提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统，本实用新型专利技术利用火电机组中压缸排汽的部分能量，驱动背压式汽轮机传动压缩机进行多级间冷空气压缩，预冷后的压缩空气通过液化换热器形成液化空气后，存储在低温液罐中。本实用新型专利技术能够将储存压缩热及火电汽轮机中压缸排汽能量用于提升发电汽轮机机入口的温度，以增强汽轮机做功能力，从而实现电源侧储能与释能的自由转换过程，达到了机组深度调峰与能量存储的双重能效。对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统


[0001]本技术属于汽轮机发电领域，具体涉及一种提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]目前，风电、光伏发电等再生能源电源正在快速兴起，截至2018年底，我国可再生能源发电总装机已达到7.28亿千瓦。但再生能源的间歇性以及随机性会对电网造成较大冲击，这也将严重制约其进一步的发展和整个电网的安全稳定性。
[0003]储能设施可以提供平滑发电的出力，削峰填谷，实现间歇性可再生能源电源与电网之间的协调发展。进一步，通过发电侧增设储能设施，可实现增强机组调节能力、有效支持可再生能源并网以及提供备用容量等多重功能。此外，火电机组与储能设施相结合，可部分程度弥补火电机组调节响应时间缓慢的缺陷。随着灵活性辅助服务市场逐渐完善，火电机组还可以通过储能的方式将其灵活性发挥至最大潜力，实现经济效益的最大化。
[0004]根据现有的技术类型划分，储能主要分为机械储能(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能)、电化学储能(钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍铬电池)以及电磁储能(超导磁能储能)三种类型。但目前能够实现MW级大规模储能的只有抽水蓄能与压缩空气储能两种方式。抽水蓄能方式受地形条件的约束较大，且在北方气温特别低的情况下可能会有结冰的风险。而气态压缩空气储能的储能密度比较低，需要盐穴、山洞等较大存储空间，因此也将受地形条件的约束。而液态空气储能的技术，通过把空气液化可实现比较高的储能密度，存储空间较小，不受地理条件的限制，因而获得了越来越多的关注。<br/>[0005]现有的液态空气储能技术，主要是与太阳能光热系统相结合，与火电机组系统相互结合的研究较少。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服上述不足，提供一种提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统，能够实现火电电源侧，储能与释能的自由转换过程，配合火电机组低压缸零出力的运行模式，达到了机组深度调峰与能量存储的双重能效。
[0007]为了达到上述目的，本技术包括火力发电汽轮机、背压式汽轮机和空气储能汽轮机，火力发电汽轮机包括汽轮机中压缸；
[0008]汽轮机中压缸的一部分排汽作为驱动热源接入背压式汽轮机和吸收式制冷机，背压式汽轮机的动力轴连接多级间冷压缩机，多级间冷压缩机连接用于存储压缩热的压缩热收集蓄能换热器，压缩热收集蓄能换热器连接用于预冷的吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器，吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器的压缩空气接入用于吸收冷量的未液化空气冷量回收液化换热器，未液化空气冷量回收液化换热器的气体接入空气液化用低温膨胀机，空气液化用低温膨胀机的液态空气接入低温液化空气存储罐的液态空气入口；
[0009]汽轮机中压缸的另一部分排汽接入抽汽加热器，抽汽加热器连接空气储能汽轮
机，低温液化空气存储罐的液化空气出口连接低温泵，低温泵连接吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器，吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器连接蒸汽驱动型吸收式制冷机，蒸汽驱动型吸收式制冷机连接吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器，吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器通过蒸汽驱动型吸收式制冷机为吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器供给冷量，吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器的液体出口连接压缩热利用蓄能换热器的液体入口，压缩热利用蓄能换热器连接抽汽加热器。
[0010]吸收蒸汽驱动型吸收式制冷机的驱动蒸汽疏水返回收集进入接入凝汽器。
[0011]空气液化用低温膨胀机连接汽液分离器，汽液分离器出口处的液化空气连接低温液化空气存储罐，汽液分离器中未液化空气作为冷量接入未液化空气冷量回收液化换热器。
[0012]抽汽加热器的疏水接入低压加热器系统。
