一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，包括空气压缩及凝结水加热系统、空气液化储能系统、空气膨胀发电系统及冷量回收储存系统；空气压缩及凝结水加热系统包括空气压缩机及换热器；空气液化储能系统与空气压缩及凝结水加热系统连接；空气膨胀发电系统与空气液化储能系统连接；冷量回收储存系统与空气膨胀发电系统及空气压缩及凝结水加热系统连接。本发明专利技术将燃煤发电机组与液化空气储能系统耦合，有效提高了火电厂深度调峰的灵活性，保证了电网整体调频水平，同时还可有效提高燃煤发电机组在深度调峰过程中机组的安全运行水平、降低设备损耗。

A deep coupling coal-fired unit liquefied air energy storage power generation system

【技术实现步骤摘要】
一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统
本专利技术属于能源动力
，尤其涉及一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统。
技术介绍
随风电和光伏发电等新能源电力的不断并网，电网调频容量不足的问题日益凸显。为提升电网调频容量，需要加快提升燃煤发电机组的灵活性和调峰潜力，全面提高机组调峰和新能源消纳能力。大规模储能技术是调节能源输出稳定性的重要手段。目前受到广泛关注的大规模储能技术主要有电池储能、抽水蓄能、压缩空气储能和液化空气储能等。但是抽水蓄能需要水资源作为支撑，压缩空气储能对储气室的要求较高。相比于抽水储能和压缩空气储能，近年来开发的液化空气储能系统有着许多优良的特性，如不受地理条件的限制、可以在低压条件下安全储存、可以在现有设备上运行等。因此，为克服传统压缩空气储能与抽水蓄能所存在的问题，近些年来国内外学者相继开展液态空气储能技术的研究，以低温液态空气作为储能介质，可显著提高储能密度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，将燃煤发电机组与液化空气储能系统耦合，有效提高火电厂深度调峰的灵活性，保证电网整体调频水平，同时还可有效提高燃煤发电机组在深度调峰过程中机组的安全运行水平、降低设备损耗。本专利技术提供了一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，包括空气压缩及凝结水加热系统、空气液化储能系统、空气膨胀发电系统及冷量回收储存系统；所述空气压缩及凝结水加热系统包括空气压缩机及换热器；所述换热器与空气压缩机连接，用于将经所述空气压缩机压缩后的空气冷却；所述换热器冷却水入口与燃煤机组汽水系统凝汽器出口连接；所述换热器冷凝水出口与燃煤机组汽水系统除氧器入口连接；所述空气液化储能系统与所述空气压缩及凝结水加热系统连接，用于将所述空气压缩及凝结水加热系统换热器输送的压缩空气冷却液化，并将液化空气进行储存；所述空气膨胀发电系统与所述空气液化储能系统连接，用于将空气液化储能系统储存的能量释放发电，并回收燃煤电厂汽轮机乏汽和锅炉尾部烟气余热；所述冷量回收储存系统与所述空气膨胀发电系统及空气压缩及凝结水加热系统连接，用于回收和储存所述空气膨胀发电系统液化空气气化过程中产生的冷量，及所述空气压缩及凝结水加热系统空气压缩过程中产生的热量。进一步地，所述空气压缩及凝结水加热系统包括小汽机、一级空气压缩机、第一换热器、二级空气压缩机、第二换热器；所述小汽机通过燃煤发电机组汽水系统高压缸抽气驱动，做功后的乏汽汇入凝汽器入口；所述小汽机依次连接所述一级空气压缩机、二级空气压缩机，用于通过旋转动能驱动所述一级空气压缩机及二级空气压缩机压缩空气；所述一级空气压缩机空气出口通过所述第一换热器与二级空气压缩机连接，用于将所述一级空气压缩机压缩后的空气经所述第一换热器冷却后送入所述二级空气压缩机；所述二级空气压缩机空气出口通过所述第二换热器与所述空气液化储能系统连接，用于将所述二级空气压缩机出口空气经所述第二换热器冷却后送入所述空气液化储能系统；所述第一换热器、第二换热器并联布置，所用冷却水均为燃煤机组汽水系统凝汽器内的冷凝水，流经所述第一换热器和第二换热器的冷凝水升温后汇入燃煤机组汽水系统除氧器入口，所述第一换热器及第二换热器入口处均设有流量阀。