背景技术：
1、许多现有的发电厂(用于发电)怀着基本负荷运行的意图而被建造(例如，具有固定的电输出)，并且随着来自可再生能源的影响越来越大，通常在白天期间以非设计状况运行，至少在大量可再生能源可用时是这样。换句话说，许多现有的发电厂被设计和建造为在基本负荷运行下运行而没有显著偏差，以便通过在针对运行参数(例如燃气涡轮机燃烧量、输入空气速率等)设计内的运行来最大化效率。随着来自可再生源的能量生成的增加，来自化石燃料燃烧设施的后续电力需求减少，因此必要的是，这些基于化石燃料的发电厂以减少发电的模式运行，这随后导致热效率降低。然而，当可再生能源不以峰值输出运行时(例如，在风力减少的时间段期间、在夜间等)，仍然需要不可再生能源发电厂以便满足能量需求。因此，需要一种解决方案以便提高不可再生发电厂的效率，因为在可再生能源产量降低时仍然需要这些发电厂。
2、许多现有的发电厂在非设计状况下运行时也会遇到附加问题。例如，在低电力需求时期，期望在非常低的负荷状况下运行化石燃料燃烧(fff)联合循环发电厂(例如，具有燃气涡轮机和使用来自燃气涡轮机热量的蒸汽驱动涡轮机两者)，以节省燃料成本(例如，通过可再生发电满足电力需求)。然而，典型地存在蒸汽涡轮机所需的最小蒸汽产量，这规定相关联的燃气涡轮机在比会另以缩减负荷模式下所期望的更高的负荷下运行。因此，我们需要一种系统，其允许燃气涡轮机减少到较低的负荷，从而节省燃料并减少绝对排放，同时将蒸汽产量维持在满足蒸汽涡轮机需求的水平。
3、由可再生能源发电增加而引起的缩减负荷运行，对各种发电厂类型(包括但不限于燃气涡轮机发电厂、联合循环燃气和蒸汽发电厂、燃煤发电厂或在不以基本负荷运行时性能降低的其他发电厂)的效率和性能通过由此产生的缩减负荷运行产生了负面影响。来自由此产生的(至少部分时间)低效的缩减负荷运行的可再生能源的影响特别影响了联合循环燃气发电厂。
4、联合循环发电厂基本上由与蒸汽发电厂组合的燃料燃烧发电厂组成。例如，为第一发电机供电的燃烧涡轮机与为第二发电机供电的蒸汽涡轮机组合。这种联合循环燃气发电厂典型地利用热回收蒸汽发生器(hrsg)系统。这种hrsg系统使用由燃烧涡轮机产生的高温废气——经由将其引导通过热回收锅炉或热回收蒸汽发生器，以从废气的热量中生成蒸汽。所生成的蒸汽被连通到蒸汽涡轮机并驱动蒸汽涡轮机。
5、使用hrsg的联合循环发电厂特别受到缩减负荷运行的影响，这因为在联合循环发电厂的非设计运行状况期间，常见的是，从hrsg过热器延伸的hrsg出口处的蒸汽的温度远高于hrsg蒸汽涡轮机或其他系统可以容纳的蒸汽的温度，除非采用调温或降低蒸汽温度的某种方法。蒸汽温度的升高由于燃气涡轮机如何实现部分负荷运行引起。为了维持尽可能高的效率，期望燃气涡轮机在燃烧室中燃烧到最高温度。该温度通常受到紧接燃烧器的下游的第一级涡轮叶片中的金属温度的限制。在部分负荷运行期间，燃料流量减少，以便向系统引入更少的可用能量。仅燃料流量的减少可能会在燃烧器内引起问题，诸如火焰稳定性问题，这是由于燃烧器喷嘴区域中的燃料流速和氧化剂(即空气)速度之间的脱节引起的。这种不平衡可导致不稳定燃烧，这可导致压力脉动、噪音生成，以及在极端情况下火焰喷出。来自被调节的涡轮机的排放也会受到影响，这因为较冷的火焰(即由于高过量空气)可导致升高的二氧化碳排放，而同时不稳定的火焰可能具有温度升高的区域，这也可能增加一氧化二氮的形成。为了避免注意到的问题，当涡轮机减少负荷并降低燃料流量时，由于压缩机入口处的入口导叶被节流，因此通过机器的气流同时减少。气流的减少导致了更高的排气温度，这因为减少的气流提供了减少的冷却。随着涡轮机负荷持续降低，选择的燃烧器将停止服务，以维持可接受的排放和火焰稳定性。在负荷减少的某个时刻，涡轮机入口导叶被节流到它们最小开度，并且随后涡轮机负荷的减少看到燃气涡轮机排气温度的大幅降低，这因为燃料流量降低是减少发电的唯一剩余手段。至少出于这些原因，需要一个系统来允许发电厂在设计状况下运行，即使在电力需求减少(来自可再生能源的供应)时也是如此，以减少或消除这种控制措施及由此产生的不利影响。也可能的是，在联合循环发电厂非设计运行的极端情况期间，来自部分负荷运行的蒸汽的温度升高可能超过一些锅炉金属设计温度限制，除非采用一些主动手段来控制蒸汽温度。
6、在现有的联合循环发电厂和具有hrsg系统的工厂中，可以使用直接接触式减温器(dshtr)来控制离开hrsg并在进入涡轮机、锅炉或罐等之前的蒸汽温度，以将蒸汽温度降低到设计参数内。
7、高压hrsg系统的一种常见方法是在系统中使用直接接触式减温器。直接接触式减温器将冷却水流引入到hrsg中，这被用于将蒸汽温度降低到所需的运行设置点。然而，通过直接接触式减温器引入冷却水降低了hrsg系统的效率，由于引入到hrsg中的冷却水没有通过hrsg的所有相同的加热表面，并且因此在与不采用减温器的hrsg相比时，没有从燃烧涡轮机的废气中取出那么多的热能的事实。换句话说，效率降低，因为尽管冷却水被蒸发成蒸汽并从hrsg排出，但针对这种蒸汽产生的增加的过冷却水平远大于相同量的水能够通过蒸发器上游的预加热表面并随后具有较低的过冷水平的情况。减温器可以以这种方式被用于具有过热器的高压回路和使用再热器的再热器回路。与再热回路连接使用的减温器具有附加的负面影响，即引入再热器减温器喷雾流直接减少了高压和更有价值的蒸汽的生成。无论如何，使用减温器冷却蒸汽会对效率产生负面影响。