[0013]与现有技术相比，本技术利用火电机组中压缸排汽的部分能量，驱动背压式汽轮机传动压缩机进行多级间冷空气压缩，预冷后的压缩空气进一步通过液化换热器形成液化空气后，存储在低温液罐中。本技术能够将储存压缩热及火电汽轮机中压缸排汽能量用于提升发电汽轮机机入口的温度，以增强汽轮机做功能力，从而实现电源侧储能与释能的自由转换过程，达到了机组深度调峰与能量存储的双重能效。对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。本技术中的驱动背压汽轮机的排汽可作为驱动热源，参与吸收式制冷机组制冷过程获取冷量，所获得冷量进入蓄冷式换热器对压缩空气进行预冷，收式制冷机组制冷过程中产生的余热水储存进入蓄热式汽化换热器，提高了热效率。
附图说明
[0014]图1为本技术的系统示意图；
[0015]其中，1、锅炉过热器；2、锅炉再热器；3、汽轮机高压缸；4、汽轮机中压缸；5、汽轮机低压缸；6、主蒸汽管道；7、再热蒸汽管道；8、中低压联通管管道；9、中排抽汽至驱动背压式小汽轮机管道；10、中排抽汽至抽汽加热器管道；11、驱动背压式小汽轮机；12、储能用压缩空气入口管道；13、空气储能多级间冷压缩机；14、压缩热收集蓄能换热器；15、驱动背压式小汽轮机排汽至吸收式制冷机管道；16、空气储能压缩机至吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器压缩空气管道；17、吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器；18、未液化空气冷量回收液化换热器至低温膨胀机管道；19、未液化空气冷量回收液化换热器；20、汽液分离器至未液化空气冷量回收液化换热器管道；21、蒸汽驱动型吸收式制冷机；22、吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器；23、吸收式制冷机驱动蒸汽疏水至凝汽器管道；24、空气液化用低温膨胀机；25、空气液化用低温膨胀机同轴发电机；26、汽液分离器；27、低温液化空气存储罐；28、液化空气管道；29、低温泵；30、压缩热利用蓄能换热器；31、抽汽加热器；32、空气储能汽轮机；33、空气储能汽轮机同轴主发电机；34、抽汽加热器疏水至低压加热器系统管道。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本技术做进一步说明。
[0017]参见图1，本技术包括火力发电汽轮机、背压式汽轮机11和空气储能汽轮机
32，火力发电汽轮机包括汽轮机高压缸3、汽轮机中压缸4和汽轮机低压缸5，汽轮机高压缸3通过主蒸汽管道6连接锅炉过热器1，汽轮机中压缸4通过再热蒸汽管道7连接锅炉再热器2，汽轮机低压缸5通过中排抽汽至驱动背压式小汽轮机管道9连接驱动背压式小汽轮机11，汽轮机中压缸4通过中低压联通管管道8驱动背压式小汽轮机11，通过中排抽汽至抽汽加热器管道10连接抽汽加热器31。
[0018]汽轮机中压缸4的一部分排汽作为驱动热源接入背压式汽轮机11和吸收式制冷机21，背压式汽轮机11的动力轴连接多级间冷压缩机13，多级间冷压缩机13连接用于存储压缩热的压缩热收集蓄能换热器14，压缩热收集蓄能换热器14连接用于预冷的吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器17，吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器17的压缩空气接入用于吸收冷量的未液化空气冷量回收液化换热器19，未液化空气冷量回收液化换热器19的气体接入空气液化用低温膨胀机24，空气液化用低温膨胀机24的液态空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统，其特征在于，包括火力发电汽轮机、背压式汽轮机(11)和空气储能汽轮机(32)，火力发电汽轮机包括汽轮机中压缸(4)；汽轮机中压缸(4)的一部分排汽作为驱动热源接入背压式汽轮机(11)和吸收式制冷机(21)，背压式汽轮机(11)的动力轴连接多级间冷压缩机(13)，多级间冷压缩机(13)连接用于存储压缩热的压缩热收集蓄能换热器(14)，压缩热收集蓄能换热器(14)连接用于预冷的吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器(17)，吸收式制冷机空气液化前置蓄冷冷却器(17)的压缩空气接入用于吸收冷量的未液化空气冷量回收液化换热器(19)，未液化空气冷量回收液化换热器(19)的气体接入空气液化用低温膨胀机(24)，空气液化用低温膨胀机(24)的液态空气接入低温液化空气存储罐(27)的液态空气入口；汽轮机中压缸(4)的另一部分排汽接入抽汽加热器(31)，抽汽加热器(31)连接空气储能汽轮机(32)，低温液化空气存储罐(27)的液化空气出口连接低温泵(29)，低温泵(29)连接吸收式制冷机空气汽化蓄热加热器(22)，吸收式制冷机空气汽化蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈杰，居文平，高庆，马汀山，朱蓬勃，石慧，薛朝囡，常东峰，吕凯，张建元，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：