一种集成压缩空气储能的热电协同系统及运行方法技术方案

一种集成压缩空气储能的热电协同系统及运行方法，该系统包括抽凝式机组、蒸汽喷射器、压缩机组、压缩冷却器组、膨胀机组、膨胀加热器组、储气室、电动机、发电机、高背压机组、供热凝汽器以及各类管道阀门等。采暖季储能阶段，压缩机组消耗电能并将高压空气储存在储气室中，多级压缩热用于辅助热网供热。采暖季释能阶段，储气室释放高压空气并在膨胀机组中做功带动发电机发电，热网水作为膨胀过程所需多级加热热源。同时，热网回水采用梯级加热方式，依次采用高背压机组汽轮机部分排汽、抽凝式机组汽轮机抽汽引射汽轮机排汽作为热源。本发明专利技术实现压缩空气储能与热电机组的高效集成，系统能效水平与调峰能力明显提高。水平与调峰能力明显提高。水平与调峰能力明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种集成压缩空气储能的热电协同系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及热电联产、电站调峰和压缩空气储能
，具体涉及集成压缩空气储能的热电协同系统及运行方法。

技术介绍

[0002]太阳能风能等新能源发电具有较强的波动性、反调峰特性，新能源发电上网占比增加给电网调峰带来巨大挑战。随着我国清洁能源产业快速发展，新能源发电的消纳问题依然严峻，弃风、弃光等现象普遍存在。目前我国火电产能过剩，发电设备年利用小时数低，未来数年火电机组持续低负荷运行或深度调峰运行会成为一种常态。热电联产机组在火力发电中的比重大、容量高，提高热电联产机组深度调峰能力是效消纳可再生能源发电的关键技术。目前常规的热电机组深度调峰技术存在以下问题：
[0003](1)电锅炉、旁通主汽等调峰方式能源利用水平低。为了提高机组热高峰期的供热能力，将降低机组的能效水平。
[0004](2)现有的热电联产调峰系统存在参数调节不够灵活，热源蒸汽选择不够灵活，常规的机组调峰技术面临能源利用效率低，调峰深度小等实际问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种集成压缩空气储能的热电协同系统及运行方法，在采暖季储能阶段，压缩机组消耗电能并将高压空气储存在储气室中，多级压缩热用于辅助热网供热。在采暖季释能阶段，储气室释放高压空气并在膨胀机组中做功带动发电机发电，热网水作为膨胀过程所需多级加热热源。同时，热网回水采用梯级加热方式，依次采用高背压机组汽轮机低压缸部分排汽、抽凝式机组汽轮机抽汽引射汽轮机低压缸排汽作为热源。本专利技术实现压缩空气储能与热电机组的高效集成，系统能效水平与调峰能力明显提高。本专利技术实现了电站系统高峰
‑
低谷(储能
‑
释能)时段工作模式的灵活快速切换，调峰过程实现了能源梯级有序利用，其能源利用效率高，调峰深度大，参数调节灵活。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种集成压缩空气储能的热电协同系统，包括依次相连通的锅炉101主蒸汽侧、抽凝式机组高压缸102、锅炉101再热蒸汽侧、抽凝式机组中压缸103和抽凝式机组低压缸104；抽凝式机组高压缸102排汽管道与第一级回热抽汽管道相连通，并通过控制阀门甲111与喷射器113的引射蒸汽侧相连通；连通抽凝式机组中压缸103压力依次降低的第二级抽汽、第三级抽汽和第四级抽汽管道分别通过控制阀门乙110、控制阀门丙109和控制阀门丁108与喷射器113的引射蒸汽侧相连通；第三级抽汽管道与除氧器112相连通；抽凝式机组低压缸104排汽管道通过调节阀门甲106与喷射器113的被引射蒸汽侧相连通；喷射器113的出口依次与热网加热器107的壳侧以及除氧器112相连通；高背压机组低压缸201排汽管道依次与三通调节阀庚202、空冷凝汽器203以及背压式机组回水系统连通，三通调节阀庚202通过管
