一种集成压缩空气储能与储热的发电系统技术方案

本发明专利技术涉及发电技术领域，具体涉及一种集成压缩空气储能与储热的发电系统，包括：依次连接的压缩机组、换热器组和承压结构；换热器组进水口连接至凝汽器和给水加热器之间；换热器组出水口连接至给水加热器和锅炉之间；依次连接的储冷罐、电加热器组和储热罐；压缩机组、电加热器组均与发电机电连接；第三换热器进气口与承压结构连接，第三换热器储热介质进口与储热罐连接；第三换热器储热介质出口与储冷罐连接；膨胀机组与第三换热器出气口连接，膨胀机组接入电网；本申请将储热、压缩空气储能与发电机组耦合，在储能过程中实现深度调峰，释能过程中实现快速变负荷；满足可再生能源频繁调峰调频的需求；增强电网的安全性与稳定性。增强电网的安全性与稳定性。增强电网的安全性与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种集成压缩空气储能与储热的发电系统


[0001]本专利技术涉及发电
，具体涉及一种集成压缩空气储能与储热的发电系统。

技术介绍

[0002]随着全球对太阳能和风能等可再生能源的利用急剧增加，其波动性、间歇性和不可预测性等特点给电网的稳定安全运行带来巨大挑战。在当前电力系统中，燃煤发电机组是重要的电能供应来源，所以要进行频繁的调峰调频，以保证电网的安全稳定运行。目前燃煤发电机组的调峰调频能力还不能满足电网的需求，其调峰能力的制约因素主要为锅炉系统的最低稳燃负荷，而调频能力的制约因素主要为锅炉内部的大热惯性。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服燃煤发电机组难以满足可再生能源频繁调峰调频的缺陷，基于以上情况，开发一种能够满足可再生能源频繁调峰调频需求的发电系统十分必要。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种集成压缩空气储能与储热的发电系统，包括：
[0005]依次连接的锅炉、汽轮机、凝汽器和给水加热器；所述给水加热器的进汽端与汽轮机的抽汽端连接；所述汽轮机与发电机连接；所述给水加热器的出水端与锅炉连接；
[0006]依次连接的压缩机组、换热器组和承压结构；所述换热器组的进水口通过第一阀门连接至凝汽器和给水加热器之间的管路上；所述换热器组的出水口连接至给水加热器和锅炉之间的管路上；所述压缩机组与所述发电机电连接；
[0007]依次连接的储冷罐、电加热器组和储热罐；在所述储冷罐和储热罐中适于存储储热介质；所述电加热器组与所述发电机电连接；
[0008]第三换热器，进气口通过第三阀门与承压结构连接，第三换热器的储热介质进口与储热罐连接；第三换热器的储热介质出口与所述储冷罐连接；
[0009]膨胀机组，与第三换热器的出气口连接，所述膨胀机组接入电网。
[0010]可选地，所述膨胀机组包括：
[0011]高压膨胀机，与第三换热器的出气口连接；
[0012]低压膨胀机，进气口与高压膨胀机的出气口连接。
[0013]可选地，还包括：
[0014]第四换热器，设置于所述第三换热器的储热介质出口与所述储冷罐之间；所述第四换热器的进气口与高压膨胀机的出气口连接，所述第四换热器的出气口与低压膨胀机的进气口连接。
[0015]可选地，还包括：
[0016]磨煤机，与所述膨胀机组连接，磨煤机的煤粉出口与锅炉的煤粉进口连接。
[0017]可选地，所述储热罐的储热介质出口通过第六阀门与第三换热器的储热介质出口连接。
[0018]可选地，在所述储热罐与第三换热器之间的管路上设有第五阀门和第二泵；在所述电加热器组和储冷罐之间的管路上设有第四阀门和第一泵。
[0019]可选地，所述压缩机组包括：一级压缩机和二级压缩机；
[0020]所述换热器组包括：第一换热器和第二换热器；
[0021]所述一级压缩机的出气口与第一换热器的进气口连接，所述第一换热器的出气口与二级压缩机的进气口连接；所述二级压缩机的出气口与第二换热器的进气口连接。
[0022]可选地，所述承压结构为储气罐、盐洞或矿洞。
[0023]可选地，所述储热介质为导热油或熔融盐。
[0024]可选地，所述电加热器组为多个并联或串联的电加热器。
[0025]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0026]1.本专利技术提供的集成压缩空气储能与储热的发电系统，包括：依次连接的锅炉、汽轮机、凝汽器和给水加热器；所述给水加热器的进汽端与汽轮机的抽汽端连接；所述汽轮机与发电机连接；所述给水加热器的出水端与锅炉连接；依次连接的压缩机组、换热器组和承压结构；所述换热器组的进水口通过第一阀门连接至凝汽器和给水加热器之间的管路上；所述换热器组的出水口连接至给水加热器和锅炉之间的管路上；所述压缩机组与所述发电机电连接；依次连接的储冷罐、电加热器组和储热罐；在所述储冷罐和储热罐中适于存储储热介质；所述电加热器组与所述发电机电连接；第三换热器，进气口通过第三阀门与承压结构连接，第三换热器的储热介质进口与储热罐连接；第三换热器的储热介质出口与所述储冷罐连接；膨胀机组，与第三换热器的出气口连接，所述膨胀机组接入电网；本申请采用上述技术方案，引入外部储能，克服锅炉内部的大热惯性，打破传统燃煤发电机组的调峰调频制约，进一步提高机组的调峰调频能力，将储热、压缩空气储能与发电机组耦合，在储能过程中实现深度调峰，释能过程中实现快速变负荷。