[實用新型]一種非節流增濕增焓消除殘熱的絕熱壓縮空氣儲能系統

有效

• 申請號: 201720218338.3
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN206545527U
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 冉鵬;莊續增;王亞瑟;高建強;李政;劉培
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01D17/00;F01D15/10
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型涉及熱能發電技術領域，特別是涉及一種非節流增濕增焓消除殘熱的絕熱壓縮空氣儲能系統。

背景技術

當前，電力需求持續增長，可再生能源發電所占份額逐年增加，且由于可再生能源存在固有的間歇性缺點，以及用戶側的用電峰谷差越來越大，這些問題使電網調峰問題十分突出，發展儲能技術可有效平抑電網負荷峰谷波動。

壓縮空氣儲能電站具有儲能效率高、單位儲能功率成本低等優點，是適合大規模電能存儲技術手段之一。傳統的壓縮空氣儲能系統的基本工作流程為：在充氣儲能過程中,電動機帶動壓氣機工作，常壓空氣經壓氣機升溫升壓后，高溫高壓的壓縮空氣被送入到儲熱裝置中，壓縮空氣的壓縮熱被儲熱裝置吸收蓄熱，經儲熱裝置換熱冷卻后的壓縮空氣被送入到儲氣室內儲存；在放氣釋能過程中，壓縮空氣從儲氣室中被釋放出來，壓縮空氣首先經過節流降壓閥門節流降壓，而后進入儲熱裝置內吸收存儲在儲熱裝置中的壓縮熱，最后被加熱后的壓縮空氣再被送入透平做功，從而帶動發電機工作發電，從而完成放氣釋能發電過程。

上述傳統方案需要在儲氣室出口安裝節流降壓閥門控制進入透平的空氣壓力，從而保證透平進氣壓力的穩定。然而節流降壓閥門的存在也使得壓縮空氣在降壓過程產生了很大的節流損失。并且在放氣釋能過程中，隨著儲氣室內壓縮空氣壓力的不斷降低，儲氣室內壓縮空氣的溫度也隨之下降，從而使儲氣室出口的壓縮空氣溫度隨之也不斷降低；與此同時，壓縮空氣經過節流降壓閥門節流后，壓縮空氣的溫度也進一步降低。兩種因素疊加，最終導致透平進口壓縮空氣溫度降低比較明顯，節流損失也比較巨大，工質的做功能力顯著下降。且透平進口溫度降低，會使透平功率下降，為保證透平功率穩定，必須隨之提高做功工質的流量，開大節流降壓閥門的開度，從而使得透平進氣壓力提高，這將加劇透平進口工質參數的不穩定，最終造成透平運行工況的不穩定；此外，傳統方案中的每次儲能/釋能循環的儲熱裝置不能完全釋放儲熱過程的壓縮熱，導致多次循環后儲熱裝置的蓄熱能力及系統效率都大幅下降。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種非節流增濕增焓消除殘熱的絕熱壓縮空氣儲能系統，針對現有壓縮空氣儲能系統的弊端，采用非節流降壓方式控制透平進口參數，使透平進口工質參數狀態穩定，從而保證透平的安全穩定運行；并在此基礎上，利用水的換熱系數大于空氣的換熱系數的特點，充分提高儲熱裝置的換熱效率并有效利用存儲在儲熱裝置中的壓縮熱，消除儲能/釋能循環中殘存在儲熱裝置中的殘熱。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

本實用新型提供了一種非節流增濕增焓消除殘熱的絕熱壓縮空氣儲能系統，包括壓氣機、空氣換熱器、儲熱裝置、儲氣室、給水加熱器、引射閃蒸器；所述壓氣機出口與所述空氣換熱器入口通過管路連接，所述空氣換熱器出口與儲熱裝置氣側入口通過管路連接，所述儲熱裝置氣側出口與所述儲氣室入口經管路連接，所述儲氣室出口連接所述引射閃蒸器的工作噴嘴，所述引射閃蒸器的引射閃蒸管經過所述儲熱裝置的內部與水源連接，所述給水加熱器設置在所述引射閃蒸管與所述儲熱裝置之間的管路上或設置在所述儲熱裝置與所述水源之間的管路上，所述引射閃蒸器的出口與透平連接；

所述引射閃蒸器還包括吸入室和擴散管，所述吸入室通過喉管與所述擴散管連通，所述工作噴頭設置在所述吸入室內，所述吸入室依次連接所述喉管和所述擴散管，所述引射閃蒸管通過管路與所述吸入室的側部連通。

優選的，所述吸入室為空腔結構，所述工作噴嘴從所述吸入室頂端深入到所述吸入室內腔。

優選的，所述工作噴嘴的末端設有可調噴嘴葉柵，所述喉管后段為可伸縮結構，所述擴散管的出口設有可調葉柵。

優選的，所述引射閃蒸管為流量可調的空腔結構，所述引射閃蒸管的出口管沿所述吸入室側部傾斜進入吸入室的內腔。

優選的，所述壓氣機為單級壓氣機或帶中間冷卻的多級壓氣機。

優選的，所述透平為單級透平或帶中間再熱的多級透平。

優選的，所述給水加熱器的熱源為太陽能、工業余熱和生物質能提供的一種或幾種熱源。

優選的，所述給水加熱器的熱源為棄風電和后夜電提供的熱源。

本實用新型相對于現有技術而言取得了以下技術效果：