进一步地，所述空气液化储能系统包括集冷箱、低温制冷机、降压喷管、气液分离器、液态空气储罐；所述集冷箱与所述第二换热器空气出口连接，用于将所述第二换热器出口空气经所述集冷箱冷却后送入所述低温制冷机进行深度冷却；所述低温制冷机通过所述降压喷管与所述气液分离器连接，用于将深度冷却后的空气经所述降压喷管降压处理后送入所述气液分离器；所述气液分离器内设有气态空气管路及液态空气管路，所述气态空气管路与所述集冷箱连接，用于将气态空气送入所述集冷箱，用以冷却流入集冷箱的空气，气态空气升温后排入大气；所述液态空气管路与所述液态空气储罐连接，用于将液态空气送入所述液态空气储罐储存。进一步地，所述空气膨胀发电系统包括低温泵、第三换热器、第四换热器、第五换热器、一级膨胀机、第六换热器、二级膨胀机、发电机；所述液态空气储罐出口与所述低温泵连接，所述低温泵依次连接所述第三换热器、第四换热器、第五换热器，用于将液态空气储罐出口空气经低温泵送入第三换热器加热后，依次送入所述第四换热器、第五换热器进一步升温；所述一级膨胀机与所述二级膨胀机连接，所述二级膨胀机动力输出端与所述发电机连接；所述一级膨胀机空气出口通过所述第六换热器与所述二级膨胀机连接，用于将所述第五换热器加热升温后的空气送入所述一级膨胀机，将经所述一级膨胀机做功后的空气经所述第六换热器加热后送入所述二级膨胀机器，通过高压空气在所述一级膨胀机和二级膨胀机器内膨胀产生的动能驱动所述发电机发电；所述第五换热器、第六换热器并联布置均采用烟气来加热空气，所采用的烟气为燃煤机组空预器入口与出口烟气的混合烟气；所述第五换热器、第六换热器入口处均设有流量阀。进一步地，所述冷量回收储存系统包括蓄冷装置及蓄热装置，所述第三换热器、蓄冷装置、集冷箱、蓄热装置依次连接形成闭环回路，所述蓄冷装置与集冷箱之间、所述蓄热装置与第三换热器之间均设有流量阀；当所述空气液化储能系统运行时，系统内的循环介质流经所述第三换热器，且在第三换热器内不发生换热，经所述第三换热器后进入所述蓄冷装置，携带储存于蓄冷装置内的冷量进入集冷箱冷却高压空气，并将集冷箱内空气降温过程中产生的热量，存于蓄热装置内；当空气膨胀发电系统运行时，系统内的循环介质流经所述第三换热器后进入蓄冷装置，将第三换热器获得的冷量储存于蓄冷装置后，流经集冷箱后进入蓄热装置，该过程中循环介质在集冷箱内不发生换热，循环介质进入蓄热装置后携带储存于蓄热装置内的热量进入第三换热器加热空气。借由上述方案，通过深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，将燃煤发电机组与液化空气储能系统耦合，有效提高了火电厂深度调峰的灵活性，保证了电网整体调频水平，同时还可有效提高燃煤发电机组在深度调峰过程中机组的安全运行水平、降低设备损耗。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1本专利技术深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统的结构示意图。图中标号：1-小汽机；2.1-一级空气压缩机；2.2-二级空气压缩机；3.1-第一换热器；3.2-第二换热器；3.3-第三换热器；3.4-第四换热器；3.5-第五换热器；3.6-第六换热器；4.1-第一流量阀；4.2-第二流量阀；4.3-第三流量阀；4.4-第四流量阀；4.5-第五流量阀；4.6-第六流量阀；4.7-第七流量阀；5-集冷箱；6-低温制冷机；7-降压喷管；8-气液分离器；9-液态空气储罐；10-低温泵；11-蓄冷装置；12-蓄热装置；13.1-一级膨胀机；13.2-二级膨胀机；P1-凝汽器出口；P2-燃煤机组除氧器进口；P3-高压缸抽气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，其特征在于，包括空气压缩及凝结水加热系统、空气液化储能系统、空气膨胀发电系统及冷量回收储存系统；/n所述空气压缩及凝结水加热系统包括空气压缩机及换热器；所述换热器与空气压缩机连接，用于将经所述空气压缩机压缩后的空气冷却；所述换热器冷却水入口与燃煤机组汽水系统凝汽器出口连接；所述换热器冷凝水出口与燃煤机组汽水系统除氧器入口连接；/n所述空气液化储能系统与所述空气压缩及凝结水加热系统连接，用于将所述空气压缩及凝结水加热系统换热器输送的压缩空气冷却液化，并将液化空气进行储存；/n所述空气膨胀发电系统与所述空气液化储能系统连接，用于将空气液化储能系统储存的能量释放发电，并回收燃煤电厂汽轮机乏汽和锅炉尾部烟气余热；/n所述冷量回收储存系统与所述空气膨胀发电系统及空气压缩及凝结水加热系统连接，用于回收和储存所述空气膨胀发电系统液化空气气化过程中产生的冷量，及所述空气压缩及凝结水加热系统空气压缩过程中产生的热量。/n