对传统燃煤发电机组本身的改造较小，便于配置，利用给水作为压缩空气储能的吸热工质，避免热能损失，优化工质之间的换热过程，增加机组内部的能量转换效率，实现热能的优化利用。而且压缩空气储能(CAES，Compressed－Air Energy Storage)的储能成本低，储能介质容易获得，储能过程中对环境基本无影响。具体通过压缩机组和电加热器组消耗发电机的电能，降低负荷，并将能量存储于承压结构和储热罐中。在释能时，提高负荷，具体通过加热凝汽器中的凝结水，再回流至锅炉内，汽轮机的抽汽量减少，汽轮机的功率增大；另外通过膨胀机组发电，进入电网，提高负荷；扩大负荷变化区间与变负荷速率；其最小负荷可从30％THA最大降低至0THA，变负荷速率可从传统的1－1.5％Pe0/min提高到3.0％Pe0/min，大大提高燃煤发电机组运行的灵活性；满足可再生能源频繁调峰调频的需求；增强电网的安全性与稳定性。在对压缩空气加热时，利用储热介质对高压空气进行加热，保证空气进入膨胀机组时处于较高温度，增加做功量，避免传统设置天然气燃烧室的做法，降低改造成本。
[0027]2.本专利技术所述膨胀机组包括：高压膨胀机，与第三换热器的出气口连接；低压膨胀机，进气口与高压膨胀机的出气口连接；本申请采用上述技术方案，通过两级膨胀机实现能量的梯级利用，提高能量利用效率。
[0028]3.本专利技术提供的集成压缩空气储能与储热的发电系统，还包括：第四换热器，设置于所述第三换热器的储热介质出口与所述储冷罐之间；所述第四换热器的进气口与高压膨胀机的出气口连接，所述第四换热器的出气口与低压膨胀机的进气口连接；本申请采用上
述技术方案，通过第四换热器将储热介质中剩余的热量继续加热高压膨胀机利用后的空气，提高对后续低压膨胀机的做功效率，提高能量利用效率。
[0029]4.本专利技术提供的集成压缩空气储能与储热的发电系统，还包括：磨煤机，与所述膨胀机组连接，磨煤机的煤粉出口与锅炉的煤粉进口连接；本申请采用上述技术方案，将膨胀机组的排气送入磨煤机，用于煤粉干燥与输送煤粉进入锅炉内，提高能量利用效率。
[0030]5.本专利技术所述储热罐的储热介质出口通过第六阀门与第三换热器的储热介质出口连接；本申请采用上述技术方案，当磨煤机中煤粉的湿度较大时，打开第六阀门，使部分高温的储热介质进入第三换热器，将空气加热到更高温度，以提高排气温度，利于后续烘干煤粉，降低煤粉湿度。
[0031]6.本专利技术在所述储热罐与第三换热器之间的管路上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成压缩空气储能与储热的发电系统，其特征在于，包括：依次连接的锅炉(1)、汽轮机(2)、凝汽器(3)和给水加热器(4)；所述给水加热器(4)的进汽端与汽轮机(2)的抽汽端连接；所述汽轮机(2)与发电机连接；所述给水加热器(4)的出水端与锅炉(1)连接；依次连接的压缩机组(8)、换热器组和承压结构(12)；所述换热器组的进水口通过第一阀门(5)连接至凝汽器(3)和给水加热器(4)之间的管路上；所述换热器组的出水口连接至给水加热器(4)和锅炉(1)之间的管路上；所述压缩机组(8)与所述发电机电连接；依次连接的储冷罐(14)、电加热器组(17)和储热罐(18)；在所述储冷罐(14)和储热罐(18)中适于存储储热介质；所述电加热器组(17)与所述发电机电连接；第三换热器(22)，进气口通过第三阀门(13)与承压结构(12)连接，第三换热器(22)的储热介质进口与储热罐(18)连接；第三换热器(22)的储热介质出口与所述储冷罐(14)连接；膨胀机组(26)，与第三换热器(22)的出气口连接，所述膨胀机组(26)接入电网。2.根据权利要求1所述的集成压缩空气储能与储热的发电系统，其特征在于，所述膨胀机组(26)包括：高压膨胀机(24)，与第三换热器(22)的出气口连接；低压膨胀机(25)，进气口与高压膨胀机(24)的出气口连接。3.根据权利要求2所述的集成压缩空气储能与储热的发电系统，其特征在于，还包括：第四换热器(23)，设置于所述第三换热器(22)的储热介质出口与所述储冷罐(14)之间；所述第四换热器(23)的进气口与高压膨胀机(24)的出气口连接，所述第四换热器(23)的出气口与低...

【专利技术属性】
技术研发人员：石慧，许朋江，江浩，马汀山，王朝阳，刘明，严俊杰，李辉，白发琪，刘伟，刘思宇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：