[實用新型]一種基于液態空氣的發電系統

有效

• 申請號: 202022745814.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN213980963U
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 丁玉龍;張童童
• 申請（專利權）人: 丁玉龍;開爾文熱能技術有限公司
• 主分類號: F02C3/22
• 分類號: F02C3/22;F02C7/08;F01K23/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 吳庭祥

本實用新型公開了一種基于液態空氣的發電系統，包括液態空氣處理單元，燃氣輪機發電單元以及蒸汽輪機發電單元。在用電高峰時段，液態空氣通過深冷泵加壓到所需壓力，在冷能存儲單元中蒸發并同時將釋放的冷能進行存儲后，無需經過壓縮機，直接進入燃氣輪機發電單元發電，同時燃氣輪機高溫尾氣進入蒸汽輪機發電單元再進行發電。在用電低谷時段，常溫空氣通過冷能存儲單元降溫后，經過壓縮機加壓后，進入燃氣輪機發電單元發電，同時燃氣輪機高溫尾氣進入蒸汽輪機發電單元再進行發電。本實用新型利用液態空氣能量存儲和冷能回收、存儲與利用，可以顯著地提高燃氣輪機發電循環或聯合發電循環的發電量和發電效率，提高發電系統的調峰能力。

技術領域

本實用新型屬于電力能源領域，具體涉及一種基于液態空氣的發電系統。

背景技術

現有燃氣發電循環或燃氣、蒸汽聯合發電循環，在運行過程中，需要引入空氣實現燃料燃燒，產生燃氣輪機做功工質。環境空氣需要預先經過壓縮機加壓至高壓，被壓縮的空氣與噴入的燃料相混合并燃燒形成高溫高壓燃氣，具有做功能力的燃氣工質進入透平裝置膨脹做功。然而，現有的單循環燃氣輪機的熱效率僅為35-40％左右，這很大程度上受限于壓縮機在壓縮空氣過程中較高的自身耗功量。相比于環境空氣的壓縮耗功量，液態空氣的加壓過程耗功低。如果使用液態空氣作為燃氣發電循環或燃氣、蒸汽聯合發電循環的空氣來源，可以節省巨大的壓縮機自身耗功量，提高發電循環的凈發電量，進而提高發電循環的熱效率。

現階段，可再生能源發電產業蓬勃發展，可再生能源發電站的裝機容量屢創新高，這就導致傳統發電機組需要長期在較低負荷下運行，以保證清潔可再生能源的上網發電。但是由于可再生能源的波動性和間歇性等自身特性，傳統發電機組又需要在可再生能源發電不足的情況下，提高自身發電量，以維持整個電網的穩定性。這就導致傳統發電系統，在投建時雖然有較高的裝機容量，但是長期無法滿負荷運行，導致了投資成本大，成本回收期長的問題。此外，大功率船用燃氣輪機等也面臨同樣的困境，裝機的燃氣輪機長期處于中低負荷運行即可滿足船的基本用電需求，僅在必要時刻才滿負荷運行。

實用新型內容

實用新型目的：本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種基于液態空氣的發電系統，利用液態空氣低功耗升壓、冷能高效回收和利用以降低壓縮機功耗的優點，實現液態空氣儲能、低溫熱能存儲和燃氣發電循環，進而實現高效發電。

為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下：

一種基于液態空氣的發電系統，包括液態空氣處理單元和燃氣輪機發電單元；

其中，液態空氣處理單元包括：

液態空氣存儲裝置，所述液態空氣存儲裝置從外部接受和存儲液態空氣，并具有下部輸出端；

深冷泵，所述深冷泵的上部輸入端與所述液態空氣存儲裝置的下部輸出端連接；

冷能存儲單元，所述冷能存儲單元的左上側輸入端與所述深冷泵的下部輸出端連接；冷能存儲單元的下部輸入端連接經過處理過的環境空氣；

燃氣輪機發電單元包括：

空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組的左側輸入端與所述冷能存儲單元上部輸出端連接；

第一氣體三通閥，所述第一氣體三通閥的左側輸入端與所述空氣壓縮機組的右側輸出端連接；第一氣體三通閥的下部輸入端與所述冷能存儲單元的右上側輸出端連接；

第二氣體三通閥，所述第二氣體三通閥的左側輸入端與所述第一氣體三通閥的右側輸出端連接；

回熱器，所述回熱器的左側輸入端與所述第二氣體三通閥的下部輸出端連接；回熱器的上部輸出端為尾氣排放口；

第三氣體三通閥，所述第三氣體三通閥的下部輸入端與所述回熱器的右側輸出端連接；第三氣體三通閥的左側輸入端與所述第二氣體三通閥的右側輸出端連接；