【技术特征摘要】
1.一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，其特征在于，包括空气压缩及凝结水加热系统、空气液化储能系统、空气膨胀发电系统及冷量回收储存系统；
所述空气压缩及凝结水加热系统包括空气压缩机及换热器；所述换热器与空气压缩机连接，用于将经所述空气压缩机压缩后的空气冷却；所述换热器冷却水入口与燃煤机组汽水系统凝汽器出口连接；所述换热器冷凝水出口与燃煤机组汽水系统除氧器入口连接；
所述空气液化储能系统与所述空气压缩及凝结水加热系统连接，用于将所述空气压缩及凝结水加热系统换热器输送的压缩空气冷却液化，并将液化空气进行储存；
所述空气膨胀发电系统与所述空气液化储能系统连接，用于将空气液化储能系统储存的能量释放发电，并回收燃煤电厂汽轮机乏汽和锅炉尾部烟气余热；
所述冷量回收储存系统与所述空气膨胀发电系统及空气压缩及凝结水加热系统连接，用于回收和储存所述空气膨胀发电系统液化空气气化过程中产生的冷量，及所述空气压缩及凝结水加热系统空气压缩过程中产生的热量。


2.根据权利要求1所述的深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，其特征在于，所述空气压缩及凝结水加热系统包括小汽机(1)、一级空气压缩机(2.1)、第一换热器(3.1)、二级空气压缩机(2.2)、第二换热器(3.2)；所述小汽机(1)通过燃煤发电机组汽水系统高压缸抽气驱动，做功后的乏汽汇入凝汽器入口；
所述小汽机(1)依次连接所述一级空气压缩机(2.1)、二级空气压缩机(2.2)，用于通过旋转动能驱动所述一级空气压缩机(2.1)及二级空气压缩机(2.2)压缩空气；所述一级空气压缩机(2.1)空气出口通过所述第一换热器(3.1)与二级空气压缩机(2.2)连接，用于将所述一级空气压缩机(2.1)压缩后的空气经所述第一换热器(3.1)冷却后送入所述二级空气压缩机(2.2)；所述二级空气压缩机(2.2)空气出口通过所述第二换热器(3.2)与所述空气液化储能系统连接，用于将所述二级空气压缩机(2.2)出口空气经所述第二换热器(3.2)冷却后送入所述空气液化储能系统；
所述第一换热器(3.1)、第二换热器(3.2)并联布置，所用冷却水均为燃煤机组汽水系统凝汽器内的冷凝水，流经所述第一换热器(3.1)和第二换热器(3.2)的冷凝水升温后汇入燃煤机组汽水系统除氧器入口，所述第一换热器(3.1)及第二换热器(3.2)入口处均设有流量阀。


3.根据权利要求2所述的深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，其特征在于，所述空气液化储能系统包括集冷箱(5)、低温制冷机(6)、降压喷管(7)、气液分离器(8)、液态空气储罐(9)；所述集冷箱(5)与所述第二换热器(3.2)空气出口连接，用于将所述第二换热器(3.2)出口空气经所述集冷箱(5)冷却后送入所述低温制冷机(6)进行深度冷却；所述低温制冷机(6)通过所述降压喷管(7)与所述气液分离器(8)连接，用于将深度冷却后的空气经所述降压喷管(7)降压处理后送入所述气液分离器(8)；所述气液分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，董磊，金绪良，马林，王涵，刘艳蕾，贺超，李旭凯，王泽，赵柄，贾嘉，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11