[發明專利]一種燃氣輪機發電系統和方法

有效

• 申請號: 201610052651.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105545486B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 趙明;肖睿;梁俊宇;張會巖;陳星;張曉磊;李孟陽;陸海
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院;東南大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C3/00;F02C3/22;F02C7/143;F02C7/08;F24J2/34;F25J1/02
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，特別是涉及一種燃氣輪機發電系統和方法。

背景技術

目前，我國電力供應主要以燃煤發電為主。隨著我國經濟的發展，對電力的需求越來越大，在燃煤發電的過程中產生了大量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質，造成酸雨、霧霾等嚴重環境問題。社會各界都在尋求更環保、高效的發電技術，以擺脫對煤炭資源的過度依賴，減輕燃煤發電對環境造成的污染。

燃氣輪機是以氣體作為工質，把燃料燃燒時釋放出來的熱量轉變為有用功的動力機械。燃氣輪機發電技術是燃氣輪機利用高壓空氣和燃料混合燃燒產生的高壓高溫燃氣在燃氣透平中做功，推動葉片轉動，從而帶動發電機發電。由于燃氣輪機主要使用天然氣作為燃料，與煤相比，天然氣是一種清潔的能源，能量轉化率較高且污染物排放較低。天然氣燃燒幾乎不產生二氧化硫和顆粒物，二氧化碳排放量也僅有煤的三分之一。因此，燃氣輪機發電技術具有良好的市場前景與巨大的環保效益。

由于燃氣輪機發電需要高壓空氣助燃以產生高溫高壓的燃氣，因此燃氣輪機發電裝置中往往配備有空氣壓縮機用來獲取高壓空氣。傳統燃氣輪機發電機組的發電量的60％用來驅動空壓機壓縮空氣。因此，為燃氣輪機發電機組提供穩定的高壓空氣來源能省卻燃氣輪機結構中的空氣壓縮機，節省燃氣輪機中壓縮空氣的耗功，大大提高燃氣輪機輸出功率與發電效率。

壓縮空氣儲能技術是一種新型能源儲存技術。它的基本原理是：在用電低谷期，利用多余的電能帶動電動機和壓縮機將空氣壓縮儲存起來，在用電高峰，儲存在儲氣室中的高壓空氣進入膨脹機膨脹做功，帶動發電機發電。應用空氣儲能技術能夠在用電低谷時將多余的電能以壓縮空氣內能的形式儲存，在用電高峰時將電能釋放補充電能不足，從而達到削峰填谷的目的，提高電廠經濟性。同時還能調節供電頻率和電壓，管理電能質量，保證電網運行的安全性和電能品質，促進可再生能源如風電和太陽能發電的利用。但是，傳統壓縮空氣儲能技術需要很大的儲氣室來儲存壓縮空氣，受地理位置的限制，且能量密度小，導致燃氣輪機發電效率較低。因此，一種更優的燃氣輪機發電系統亟待出現。

發明內容

本發明實施例中提供了一種燃氣輪機發電系統和方法，以解決現有技術中的燃氣輪機發電效率低的問題。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：

一種燃氣輪機發電系統，包括多級空氣壓縮系統、太陽能相變蓄熱系統、空氣液化系統和燃氣輪機發電裝置；

所述多級空氣壓縮系統包括：第一級空氣壓縮機、第一級級間冷卻器、第二級空氣壓縮機、第二級級間冷卻器、第三級空氣壓縮機、第三級級間冷卻器、第四級空氣壓縮機、第四級級間冷卻器，其中，第一級空氣壓縮機的出口與第一級級間冷卻器的熱端入口相連，第一級級間冷卻器的熱端出口與第二級空氣壓縮機的入口相連，第二級空氣壓縮機的出口與第二級級間冷卻器的熱端入口相連，第二級級間冷卻器的熱端出口與第三級空氣壓縮機的入口相連，第三級空氣壓縮機的出口與第三級級間冷卻器的熱端入口相連，第三級級間冷卻器的熱端出口與第四級空氣壓縮機的入口相連，第四級空氣壓縮機的出口與第四級級間冷卻器的熱端入口相連；

所述太陽能相變蓄熱系統包括：太陽能集熱器、相變蓄熱器和導熱油槽，其中，導熱油槽的出口分別與太陽能集熱器入口、第一級級間冷卻器的冷端入口、第二級級間冷卻器的冷端入口、第三級級間冷卻器的冷端入口、第四級級間冷卻器的冷端入口和相變蓄熱器的入口相連，太陽能集熱器的出口與相變蓄熱器的入口相連，第一級級間冷卻器的冷端出口、第二級級間冷卻器的冷端出口、第三級級間冷卻器的冷端出口和第四級級間冷卻器的冷端出口均與相變蓄熱器的入口相連，相變蓄熱器的第一出口與導熱油槽的入口相連；

所述空氣液化系統包括：主換熱器、節流閥、低溫液體儲罐和保冷箱，其中，主換熱器、節流閥和低溫液體儲罐均位于保冷箱內，主換熱器的熱端入口與第四級級間冷卻器的熱端出口相連，主換熱器的熱端出口與節流閥的入口相連，節流閥的出口與低溫液體儲罐的入口相連，低溫液體儲罐的底部出口與主換熱器的冷端入口相連，低溫液體儲罐的頂部出口排空；

所述燃氣輪機發電裝置包括：回熱器、燃燒室、燃氣透平、發電機，其中，回熱器的冷端入口與主換熱器的冷端出口相連，回熱器的熱端入口與相變蓄熱器的第二出口相連，回熱器的熱端出口與導熱油槽的入口相連，回熱器的冷端出口與燃燒室的入口相連，燃燒室的出口與燃氣透平的入口相連，燃氣透平與發電機軸相連。

優選地，所述的太陽能集熱器采用平板型太陽能集熱器。