道依次与供热凝汽器204壳侧、空冷凝汽器203相连通；热网回水通过调节阀门乙415后分为两路，一路通过管路依次连通供热凝汽器204管侧、热网加热器107管侧、调节阀门丙313和热网供水管道，另一路通过管路依次与控制阀门己416、变频水泵甲319的出口相连通；变频水泵甲319入口通过管路分别与膨胀加热器甲305、膨胀加热器乙306、膨胀加热器丙307和膨胀加热器丁308的管侧出口相连通；膨胀加热器甲305、膨胀加热器乙306和膨胀加热器丙307的管侧入口分别通过管路与三通调节阀甲315、三通调节阀乙316和三通调节阀丙317相连通；膨胀加热器丁308的管侧入口依次连通三通调节阀丙317、三通调节阀乙316、三通调节阀甲315、控制阀门戊314、调节阀门丙313和热网供水管道；热网回水管道还通过控制阀门辛414分别与压缩冷却器甲406、压缩冷却器乙407、压缩冷却器丙408和压缩冷却器丁409的管侧入口相连通；压缩冷却器甲406、压缩冷却器乙407和压缩冷却器丙408的管侧出口分别与三通调节阀丁411、三通调节阀戊412和三通调节阀己413相连通；压缩冷却器丁409的管侧出口依次连通三通调节阀己413、三通调节阀戊412、三通调节阀丁411、变频水泵乙418、控制阀门庚318和热网加热器107管侧出口；环境空气管道依次连通压缩冷却器丁409壳侧、压缩机丁405、压缩冷却器丙408壳侧、压缩机丙404、压缩冷却器乙407壳侧、压缩机乙403、压缩冷却器甲406壳侧、压缩机甲402、控制阀门癸410、储气室312、控制阀门壬311、节流阀310、膨胀加热器丁308壳侧、膨胀机丁304、膨胀加热器丙307壳侧、膨胀机丙303、膨胀加热器乙306壳侧、膨胀机乙302、膨胀加热器甲305壳侧、膨胀机甲301以及膨胀机组排气管道；压缩机甲402、压缩机乙403、压缩机丙404、压缩机丁405分别通过机械轴与电动机401转轴连接；膨胀机甲301、膨胀机乙302、膨胀机丙303、膨胀机丁304依次通过机械轴与发电机309转轴连接；抽凝式机组高压缸102、抽凝式机组中压缸103、抽凝式机组低压缸104依次通过机械轴与抽凝式机组发电机105转轴连接；高背压机组发电机205通过机械轴与高背压机组低压缸201连接；高背压机组发电机205通过电路依次与开关417和电动机401连接。
[0008]所述的一种集成压缩空气储能的热电协同系统的运行方法，采暖季储能阶段按照以下方式运行：膨胀机组及膨胀加热器不工作，而压缩机组及压缩冷却器工作，从而使得高压空气在储气室312中存储；关闭控制阀门壬311、控制阀门戊314、控制阀门己416和变频水泵甲319，闭合开关417，打开控制阀门庚318、控制阀门辛414、控制阀门癸410和变频水泵乙418；调节变频水泵乙418使得所在管路中的工质由变频水泵乙418流向热网供水管道，调节流过变频水泵乙418的工质总流量，使得各压缩冷却器管侧出口工质与热网供水温差控制在预设温差以内；调节三通调节阀丁411、三通调节阀戊412、三通调节阀己413使得压缩冷却器甲406、压缩冷却器乙407、压缩冷却器丙408、压缩冷却器丁409管侧出口工质温差控制在预设温差以内。
[0009]所述的一种集成压缩空气储能的热电协同系统的运行方法，采暖季释能阶段按照以下方式运行：膨胀机组及膨胀加热器工作，而压缩机组及压缩冷却器不工作，高压空气从储气室312中释放；打开控制阀门壬311、控制阀门戊314、控制阀门己416和变频水泵甲319，断开开关417，关闭控制阀门庚318、控制阀门辛414、控制阀门癸410和变频水泵乙418；调节变频水泵甲319使得所在管路中的工质由变频水泵甲319流向供热凝汽器204管侧，调节流过变频水泵甲319的工质总流量，使得各膨胀加热器管侧出口工质温度与热网回水温差控制在预设温差以内；调节三通调节阀甲315、三通调节阀乙316和三通调节阀丙317分别使得膨胀加热器甲305、膨胀加热器乙306、膨胀加热器丙307和膨胀加热器丁308管侧出口工质
