈完成熔盐的加热，属于非接触式加热，无需对罐壁底部焊接接管，有效避免了熔盐泄露的风险，极大地提高了熔盐储能系统运行的安全可靠性，第二方面加热线圈由多个独立加热线圈并联组成，增大了换热的有效面积，有利于熔盐充分均匀受热，提高加热效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本申请的保护范围内。