8、在一些hrsg系统中用于蒸汽温度控制的另一种方法是使用蒸汽旁路。在蒸汽旁路中，蒸汽在hrsg系统的热交换器周围连通，与通过hrsg系统的所有热交换器运行蒸汽相比，产生更冷的最终蒸汽。冷却器旁路蒸汽被重新引入到通过hrsg连通的主蒸汽流中，以控制最终目标蒸汽温度。这降低了效率，因为并非所有使用hrsg系统可捕获的热量被捕获。
9、在利用减温器的现有发电厂中，这种使用可能会致使进一步的不期望的影响。例如，在fff联合循环设施中电力需求较低的时期，由此产生的燃气涡轮机排气温度升高，随后排气质量流量减少。热回收蒸汽发生器(hrsg)的后续后果是蒸汽温度升高，这是由于更高的废气温度和由于较低的废气质量流量导致的蒸汽产量减少引起的。由于必须调节蒸汽温度，因此通常需要显著增加冷却水以供减温器使用。冷却水可以直接被引入到蒸汽中，并且大量的冷却水可对hrsg产生不利/不期望的影响，诸如潜在地将水引入到热的加热表面，这可能会因施加的热冲击应力或由温度测量不佳引起的过程控制不佳而损坏。需要一种系统，该系统提供蒸汽温度控制，其减轻这种不利影响。
10、典型的联合循环发电厂面临影响效率的附加问题。例如，当环境温度升高到联合循环发电厂的设计环境状况以上时，来自燃气涡轮机(其是恒定体积的机器)的质量流量会减少。这种减少的质量流量导致了与部分负荷运行中遇到的情况(即，更高的排气温度和减少的质量流量)极相似的情况。因此，需要的是一个系统，其允许在这种情况下生成附加的蒸汽，以解决由非设计状况引起的生产“短缺(shortfall)”，从而允许蒸汽涡轮机产生比以其他方式在工厂状况下能够实现的更多的电力。
11、需要的是：1)用于在包括低于基本负荷运行时期的情况下运行时，提高化石燃料发电厂(包括联合循环发电厂)效率的系统和方法，2)用于在高需求时期将部分负荷低效率转化为工厂效益的系统和方法，3)用于通过允许实现较低的缩减负荷来增加工厂灵活性的系统和方法，以及4)用于在与设计状况相比时，在较温暖的环境状况期间使发电厂产量最大化的系统和方法。
技术实现思路
1.一种热能存储系统，所述热能存储系统包括：
2.根据权利要求1所述的热能存储系统，所述热能存储系统还包括：
3.根据权利要求2所述的热能存储系统，其中，
4.根据权利要求2所述的热能存储系统，其中，所述热回收蒸汽发生器包括过热器和减温器，并且其中，从热回收蒸汽发生器接收蒸汽的蒸汽/介质热交换器适于并被配置为：以替换或减少所述热回收蒸汽发生器的减温器的运行的方式来冷却由所述热回收蒸汽发生器生成的蒸汽。
5.根据权利要求4所述的热能存储系统，其中，所述热回收蒸汽发生器至少包括第一再热器和第一再热器减温器，并且所述蒸汽/介质热交换器包括多个蒸汽介质热交换器，所述多个蒸汽介质热交换器包括：替换或减少第一减温器的运行的第一高压蒸汽/介质热交换器，以及替换或减少所述第一再热器减温器的运行的第一再热蒸汽/介质热交换器。
6.根据权利要求5所述的热能存储系统，其中，所述热回收蒸汽发生器包括第二减温器、第二再热蒸汽/介质热交换器和第二再热器减温器，并且所述多个蒸汽介质热交换器包括：替换或减少所述第二减温器的运行的第二蒸汽/热介质热交换器，以及替换或减少所述第二再热器减温器的运行的第二再热蒸汽/介质热交换器。
7.根据权利要求5所述的热能存储系统，其中，所述第一高压蒸汽/介质热交换器在第一过热器的下游和所述第一减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
8.根据权利要求5所述的热能存储系统，其中，所述第一再热蒸汽/介质热交换器在第一再热器的下游和第一再热器减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
9.根据权利要求6所述的热能存储系统，其中，所述第二蒸汽/热介质热交换器在第二过热器的下游和第二减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
10.根据权利要求6所述的热能存储系统，其中，所述第二再热蒸汽/介质热交换器在第二再热器的下游和第二再热器减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
11.根据权利要求6所述的热能存储系统，还包括：用于存储从所述水/介质热交换器接收的热介质的储冷罐，所述水/介质热交换器能操作以将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器，并且其中所述冷罐向一个或多个蒸汽/介质热交换器供应热介质。
