[發明專利]一種基于壓縮空氣及余能回收的復合蓄能發電系統

無效

• 申請號: 201310359758.X
• 申請日: 2013-08-18
• 公開（公告）號: CN103397940A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張茂勇
• 申請（專利權）人: 張茂勇
• 主分類號: F02C6/16
• 分類號: F02C6/16;F02C6/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于工業節能和蓄能發電技術領域，特別涉及一種基于壓縮空氣及余能回收的復合蓄能發電系統。

背景技術

工商業企業往往需要耗費大量電力用于驅動生產設備及維持生產所需的配套動力設備，其耗電容量少則幾千kW、多則幾萬乃至十幾萬kW以上。耗電量大對企業意味著能耗成本大、壓縮產品利潤空間；對公共電網則意味著必須為其配套更多的用電容量及其輸配電設備，并且電網的電力峰谷負荷相差越來越大，導致越來越依賴于大型火電廠進行調峰作業，而在夜間低谷電期間維持火力發電將導致效率顯著下降、煤耗增大、單位供電量的污染排放顯著提高等，降低全網的運行效率與經濟性。

為了改善電力負荷平衡問題、實行移峰填谷、提高電力生產和輸配的運行效率、降低總體投資規模、盤活閑置或開工不足的處于服役期的電力生產設備的存量資產及其產能、控制過量投資、改善全網運行經濟性、提高電力供應的可靠性安全性等，已大力推行了峰谷電價政策、鼓勵發展分布式能源等政策，這為引導企業根據自身條件采取合適的節能措施提供了政策支持。

另外，許多工商業企業往往設置備用電源，如柴油發動機等以供停電時應急之用。

電力通常難以大規模儲存。各類蓄電池儲存容量有限、成本高、壽命較為有限、報廢后加大污染且難以規模化回收利用。

抽水蓄能電站是潔凈有效的儲存電力的技術方法，但對地質條件要求高、造價高、環境影響大，只在個別有條件的地域方可實施。

近年來已出現較多的采用壓縮空氣蓄能、再驅動空氣透平發電的研究和應用，例如風力發電可通過設置空氣柜的方式將瞬態變化的風力通過壓縮空氣蓄能的方法轉變為連續或有規律輸出電能，徹底該筆原有的手有風無風及風力大小等影響而出現的時有時無“神經電“現象。

另外，采用氟利昂等有機工質驅動的螺桿膨脹機低溫發電技術已經日趨成熟。

為此，有必要探尋一種新興的技術方法，既改善電網峰谷特性，又可大幅降低企業耗電費用，使企業微觀經濟效益與電網整體優化運行結合起來，解決上述實際應用矛盾。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于壓縮空氣及余能回收的復合蓄能發電系統，可在低谷電期間壓縮空氣并儲存于空氣柜中，而高峰電價期間空氣膨脹發電。

本發明的具體描述是：一種基于壓縮空氣及余能回收的復合蓄能發電系統，包括壓氣機、空氣蓄能柜、空氣透平、發電機、并網系統，其特征在于還包括一套設置有相變蓄能鍋爐的復合式余能蓄能發電裝置，其中壓氣機2的吸氣口與空氣A相連，排氣口通過相變蓄能鍋爐3的高溫空氣側與空氣蓄能柜4的進氣口I相連，空氣蓄能柜4的供氣口O與空氣透平5的進氣口相連，空氣透平5的排氣口與余能凝汽器6的進氣口相連，余能凝汽器6內的空氣通過排氣口D排出，余能凝汽器6的乏汽側進口與余能汽輪機10的排氣口相連，余能凝汽器6的下部熱井凝結水出口通過凝結液泵7與相變蓄能鍋爐3的蒸發側進口相連，相變蓄能鍋爐3的蒸發側出口與余能汽輪機10的主蒸汽進口相連，空氣透平5通過聯軸裝置與發電機8相連，發電機8和余能發電機11通過并網裝置9與電網12相連，壓氣機2通過聯軸裝置與電動機1相連，電動機1與電網12相連。

壓氣機選用單臺多級結構，或選用多臺串聯、中間冷卻結構。

相變蓄能鍋爐3采用高溫金屬或復合有機物作為蓄能工質的熱管傳熱鍋爐結構。

空氣蓄能柜4選用壁面保溫的圓柱形、球形或橢圓柱體結構。

空氣透平5選用單級向心輪結構，或分為高壓級、低壓級串聯的兩級結構。

空氣透平5選用抽氣結構。

余能凝汽器6選用空氣進入管側的凝汽器結構，或外融冰蓄冷盤管換熱器結構。

并網裝置9的組成部分中包含變壓器。

余能汽輪機10采用單缸蒸汽輪機結構。

余能汽輪機10采用有機工質驅動的雙級作功的螺桿膨脹機結構。

本發明的特點及有益效果：

本發明采用壓縮空氣蓄能發電與余能發電相結合的復合式蓄能發電系統，并可將整個壓縮空氣蓄能發電系統集成為一個一體化的以電蓄電模塊裝置，可分為若干容量等級進行標準化生產。可在夜間低谷電價期間壓縮空氣蓄能，而晝間高峰電價期間利用壓縮空氣通過空氣透平并網發電，發電效率可達55～70%，如峰谷電價相差3.5～4倍，則扣除能源成本后可節省電費50～65%。可廣泛應用于高耗電工商業企業，大幅節省電費、兼作備用電源、還可供熱供冷，對電網平衡也具有重大實用價值。具有較高的經濟社會效益和工程實用價值。

附圖說明