[發(fā)明專利]火電機組循環(huán)水余熱利用的液態(tài)壓縮空氣儲能方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111321565.6
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114060111B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 高慶;屈杰;居文平;馬汀山;朱蓬勃
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節(jié)能技術有限公司
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K3/00;F01K3/06;F01K17/02;F01K17/04;F01K25/10;F01D15/08;F01D15/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開了火電機組循環(huán)水余熱利用的液態(tài)壓縮空氣儲能方法及系統(tǒng)，本發(fā)明將儲能系統(tǒng)與火電機組相結(jié)合，在儲能過程中，從汽輪機中抽取蒸汽，一部分與高溫儲熱工質(zhì)在汽輪機抽汽利用儲熱換熱器中進行熱交換，一部分推動多級間冷壓縮機，一部分驅(qū)動吸收式熱泵，升溫后的熱泵出口處的余熱水，與高溫儲熱工質(zhì)在循環(huán)水余熱利用儲熱換熱器進行熱交換，將熱能儲存于循環(huán)水余熱利用高溫工質(zhì)儲罐，壓縮后的空氣通過液化換熱器形成液化空氣后，被存儲于低溫液罐中，釋能時利用所收集的多級壓縮過程中的壓縮熱、及所儲熱能量進行溫度提升。本發(fā)明實現(xiàn)在了火電電源側(cè)儲能與釋能的自由轉(zhuǎn)換過程，對促進可再生能源的消納，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性具有重大意義。

技術領域

本發(fā)明屬于汽輪機發(fā)電領域，具體涉及火電機組循環(huán)水余熱利用的液態(tài)壓縮空氣儲能方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前，風電、光伏發(fā)電等再生能源電源正在快速興起，但再生能源的間歇性以及隨機性會對電網(wǎng)造成較大沖擊，這也將嚴重制約其進一步的發(fā)展和整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。

儲能設施可以提供平滑發(fā)電的出力，削峰填谷，實現(xiàn)間歇性可再生能源電源與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。進一步，通過發(fā)電側(cè)增設儲能設施，可實現(xiàn)增強機組調(diào)節(jié)能力、有效支持可再生能源并網(wǎng)以及提供備用容量等多重功能。此外，火電機組與儲能設施相結(jié)合，可部分程度彌補火電機組調(diào)節(jié)響應時間緩慢的缺陷。隨著靈活性輔助服務市場逐漸完善，火電機組還可以通過儲能的方式將其靈活性發(fā)揮至最大潛力，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

根據(jù)現(xiàn)有的技術類型劃分，儲能主要分為機械儲能(抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能)、電化學儲能(鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鉻電池)以及電磁儲能(超導磁能儲能)三種類型。但目前能夠?qū)崿F(xiàn)MW級大規(guī)模儲能的只有抽水蓄能與壓縮空氣儲能兩種方式。抽水蓄能方式受地形條件的約束較大，且在北方氣溫特別低的情況下可能會有結(jié)冰的風險。而氣態(tài)壓縮空氣儲能的儲能密度比較低，需要鹽穴、山洞等較大存儲空間，因此也將受地形條件的約束。而液態(tài)空氣儲能的技術，通過把空氣液化可實現(xiàn)比較高的儲能密度，存儲空間較小，不受地理條件的限制，因而獲得了越來越多的關注。

現(xiàn)有的液態(tài)空氣儲能技術，主要是與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，與火電機組系統(tǒng)相互結(jié)合的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種火電機組循環(huán)水余熱利用的液態(tài)壓縮空氣儲能方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)火電電源側(cè)，儲能與釋能的自由轉(zhuǎn)換過程，儲能過程中汽輪機開啟高壓及低壓旁路運行，可達到機組深度調(diào)峰與能量存儲的雙重能效。

為了達到上述目的，火電機組循環(huán)水余熱利用的液態(tài)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，包括火電汽輪機，火電汽輪機的抽汽通過管路連接吸收式熱泵、汽輪機抽汽利用儲熱換熱器和背壓式汽輪機；

汽輪機抽汽利用儲熱換熱器的熱工質(zhì)出口通過管路連接汽輪機抽汽利用高溫工質(zhì)儲罐，汽輪機抽汽利用高溫工質(zhì)儲罐的工質(zhì)作為熱源通過管路連接汽輪機抽汽利用釋能換熱器，汽輪機抽汽利用釋能換熱器放熱后的工質(zhì)出口連接汽輪機抽汽利用低溫工質(zhì)儲罐，汽輪機抽汽利用低溫工質(zhì)儲罐連接汽輪機抽汽利用儲熱換熱器；

背壓式汽輪機連接多級間冷壓縮機，多級間冷壓縮機的熱源循環(huán)回路連接多級壓縮熱收集換熱器，多級壓縮熱收集換熱器的熱工質(zhì)出口通過管路連接壓縮熱利用高溫工質(zhì)儲罐，多級間冷壓縮機的壓縮空氣出口連接液化換熱器，液化換熱器連接低溫膨脹機，低溫膨脹機連接汽液分離器，汽液分離器連接儲液罐，儲液罐連接汽化換熱器，高溫工質(zhì)儲罐的工質(zhì)作為熱源連接汽化換熱器，汽化換熱器的工質(zhì)出口通過管路連接壓縮熱利用低溫工質(zhì)儲罐，壓縮熱利用低溫工質(zhì)儲罐連接多級壓縮熱收集換熱器，汽化換熱器中升溫后的液體出口通過管路連接循環(huán)水余熱利用釋能換熱器；