Тепловое аккумулиров ание энергии
Термодинамические ограничения
Эти ограничения относятся к аккумулирующим установкам с использованием принципа теплового насоса и аккумуляторов питательной воды.
В объединенной с основной энергосистемой аккумулирующей установке с тепловым насосом [3.5] расход пара сохраняется постоянным и пиковая нагрузка покрывается лишь увеличением температуры пара. Поэтому скорость изменения нагрузки ограничивается допустимой скоростью изменения температуры в турбине (по рекомендации Пако [3.5] относительная мощность разрядки должна составлять 25%). Ограничений по мощности зарядки нет, кроме капитадовло-
|
Таблица 3.2. Типовые характеристики паровых циклов [1.29, 7.25]
|
|
Таблица 3.3. Относительная мощность разрядки с использованием питательной воды и ступенчатого аккумулирования [1.29, 7.25]
|
жений на паровой компрессор (например, при потреблении компрессором 15 % мощности на валу и соответствующей потере мощности турбины вследствие отбора пара на компрессор обеспечивается относительная мощность зарядки, равная 32 %).
Термодинамическое ограничение мощности разрядки аккумуляторов питательной воды задается эксергией отбираемых потоков пара, используемых для нагрева питательной воды во время нормальной работы (при базисной нагрузке). Температура пара более или менее постоянна, хотя расход его переменный. Параметры, ограничивающие мощность разрядки, характеризуются ниже.
Рис. 3.13. Относительная мощность разрядки D = AN IN при использовании питательной воды и ступенчатого аккумулирования.
|
|
І — установка на органическом топливе (сверхкритические параметры); 2 — быстрый реактор-размножитель с охлаждением жидкими металлами (LMFBR) и установка на органическом топливе (докритические параметры); 3 — высокотемпературный реактор (HTR); 4 — водяной реактор (LWR); 5 — реактор на тяжелой воде (CANDU).
1. Температура питательной воды. При прямом аккумулировании с использованием питательной воды этот параметр равен верхней температуре аккумулирования. Чем она выше, тем выше относительная мощность разрядки. Однако иногда температура питательной воды выбирается ниже термодинамического оптимума (например, в водяных реакторах она определяется условиями теплообмена в активной зоне).
2. Максимальная доля питательной воды, которая должна быть замещена накопленной питательной водой. В турбинах насыщенного пара поток из отбора непосредственно связан с уменьшением влажности и поэтому не может быть снижен до нуля. Более того, конденсат острого пара нагревает перегреватели, например в водяных реакторах, и не может быть заменен накопленной горячей водой.
3. Нижняя температура в аккумуляторе. Иногда нижняя температура по технологическим причинам (например, дегазирование) выбирается равной температуре самой нижней или одной из нижних ступеней отбора и, таким образом, оказывается выше температуры конденсации.
4. КПД магистрали питательной воды. Как указывалось в разд. 3.2.4, относительная мощность разрядки увеличивается со снижением КПД магистрали питательной воды.
5. Состояние острого и перегретого пара. При повышении давления и температуры (и, следовательно, увеличении перепада энтальпий в турбине) относительная мощность разрядки уменьшается (для данной температуры питательной воды).
Типовые характеристики рассмотренных энергетических установок приведены в табл. 3.2, а в табл. 3.3 приводятся данные по относительной мощности разрядки D.
При температуре аккумулирования более высокой, чем температура питательной воды, относительная мощность разрядки может быть увеличена (по сравнению с мощностью при аккумулировании с использованием питательной воды) методом ступенчатого аккумулирования (разд. 3.1.2). Это показано на рис. 3.13, где принято, что нижняя температура аккумулирования равна 110 °С. Пределы для накопления питательной воды составляют: ~8% для реактора на тяжелой воде (CANDU) и высокотемпературного реактора (HTR); ~ 13 % Для водяного реактора (LWR), жидкометаллического реактора-размножителя (LMFBR) и установок докритических параметров на органическом топливе; ~17 % для сверхкри - тических установок на органическом топливе. Использованием ступенчатого аккумулирования при давлении ~7,0 МПа эти границы могут быть значительно расширены [3.2]. Существует также предельная термодинамическая граница мощности зарядки, так как сумма потоков отбора не может быть выше расхода острого пара.
