[發明專利]結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站及調峰方法

在審

• 申請號: 202110592661.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113315152A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 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;F02C6/18;F01D15/10;F01K23/10;F01K25/10;F01K3/00;F01K3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周志斌

本發明提供一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站及調峰方法。該燃氣輪機調峰電站包括分別能向電網輸電的液態空氣儲能單元和電站單元，液態空氣儲能單元的儲能流路與電站單元的進氣流路連接于同一進氣源，電站單元的排氣流路用于與液態空氣儲能單元的第一釋能流路內的介質進行換熱；在電網處于用電峰段，液態空氣儲能單元第一釋能流路與電站單元均啟動以同步向電網輸電；在電網處于用電谷段，液態空氣儲能單元啟動儲能流路。該燃氣調峰電站能夠大幅增大燃氣輪機的出力，還可實現整個燃氣輪機調峰電站削峰填谷的雙向調峰功能。同時，通過利用電站單元的高溫排氣余熱對液態空氣儲能單元的第一釋能流路內的介質進行預熱，降低了系統的復雜度。

技術領域

本發明涉及節能環保技術領域，尤其涉及一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站及調峰方法。

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，用電負荷的峰谷差可達最大發電出力的30％～40％。峰谷差的存在給發電和電力調度造成一定的困難，也給電網運行帶來一定風險。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，利用效率卻嚴重不足。

目前常用的調峰電站有火力電廠、燃氣輪機電站和抽水蓄能電站等，其中燃氣輪機電站具有占地面積小、啟動快、升負荷快、熱效率高和污染低等優點。但是，當電網處于用電低谷段(即用電谷段)中，燃氣輪機電站無法起到“填谷”的作用。同時，燃氣輪機電站的調峰能力有限，難以應對大規模削峰填谷需求。而且，在電網處于用電峰段中，由于燃氣輪機電站的渦輪機組的軸功至少有60％的功率用于驅動燃氣輪機電站的壓氣機，大幅減小用電峰段中的燃氣輪機電站的發電功率。并且，燃氣輪機電站的排氣溫度過高，如直接排放至大氣中，會造成大量的能源浪費，并且對周圍環境也會產生不利影響。

發明內容

本發明提供一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，用以解決當電網處于用電谷段中，現有的燃氣輪機電站無法起到“填谷”的作用，并且在電網處于用電峰段中，現有的燃氣輪機電站的發電功率也會大大降低的缺陷。

本發明還提供一種調峰方法。

本發明提供一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，包括分別能向電網輸電的液態空氣儲能單元和電站單元，所述液態空氣儲能單元的儲能流路與所述電站單元的進氣流路連接于同一進氣源，所述電站單元的排氣流路用于與所述液態空氣儲能單元的第一釋能流路內的介質進行換熱；

在所述電網處于用電峰段，所述液態空氣儲能單元第一釋能流路與所述電站單元均啟動以同步向所述電網輸電；

在所述電網處于用電谷段，所述液態空氣儲能單元啟動所述儲能流路。

根據本發明提供的一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，所述液態空氣儲能單元包括儲能罐、空氣預熱器與空氣透平機組，所述儲能罐、所述空氣預熱器的第一換熱側、以及所述空氣透平機組依次連接于同一所述第一釋能流路中，所述空氣預熱器的第二換熱側連接于所述排氣流路中。

根據本發明提供的一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，所述液態空氣儲能單元還包括空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組通過所述儲能流路與所述儲能罐連接，所述空氣壓縮機組的進氣口與所述電站單元的進氣流路連接于同一進氣源。

根據本發明提供的一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，所述電站單元包括燃氣輪機空壓機、燃燒室和渦輪機組，所述燃燒室的進氣端連接于所述燃氣輪機空壓機，所述燃燒室的排氣端連接于所述渦輪機組，所述渦輪機組的排氣口連接所述排氣流路；所述渦輪機組的動力輸出軸可啟閉的連接于所述燃氣輪機空壓機的動力輸入軸。

根據本發明提供的一種結合液態空氣儲能的燃氣輪機調峰電站，所述液態空氣儲能單元設有第二釋能流路，所述第二釋能流路的進氣端連接于所述第一釋能流路，并位于所述空氣預熱器的進氣端以前；所述第二釋能流路的出氣端連接所述燃燒室。