温差控制在预设温差以内。
[0010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的热电协同系统，包括依次相连通的锅炉(101)主蒸汽侧、抽凝式机组高压缸(102)、锅炉(101)再热蒸汽侧、抽凝式机组中压缸(103)和抽凝式机组低压缸(104)；抽凝式机组高压缸(102)排汽管道与第一级回热抽汽管道相连通，并通过控制阀门甲(111)与喷射器(113)的引射蒸汽侧相连通；连通抽凝式机组中压缸(103)压力依次降低的第二级抽汽、第三级抽汽和第四级抽汽管道分别通过控制阀门乙(110)、控制阀门丙(109)和控制阀门丁(108)与喷射器(113)的引射蒸汽侧相连通；第三级抽汽管道与除氧器(112)相连通；抽凝式机组低压缸(104)排汽管道通过调节阀门甲(106)与喷射器(113)的被引射蒸汽侧相连通；喷射器(113)的出口依次与热网加热器(107)的壳侧以及除氧器(112)相连通；高背压机组低压缸(201)排汽管道依次与三通调节阀庚(202)、空冷凝汽器(203)以及背压式机组回水系统连通，三通调节阀庚(202)通过管道依次与供热凝汽器(204)壳侧、空冷凝汽器(203)相连通；热网回水通过调节阀门乙(415)后分为两路，一路通过管路依次连通供热凝汽器(204)管侧、热网加热器(107)管侧、调节阀门丙(313)和热网供水管道，另一路通过管路依次与控制阀门己(416)、变频水泵甲(319)的出口相连通；变频水泵甲(319)入口通过管路分别与膨胀加热器甲(305)、膨胀加热器乙(306)、膨胀加热器丙(307)和膨胀加热器丁(308)的管侧出口相连通；膨胀加热器甲(305)、膨胀加热器乙(306)和膨胀加热器丙(307)的管侧入口分别通过管路与三通调节阀甲(315)、三通调节阀乙(316)和三通调节阀丙(317)相连通；膨胀加热器丁(308)的管侧入口依次连通三通调节阀丙(317)、三通调节阀乙(316)、三通调节阀甲(315)、控制阀门戊(314)、调节阀门丙(313)和热网供水管道；热网回水管道还通过控制阀门辛(414)分别与压缩冷却器甲(406)、压缩冷却器乙(407)、压缩冷却器丙(408)和压缩冷却器丁(409)的管侧入口相连通；压缩冷却器甲(406)、压缩冷却器乙(407)和压缩冷却器丙(408)的管侧出口分别与三通调节阀丁(411)、三通调节阀戊(412)和三通调节阀己(413)相连通；压缩冷却器丁(409)的管侧出口依次连通三通调节阀己(413)、三通调节阀戊(412)、三通调节阀丁(411)、变频水泵乙(418)、控制阀门庚(318)和热网加热器(107)管侧出口；环境空气管道依次连通压缩冷却器丁(409)壳侧、压缩机丁(405)、压缩冷却器丙(408)壳侧、压缩机丙(404)、压缩冷却器乙(407)壳侧、压缩机乙(403)、压缩冷却器甲(406)壳侧、压缩机甲(402)、控制阀门癸(410)、储气室(312)、控制阀门壬(311)、节流阀(310)、膨胀加热器丁(308)壳侧、膨胀机丁(304)、膨胀加热器丙(307)壳侧、膨胀机丙(303)、膨胀加热器乙(306)壳侧、膨胀机乙(302)、膨胀加热器甲(305)壳侧、膨胀机甲(301)以及膨胀机组排气管道；压缩机甲(402)、压缩机乙(403)、压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣堂，齐中阳，万凯迪，王龙军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：