[發明專利]結合空氣儲能的調峰輸電系統及方法

在審

• 申請號: 202011120929.X
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112310986A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 季偉;郭璐娜;高詔詔;陳六彪;崔晨;郭嘉;王俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

本發明涉及電網調峰及儲能設備技術領域，尤其涉及一種結合空氣儲能的調峰輸電系統。該系統包括：電廠單元，包括用于向電網輸電的汽輪機組；液態空氣儲能單元，包括空氣壓縮機組和液態空氣儲罐，空氣壓縮機組通過儲能管路與液態空氣儲罐連接，液態空氣儲罐用于在儲能模式中存儲液態空氣，并用于在釋能模式中通過釋能管路向電網輸電；液力耦合器，可啟閉的連接于汽輪機組的動力輸出軸與空氣壓縮機組的動力輸入軸之間，用于在連通狀態下驅動空氣壓縮機組運行以使液態空氣儲能單元處于儲能模式，并在液態空氣儲能單元處于釋能模式中切換為斷開狀態。本發明能實現電網調峰填谷的快速響應，并提高系統效率、安全性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及電網調峰及儲能設備技術領域，尤其涉及一種結合空氣儲能的調峰輸電系統及方法。

背景技術

隨著全球工業化的突飛猛進，電網負荷存在白天高峰和深夜低谷的周期性變化，負荷峰谷差可達最大發電出力的30％至40％，峰谷差的存在給發電和電力調度造成一定的困難。同時，為了滿足電網的最大負荷要求，電網的建設費用也大幅增加，而利用率卻嚴重不足。

目前在火力發電、燃氣發電、水力發電等各類發電廠中，火電廠調峰比例相對最高。當用電高峰時，調峰電廠機組增大發電量，當用電低谷時，調峰電廠機組減小發電量。但是由于火電機組的技術特性，發電量增大和減小的幅度不能過高，否則嚴重影響機組的能源利用效率、安全性和壽命。

在常規的調峰火電廠中，主要是通過改變汽輪機組的進汽量而改變汽輪機組的工作功率，進而實現增大和減小火電機組發電功率，但是汽輪機組的工作功率改變的幅度過大，特別是在電網處于用電谷段，汽輪機組甚至會停機重啟，這會顯著影響燃煤利用效率以及汽輪機組的安全性和壽命；同時由于燃煤鍋爐改變參數的滯后性，會導致調峰響應不及時。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明提出第一種結合空氣儲能的調峰輸電系統，以解決現有的調峰電廠中，汽輪機組的輸出功率改變幅度過大，而影響系統調峰和發電效率以及安全性的問題。

本發明還提出第二種結合空氣儲能的調峰輸電系統。

本發明還提出第一種調峰輸電方法。

本發明還提出第二種調峰輸電方法。

根據本發明第一方面實施例的第一種結合空氣儲能的調峰輸電系統，包括：

電廠單元，包括用于向電網輸電的汽輪機組；

液態空氣儲能單元，包括空氣壓縮機組和液態空氣儲罐，所述空氣壓縮機組通過儲能管路與液態空氣儲罐連接，所述液態空氣儲罐用于在所述液態空氣儲能單元處于儲能模式中存儲液態空氣，并用于在所述液態空氣儲能單元處于釋能模式中通過釋能管路向所述電網輸電；

液力耦合器，可啟閉的連接于所述汽輪機組的動力輸出軸與所述空氣壓縮機組的動力輸入軸之間，所述液力耦合器用于在連通狀態下驅動所述空氣壓縮機組運行以使所述液態空氣儲能單元處于儲能模式，并在所述液態空氣儲能單元處于釋能模式中切換為斷開狀態。

根據本發明的一個實施例，所述電廠單元還包括第一發電機，所述汽輪機組連接有第一輸出軸和第二輸出軸，所述第一輸出軸與所述液力耦合器連接，所述第二輸出軸通過所述第一發電機與所述電網連接。

根據本發明的一個實施例，所述液態空氣儲能單元還包括壓縮熱利用裝置、蓄冷器、空氣透平機組和第二發電機，所述壓縮熱利用裝置設有第一換熱側和第二換熱側，所述蓄冷器設有第三換熱側和第四換熱側，所述空氣壓縮機組、所述壓縮熱利用裝置的第一換熱側、所述蓄冷器的第三換熱側和所述液態空氣儲罐通過所述儲能管路依序連接，所述液態空氣儲罐、所述蓄冷器的第四換熱側、所述壓縮熱利用裝置的第二換熱側和所述空氣透平機組通過所述釋能管路依序連接，所述空氣透平機組通過所述第二發電機與所述電網連接。