[發明專利]一種與光熱發電耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法

在審

• 申請號: 202110385271.3
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112943385A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王妍;呂凱;馬汀山;居文平;張建元;許朋江;黃嘉駟
• 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: F01D15/08
• 分類號: F01D15/08;F01D15/10;F01D17/10;F01K7/22;F24S20/20;F24S50/20
• 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

本發明公開了一種與光熱發電耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法，包括光熱發電系統，空氣壓縮儲能系統以及空氣膨脹釋能系統：光熱發電系統用于將太陽光轉化為熱能，一部分熱能進入蒸汽發生器加熱汽輪機組給水，驅動汽輪機組帶動第一發電機發電；另一部分熱能作為熱源輸送至液態壓縮空氣釋能系統。本發明通過光熱發電系統與液態壓縮空氣儲能系統的耦合，將壓縮空氣儲能過程的空氣壓縮熱用于加熱光熱發電系統汽輪機組凝結水，排擠原有低壓加熱器組抽汽。在壓縮空氣儲能系統釋能發電時，利用光熱發電系統高溫熔鹽加熱空氣膨脹機入口空氣。

技術領域

本發明屬于光熱發電技術領域，涉及一種與光熱發電耦合的液態壓縮空氣儲能系統及方法。

背景技術

隨著可再生能源的大規模并網發電，對電力系統安全穩定性提出了更高要求。建設大規模儲能裝置，是平抑可再生能源發電波動性、提高電力系統運行可靠性的有效手段之一。目前，發展較為成熟的儲能技術主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、電化學儲能等。其中，抽水蓄能雖效率較高，但地理條件要求苛刻；電化學儲能存在壽命短、工業污染等問題。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。特別是液態壓縮空氣儲能技術，通過將空氣深冷液化實現壓縮空氣的液態存儲，大幅縮小儲存容積，極大地提升了系統儲能密度。

液態壓縮空氣儲能系統空氣壓縮過程中會產生大量圧縮熱，同時釋能過程中需要熱源供給空氣膨脹機入口空氣加熱需求。因此，常規液態壓縮空氣儲能系統通常配置儲熱裝置，導致系統投資增加且占地面積增大。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種與光熱發電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：

一種與光熱發電耦合的液態壓縮空氣儲能系統，包括：

光熱發電系統，所述光熱發電系統用于將太陽光轉化為熱能，一部分熱能進入蒸汽發生器加熱汽輪機組給水，驅動汽輪機組帶動第一發電機發電；另一部分熱能作為熱源輸送至空氣膨脹釋能系統；汽輪機組的排汽經凝汽器換熱后產生凝結水，凝結水一部分輸送至空氣壓縮儲能系統吸收空氣圧縮熱，另一部分經加熱器組加熱，之后返回蒸汽發生器；

空氣壓縮儲能系統，所述空氣壓縮儲能系統包括空氣壓縮機組，空氣壓縮機組的級間換熱冷源來自汽輪機組的部分凝結水，空氣經空氣壓縮機組后儲存至液態壓縮空氣儲罐中；

空氣膨脹釋能系統，所述空氣膨脹釋能系統包括空氣膨脹機組，所述空氣膨脹機組的熱源來自光熱發電系統產生的部分熱能，液態壓縮空氣儲罐中的液態壓縮空氣進入空氣膨脹機組，空氣膨脹機組帶動第二發電機發電。

本發明進一步的改進在于：

所述光熱發電系統包括吸熱塔，所述吸熱塔的周圍布置若干定日鏡，吸熱塔的頂部設置吸熱器，所述定日鏡能夠實時跟蹤太陽光，將太陽光聚集到吸熱器用于向熱鹽儲罐提供熱源，熱鹽儲罐中的高溫熔鹽在出口處的熱鹽泵的驅動下一部分進入蒸汽發生器中，另一部分作為空氣膨脹機組的熱源；高溫熔鹽在蒸汽發生器中與汽輪機組的給水進行換熱，換熱后的低溫熔鹽進入冷鹽儲罐中，冷鹽儲罐中的低溫熔鹽通過在出口處的冷鹽泵的驅動下進入吸熱器。

所述加熱器組包括低壓加熱器組和高壓加熱器組；經過空氣壓縮機組換熱后的凝結水與經過低壓加熱器組加熱后的凝結水匯合后經給水泵進入高壓加熱器組。

所述空氣壓縮儲能系統還包括深冷液化裝置，深冷液化裝置的入口連接空氣壓縮機組的出口，深冷液化裝置的出口連接氣液分離器，氣液分離器的液體出口與液態壓縮空氣儲罐相連。