[發明專利]與燃煤發電機組熱源耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法

在審

• 申請號: 202011057430.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112160805A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 居文平;馬汀山;呂凱;王妍;張建元;黃嘉駟;楊利;劉學亮;王東曄;鄭天帥;林軼
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節能技術有限公司
• 主分類號: F01K7/22
• 分類號: F01K7/22;F01D15/10;F01K1/04;F01K3/14;F01B23/10;F04B41/02;F04B39/06;F22D1/00;F22B33/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明屬于液態壓縮空氣儲能系統，為解決現有液態壓縮空氣儲能系中，對空氣在壓縮儲能及發電過程的壓縮放熱，以及膨脹吸熱處理的兩種主要方案，或存在初投資大、變工況性能差，或存在燃料消耗高和污染物排放大的問題，提供一種與燃煤發電機組熱源耦合的壓縮空氣儲能系統及方法，包括依次連通的空氣壓縮機、空氣冷卻器、制冷膨脹機、氣液分離器、液化空氣存儲裝置、液體升壓泵和多個空氣加熱器；其中，多個所述空氣加熱器的加熱溫度依次升高；多個所述空氣加熱器的加熱介質由最靠近空氣膨脹機的空氣加熱器至距離空氣膨脹機最遠的空氣加熱器依次連通，其中，靠近空氣膨脹機的空氣加熱器的加熱介質為燃煤發電機組中鍋爐的給水。

【技術領域】

本發明屬于液態壓縮空氣儲能系統，尤其是一種與燃煤發電機組熱源耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法。

【背景技術】

截止2019年底，光伏、風電累計裝機容量分別達到2.05、2.1億千瓦，占總裝機容量(20.1億千瓦)的10.2％和10.4％；年總發電量分別達到2243、4057億千瓦時，占年總發電量(73253億千瓦)的3％和5.5％，發電量占比明顯小于裝機容量占比，表明新能源電力仍存在較大的廢棄情況。新能源電力未來將大幅快速發展，因此，要求火電機組在當前基礎上進一步挖掘調峰潛力。

具備波動性及間歇性特點的可再生能源電能大規模并網，對電網削峰填谷、安全穩定運行水平提出了更高要求。建設大規模儲能裝置，提升電力系統運行靈活性及安全性，是解決新能源高比例消納問題的有效途徑。

目前，儲能技術主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能和電化學儲能。抽水蓄能技術成熟，效率較高，但存在地理位置限制等問題，難以大規模推廣；電化學儲能技術響應快、體積小、建設周期短，但存在整體壽命短、工業污染大等缺點；液態壓縮空氣儲能技術具有壽命長、環境污染小、運行維護費用低等特點，具備規模化推廣應用潛力。

然而，目前公開報道的液態壓縮空氣儲能系統，對空氣在壓縮儲能及發電過程的壓縮放熱、膨脹吸熱處理方案主要有兩種：1)設置儲熱系統，將空氣壓縮過程的釋放熱存儲，在膨脹釋能發電環節用于膨脹機前升溫；2)壓縮熱外排，膨脹吸熱用燃料補燃方式予以供給。其中，儲熱方案存在初投資大、變工況性能差等缺點；補熱方案存在燃料消耗、污染物排放等問題。

【發明內容】

本發明的目的在于解決現有液態壓縮空氣儲能系中，對空氣在壓縮儲能及發電過程的壓縮放熱、膨脹吸熱處理的兩種主要方案，或存在初投資大、變工況性能差，或存在燃料消耗高和污染物排放大的問題，提供一種與燃煤發電機組熱源耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種與燃煤發電機組熱源耦合的液態壓縮空氣儲能系統，包括依次連通的空氣壓縮機、空氣冷卻器、制冷膨脹機、氣液分離器、液化空氣存儲裝置、液體升壓泵和多個空氣加熱器；其中，多個所述空氣加熱器的加熱溫度依次升高；

空氣經空氣壓縮機加壓后，由空氣冷卻器降溫，再進入制冷膨脹機進一步膨脹降溫，之后在氣液分離器中完成氣液分離，液體部分進入液化空氣存儲裝置，經液體升壓泵升壓后，依次經多個空氣加熱器加熱后進入空氣膨脹機做功發電；

多個所述空氣加熱器的加熱介質由最靠近空氣膨脹機的空氣加熱器至距離空氣膨脹機最遠的空氣加熱器依次連通，其中，靠近空氣膨脹機的空氣加熱器的加熱介質為燃煤發電機組中鍋爐的給水。

本發明進一步的改進在于：

燃煤發電機組中鍋爐出口新蒸汽經汽輪機高壓缸做功后返回鍋爐中的再熱器，再依次進入汽輪機中壓缸和汽輪機低壓缸做功，驅動發電機發電。

燃煤發電機組中由汽輪機低壓缸至鍋爐之間還依次連通有凝汽器、凝結水泵、8號低壓加熱器、7號低壓加熱器、6號低壓加熱器、5號低壓加熱器、給水泵組和高壓加熱器組；