[發明專利]一種用于燃氣輪機聯合循環發電機組的壓縮空氣儲能系統

有效

• 申請號: 202010199031.X
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111441867B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 梁奇;陳海生;左志濤;張雪輝;周鑫;孫建亭
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/04;F02C6/06;F02C3/04;F02C7/36
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明公開了一種用于燃氣輪機聯合循環發電機組的壓縮空氣儲能系統，包括燃氣輪機聯合循環發電機組、壓縮空氣儲能單元、熱回收單元，壓縮空氣儲能單元與燃氣輪機聯合循環發電機組共用透平裝置，當低谷電能時，能夠將多余的電能通過壓縮空氣儲能單元儲存在儲氣裝置中，當用電高峰時，能夠將高壓氣體通過燃氣輪機透平裝置做功轉化為電能反饋到電網中，實現電網調峰，從而減少機組啟停次數，增加機組年利用小時數。壓縮空氣儲能單元與燃氣輪機聯合循環發電機組共用一套變頻啟動單元，通過動力切換實現燃氣輪機裝置、壓縮空氣儲能單元的啟動和脫開，能夠實現燃氣輪機聯合循環發電機組黑啟動，有效地提高系統可靠性，滿足突發狀況下自啟動需求。

技術領域

本發明屬于壓縮空氣儲能技術領域，具體為一種用于燃氣輪機聯合循環發電機組的壓縮空氣儲能系統及其控制方法。

背景技術

隨著能源結構的變化和清潔煤利用技術的發展，燃氣輪機聯合循環(IGCC)作為一種先進的發電技術，能夠節省世界上日趨緊張的能源資源，又能夠保護環境，逐步成為世界電力工業中的一個重要組成部分。在我國，燃氣輪機聯合循環發電機組多以調峰調頻為主，采用晝開夜停的兩班制運行方式，導致機組啟停次數較多、年利用小時數較低。

此外，當燃氣輪機聯合循環發電機組配套的輸電線路、變壓器等設備發生故障時，極易引起大停電事故，從而造成災難性的社會影響和經濟損失。如果能在短時間內快速恢復電網的正常運行，使負荷損失和經濟損失降低到最小，將會帶來顯著的社會效益。但燃氣輪機聯合循環發電機組本身不具備黑啟動功能，需要配備額外的設備，從而增大投資。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于燃氣輪機聯合循環發電機組的壓縮空氣儲能系統，以解決上述背景技術中提出的問題，本發明通過壓縮空氣儲能單元與燃氣輪機聯合循環發電機組共用透平裝置，當低谷電能時，將多余的電能通過壓縮空氣儲能單元儲存在儲氣裝置中，當用電高峰時，將高壓氣體通過燃氣輪機透平裝置做功轉化為電能反饋到電網中，實現電網調峰，從而減少機組啟停次數，增加機組年利用小時數。此外，本發明通過壓縮空氣儲能單元與燃氣輪機聯合循環發電機組共用一套變頻啟動單元，通過動力切換實現燃氣輪機裝置啟動、壓縮空氣儲能單元啟動和脫開，能夠實現燃氣輪機聯合循環發電機組的黑啟動，有效地提高系統可靠性，滿足突發狀況下自啟動需求。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于燃氣輪機聯合循環發電機組的壓縮空氣儲能系統，至少包括一燃氣輪機聯合循環發電機組、一熱回收單元、一壓縮空氣儲能單元和一變頻啟動單元，所述變頻啟動單元包括一電動機和一與所述電動機配套設置的變頻器，其特征在于，

--所述燃氣輪機聯合循環發電機組，至少包括一燃氣輪機裝置和一雙軸伸發電機，其中，

所述燃氣輪機裝置至少包括依次布置的壓氣機、燃燒室、透平、減速齒輪箱，所述透平一端與所述壓氣機傳動連接、另一端與所述減速齒輪箱的輸入端傳動連接，所述減速齒輪箱的輸出端與所述雙軸伸發電機的一端傳動連接，所述雙軸伸發電機的另一端設置一第一離合器；

所述壓氣機的進氣口與大氣連通、出氣口通過管路與所述燃燒室的高壓空氣進口連通，所述燃燒室的高溫燃氣出口與所述透平的進氣口連通，所述透平的排氣口與大氣連通；

--所述熱回收單元，至少包括一冷水罐、一熱水罐、一第一換熱器和一第二換熱器，其中，

所述冷水罐的出水口通過管路依次經一第一開關閥、所述第一換熱器的冷側、一第二開關閥后與所述熱水罐的進水口連通，

所述熱水罐的出水口通過管路依次經一第三開關閥、所述第二換熱器的熱側、一第四開關閥與所述冷水罐的進水口連通；

--所述壓縮空氣儲能單元，至少包括一空氣壓縮機和一儲氣裝置，其中，