12.根据权利要求11所述的热能存储系统，其中，所述冷罐并行地向第一高压蒸汽/介质热交换器和第二高压蒸汽/介质热交换器供应热介质。
13.根据权利要求11所述的热能存储系统，其中，所述冷罐串行地向第一蒸汽/热介质热交换器和第二蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
14.根据权利要求11所述的热能存储系统，其中，所述冷罐并行地向第一再热蒸汽/热介质热交换器和第二再热蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
15.根据权利要求11所述的热能存储系统，其中，所述冷罐串行地向第一再热蒸汽/热介质热交换器和第二再热蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
16.根据权利要求1所述的热能存储系统，其中，所述热介质是熔融盐。
17.根据权利要求2所述的热能存储系统，其中，所述系统适于并被配置为操作以将热量从经加热的存储介质转移到所述水以产生蒸汽，并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器，以允许燃气涡轮机负荷的减少，同时仍然以足以供蒸汽涡轮机使用的速率产生蒸汽，其中，所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机是联合循环发电厂的部分。
18.根据权利要求2所述的热能存储系统，其中，所述系统适于并被配置为操作以将热量从经加热的存储介质转移到所述水以产生蒸汽，以允许在高环境温度期间产生附加的蒸汽。
19.根据权利要求2所述的热能存储系统，其中，所述水/介质热交换器能操作以将热量从经加热的存储介质转移到所述水以产生蒸汽，并将所述蒸汽递送到现有热回收蒸汽发生器、现有热回收蒸汽发生器的现有蒸汽涡轮机、不是现有热回收蒸汽发生器的一部分的经添加的蒸汽涡轮机或经添加的膨胀机、蒸汽驱动泵或机械设备的驱动系统中的一个或多个。
20.一种用于组合热回收蒸汽发生器来操作热能存储系统的方法，所述方法包括：
21.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括：使用水/介质热交换器产生蒸汽并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器或过程，所述水/介质热交换器接收水流并从所述热罐接收存储在所述热罐中的经加热的热量存储介质，所述水/介质热交换器能操作以将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器或过程。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：当由所述热回收蒸汽发生器供给的发电厂在缩减负荷或非设计状况下运行时，使用所述蒸汽/介质热交换器降低由所述热回收蒸汽发生器生成的蒸汽的温度并提高所述热量存储介质的温度，使用所述热罐和所述水/介质热交换器中的所存储的经加热的热量存储介质生成蒸汽，并且当由所述热回收蒸汽发生器供给的发电厂在峰值负荷或大于峰值负荷下运行时，将所生成的蒸汽供应给所述热回收蒸汽发生器。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，从热回收蒸汽发生器接收蒸汽的所述蒸汽/介质热交换器适于并被配置为以替换或减少所述热回收蒸汽发生器的减温器的运行的方式来冷却由所述热回收蒸汽发生器生成的蒸汽。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述蒸汽/介质热交换器包括多个蒸汽介质热交换器，所述多个蒸汽介质热交换器包括：替换或减少所述热回收蒸汽发生器的第一高压减温器的运行的第一高压蒸汽/热介质热交换器，以及替换或减少所述热回收蒸汽发生器的第一再热器减温器的运行的第一再热蒸汽/热介质热交换器。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述多个蒸汽介质热交换器包括：替换或减少所述热回收蒸汽发生器的第二高压减温器的运行的第二高压蒸汽/热介质热交换器，以及替换或减少所述热回收蒸汽发生器的第二再热器减温器的运行的第二再热蒸汽/热介质热交换器。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一高压蒸汽/热介质热交换器在第一高压过热器的下游和所述第一高压减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第一再热蒸汽/热介质热交换器在第一再热器的下游和第一再热器减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第二高压蒸汽/热介质热交换器在第二高压过热器的下游和所述第二高压减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第二再热蒸汽/热介质热交换器在第二再热器的下游和第二再热器减温器的下游与所述热回收蒸汽发生器流体连通。
