[發明專利]基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統和方法

有效

• 申請號: 202010790621.X
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111928511B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張建元;居文平;常東鋒;王偉;雒青;范慶偉;黃嘉駟
• 申請（專利權）人: 西安西熱節能技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B27/02;F01D13/00;F01D15/08;F01D17/10;F01K11/02;F04B39/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：由第一汽輪機組（1）、第一閥門（2）、第二閥門（3）、第二汽輪機組（4）、凝汽器（5）、制冷壓縮機（6）、空氣壓縮機（7）、第三閥門（8）、第四閥門（9）、第五閥門（10）、復疊制冷/儲冷系統（11）、第六閥門（12）、液體空氣儲罐（13）、第七閥門（14）、空氣加熱裝置（15）和空氣膨脹機（16）所組成；

所述第一汽輪機組（1）包括依次連接的高壓缸、中壓缸和低壓缸，中壓缸出口通過第一閥門（2）依次與低壓缸和凝汽器（5）連接，中壓缸出口通過第二閥門（3）與第二汽輪機組（4）蒸汽入口連接；第二汽輪機組（4）通過連接軸直接帶動制冷壓縮機（6）轉動，制冷壓縮機（6）驅動復疊制冷/儲冷系統（11），第二汽輪機組（4）出口與凝汽器（5）入口連接；空氣壓縮機（7）出口通過第三閥門（8）依次與復疊制冷/儲冷系統（11）級間供氣冷卻側入口（a）、復疊制冷/儲冷系統（11）級間供氣冷卻側出口（b）連接，復疊制冷/儲冷系統（11）級間供氣冷卻側出口（b）通過第四閥門（9）與空氣壓縮機（7）第一級間吸氣入口（a）連接、通過第五閥門（10）與空氣壓縮機（7）第二級間吸氣入口（b）連接；空氣壓縮機（7）出口依次與復疊制冷/儲冷系統（11）降溫液化側入口（c）、復疊制冷/儲冷系統（11）降溫液化側出口（d）、第六閥門（12）和液體空氣儲罐（13）連接；液體空氣儲罐（13）出口通過第七閥門（14）依次與復疊制冷/儲冷系統（11）冷能回收側入口（e）、復疊制冷/儲冷系統（11）冷能回收側出口（f）、空氣加熱裝置（15）和空氣膨脹機（16）連接；該系統利用多余蒸汽驅動復疊制冷/儲冷系統，降低了能量傳遞損失并且大幅度降低深冷生產成本，空氣壓縮機出口一小部分空氣通過復疊制冷/儲冷系統進行一定的降溫后重新進入空氣壓縮機內部不同工作級，降低了壓縮過程的溫升和耗功，提高了系統儲能效率，同時無需再設置級間冷卻器，降低了系統投資和占地面積。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：所述第二閥門（3）與第一汽輪機組（1）的中壓缸出口連接，或根據發電機組情況優化篩選抽汽位置。

3.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：所述復疊制冷/儲冷系統（11）通過蒸汽驅動的制冷壓縮機（6）來帶動，調峰期間高負荷運行，非調峰期間基本不運行。

4.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：所述空氣壓縮機（7）第一級間吸氣入口（a）和第二級間吸氣入口（b）表示多個級間吸氣入口，空氣壓縮機由電能或蒸汽驅動。

5.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：所述空氣加熱裝置（15）由第一汽輪機組（1）的抽汽作為熱源。

6.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：所述空氣加熱裝置（15）和空氣膨脹機（16）為一級或者多級，空氣加熱裝置（15）和空氣膨脹機（16）數量一一對應，每級空氣加熱裝置后串聯對應的空氣膨脹機。

7.根據權利要求1所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統，其特征在于：該系統適用于熱電聯產機組和純凝機組，深冷制取成本大幅度降低，空氣壓縮機（7）出口一小部分空氣通過復疊制冷/儲冷系統（11）進行一定的降溫后重新進入空氣壓縮機（7）內部不同工作級，壓縮過程空氣溫升較小、單位質量空氣的壓縮耗功較小，具有較高的儲能效率和經濟性。

8.權利要求1至7任一項所述的基于壓縮機中間吸氣的液化空氣儲能調峰系統的運行方法，其特征在于：包括儲能模式和釋能模式，具體如下：

儲能模式：電網用電低谷、需要燃煤機組降低發電負荷時開啟儲能模式，打開第二閥門（3）、第三閥門（8）、第四閥門（9）、第五閥門（10）和第六閥門（12），調整第一閥門（2）的開度，關閉第七閥門（14）；第一汽輪機組（1）中壓缸出口的一部分蒸汽通過第二閥門（3）進入第二汽輪機組（4）推動其高速轉動，第二汽輪機組（4）通過連接軸帶動制冷壓縮機（6）旋轉從而驅動復疊制冷/儲冷系統（11）運行，產生的冷量直接儲存在復疊制冷/儲冷系統（11）中，第二汽輪機組（4）出口乏汽進入凝汽器（5）放熱生成凝結水；第一汽輪機組（1）中壓缸出口的其余蒸汽先進入第一汽輪機組（1）的低壓缸作功，再進入凝汽器（5）放熱生成凝結水；通過電能或者蒸汽驅動空氣壓縮機（7）壓縮空氣，一小部分高壓空氣通過第三閥門（8）進入復疊制冷/儲冷系統（11）進行降溫，降溫后的空氣分別通過第四閥門（9）和第五閥門（10）進入空氣壓縮機（7）的不同工作級，以降低空氣壓縮過程中的溫升、減小單位質量空氣的壓縮耗功，其余空氣進入復疊制冷/儲冷系統（11）進行降溫液化，液態空氣通過第六閥門（12）進入液體空氣儲罐（13）進行儲存；

釋能模式：電網用電高峰、需要燃煤機組提升發電負荷時開啟釋能模式，關閉第二閥門（3）、第三閥門（8）、第四閥門（9）、第五閥門（10）和第六閥門（12），打開第一閥門（2）和第七閥門（14）；低溫液態空氣從液體空氣儲罐（13）流出，經復疊制冷/儲冷系統（11）進行冷能回收后生成的常溫高壓空氣再進入空氣加熱裝置（15）吸收熱量，高溫高壓空氣進入空氣膨脹機（16）膨脹作功輸出電能，空氣膨脹機（16）出口為常壓常溫空氣，排入周圍環境。