[發明專利]一種提高燃氣輪機電熱冷聯供靈活性的方法及系統

有效

• 申請號: 201910285891.2
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN109944698B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 徐震;楊海洋;張峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C3/22;F02C6/00;F02C6/18;F04B41/02;F24D3/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種提高燃氣輪機電熱冷聯供靈活性的方法及系統，電負荷低谷時，由燃氣輪機壓氣機后部抽取一定比例壓縮空氣，經一級冷卻、再壓縮、二級冷卻后，高壓空氣進入儲氣罐存儲，從而減少聯供系統發電功率；電負荷高峰時，儲氣罐中的高壓空氣，經加熱器加熱后，與壓氣機級間抽取的低壓空氣混合成為中壓空氣，進入燃氣輪機燃燒室，從而提高聯供系統發電功率。本公開將燃氣輪機電熱冷聯供與壓縮空氣儲能相結合，可有效增加燃氣輪機電熱冷聯供系統熱電比調節范圍、降低燃氣輪機三聯供對電網峰谷差的影響，并具有系統簡單、綜合熱效率高、操作維護簡單等特點。

技術領域

本公開涉及一種提高燃氣輪機電熱冷聯供靈活性的方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

天然氣是一種寶貴的資源，如何對其合理利用是政府和能源工業界共同關注的焦點。

燃氣輪機電熱冷三聯供是一種靠近用戶側配置的綜合能源系統，其基于能量梯級利用原則，可同時提供電、熱、冷三種負荷，從而有效提高一次能源利用率至80％以上。近年來，燃氣輪機電熱冷聯供技術發展尤為迅速，國內建成和在建的工程項目達數十個，已成為天然氣高效利用的重要技術選擇之一。

目前，燃氣輪機電熱冷三聯供系統的設計運行模式主要有：以熱定電和以電定熱。而結合我國當下實際國情來看，較多地區發電負荷過量，供熱負荷嚴重不足，因而以熱定電的運行模式更符合實際。然而，燃氣輪機自身的的特點決定了聯產系統的熱電比不高，且很難實現電、熱輸出的解耦合調節，在降低發電功率的時候往往會導致供熱能力的降低；其次，燃氣輪機部分負荷性能差，通過變負荷方式調節熱電比，與聯合循環發電(取供電效率50％)+燃氣鍋爐供熱+電制冷的分供系統相比，聯供系統往往不節能；最后，由于人類晝行夜伏的生活特點，以及不同類型用戶的負荷需求差異，使得不同時段或不同季節的電網存在巨大的負荷峰谷差，以及寬范圍的熱電比波動，且用熱高峰往往與用電高峰不一致，這是全球面臨的難題。相比之下，燃氣輪機電熱冷聯供熱電比通常在1-1.5之間，不能滿足寬范圍的熱電負荷波動，并增加電網峰谷變化。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種提高燃氣輪機電熱冷聯供靈活性的方法及系統，本公開將壓縮空氣儲能和燃氣輪機電熱冷三聯供相結合，可有效提高燃氣輪機三聯供系統熱電比調節靈活性。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種提高燃氣輪機電熱冷聯供靈活性的系統，包括燃氣輪機子系統、余熱鍋爐子系統和壓縮空氣儲能子系統；

所述燃氣輪機子系統，包括壓氣機、燃燒室、透平機和發電機，其中透平機帶動發電機，發電機輸出用戶所需電負荷，透平機的煙氣出口與余熱鍋爐煙氣進口連接；壓氣機與燃燒室之間的管路上布置抽氣口和注氣口，其中抽氣口與壓縮空氣儲能子系統進口連接，注氣口與壓縮空氣儲能子系統出口連接；

所述余熱鍋爐子系統，包括余熱鍋爐和鍋爐給水泵，其中鍋爐給水泵出口與余熱鍋爐水進口連接，余熱鍋爐的蒸汽出口連接供熱管網或蒸汽吸收式制冷機提供用戶所需熱/冷負荷；

所述壓縮空氣儲能子系統包括一級換熱器、二級換熱器、再壓縮機、儲氣罐、加熱器、引射混合器和給水泵，其中抽氣口依次經一級換熱器、再壓縮機、二級換熱器、止回閥與儲氣罐進口連通，構成壓縮空氣儲氣回路；儲氣罐出口經加熱器與引射混合器高壓流體進口連通，引射混合器低壓空氣進口與壓氣機級間抽氣口連通，引射混合器出口與注氣口連通，構成壓縮空氣放氣回路；給水泵出口分為兩路，一路與一級換熱器進口連接，另一路與二級換熱器水進口連接，一級換熱器水出口與二級換熱器水出口匯合后連接供熱管網。

上述系統中，將壓縮空氣儲能系統集成到燃氣輪機電熱冷三聯供系統中，可部分解耦燃氣輪機三聯供系統的熱、電輸出，從而在燃氣輪機不降負荷運行前提下，可以通過增加熱電比調節范圍，提高燃氣輪機三聯供系統的靈活性和適用性。