30.根据权利要求25所述的方法，所述方法还包括：使用用于存储从所述水/介质热交换器接收的热介质的储冷罐而向一个或多个蒸汽/介质热交换器供应热介质，所述水/介质热交换器能操作以将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述冷罐并行地向所述第一高压蒸汽/热介质热交换器和第二高压蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述冷罐串行地向所述第一高压蒸汽/热介质热交换器和第二高压蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，所述冷罐并行地向所述第一再热蒸汽/热介质热交换器和第二再热蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述冷罐串行地向所述第一再热蒸汽/热介质热交换器和第二再热蒸汽/热介质热交换器供应热介质。
35.根据权利要求20所述的方法，其中，所述热量存储介质是熔融盐。
36.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽，并将所述蒸汽递送到所述热回收蒸汽发生器，并且减少燃气涡轮机负荷，同时仍然以足以供蒸汽涡轮机使用的速率产生蒸汽，其中，所述燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机是联合循环发电厂的部分。
37.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽，以允许在高环境温度期间以这样的方式产生附加的蒸汽，以便增加所述热回收蒸汽发生器的电力生产。
38.根据权利要求21所述的方法，其中，所述水/介质热交换器能操作以将热量从经加热的热量存储介质转移到所述水以产生蒸汽，并将所述蒸汽递送到现有热回收蒸汽发生器、现有热回收蒸汽发生器的现有蒸汽涡轮机、不是现有热回收蒸汽发生器的一部分的经添加的蒸汽涡轮机或经添加的膨胀机、蒸汽驱动泵或机械设备的驱动系统中的一个或多个。
39.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括：通过将所述蒸汽/介质热交换器耦合到现有发电厂的现有热回收蒸汽发生器系统来改造所述现有发电厂，使得所述蒸汽/介质热交换器从所述热回收蒸汽发生器接收蒸汽并接收热量存储介质流，所述蒸汽/介质热交换器能操作以将热量从所述蒸汽转移到所述热量存储介质并加热所述热量存储介质，以及将所述蒸汽/介质热交换器耦合到与所述蒸汽/介质热交换器流体连通的储热罐，所述存储罐能操作以从所述蒸汽/介质热交换器接收经加热的热量存储介质，并存储经加热的热量存储介质。
40.一种用于改造热回收蒸汽发生器(hrsg)的方法，所述hrsg包括多个组件，所述组件包括：
41.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
42.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
43.根据权利要求42所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
44.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括：
45.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括：
46.根据权利要求45所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
47.根据权利要求42所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
48.根据权利要求47所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
49.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
50.一种用于改造热回收蒸汽发生器(hrsg)的方法，所述hrsg包括多个组件，所述组件包括：
51.根据权利要求50所述的方法，所述方法还包括：
52.根据权利要求51所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
53.根据权利要求50所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
54.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
