CN107956523B - 一种50mw绝热压缩空气储能方法 - Google Patents
一种50mw绝热压缩空气储能方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107956523B CN107956523B CN201711157263.3A CN201711157263A CN107956523B CN 107956523 B CN107956523 B CN 107956523B CN 201711157263 A CN201711157263 A CN 201711157263A CN 107956523 B CN107956523 B CN 107956523B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- level
- range
- air
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 105
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 6
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 241000307523 Xenostegia media Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/02—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of multiple-expansion type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明涉及压缩空气储能技术领域，具体公开了一种50MW绝热压缩空气储能方法，包括，储能时，通过一级空气压缩机、二级空气压缩机、三级空气压缩机将空气压缩并储存至储气室中，同时收集此过程中产生的压缩热；释能时，储气室排出的压缩空气经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，一级透平膨胀机输出的气体再经一次回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；其中，回热时的热量来源于储能过程中收集的压缩热。本发明中的储能方法，有利于电网调峰及促进可再生能源电力的消纳；同时，提升了储能系统的热量品位和热利用率，应用该储能方法可使储能系统的电换电效率达到60％以上。
Description
技术领域
本发明涉及压缩空气储能技术领域，特别是涉及一种50MW绝热压缩空气储能方法。
背景技术
储能技术尤其是电能的储存对于能源系统的优化和调节具有重大意义，储能系统是解决可再生能源不稳定性问题的一种有效系统。电力储能技术是目前调整电网峰谷、改善电力系统经济性和稳定性的重要手段。现有的多种电力储能技术中，压缩空气储能因其建造和运行成本低、经济性好等优势，推广应用较为广泛。
压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage，简称CAES)是一种基于燃气轮机技术的储能系统。压缩空气储能技术利用空气作为储能介质，对低谷电力或可再生能源并网受限电力进行储存。传统的压缩空气储能系统在用电低谷时，利用空气压缩机将空气压缩到储气室中，使电能转化为空气的内能储存起来；在用电高峰时，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同化石燃料一起混合燃烧，利用燃烧后的混合产物推动透平膨胀机做功，进而带动发电机输出电力。传统的压缩空气储能系统具有储能容量较大、建造运行成本低等优点，但由于系统需要利用化石燃料的燃烧来提高透平机的进口温度以增加透平的输出功，而化石燃料的燃烧会排出温室气体，在倡导低碳生产的能源环境下不再具备竞争力。
为了减少或避免化石燃料的使用，绝热压缩空气储能技术(Advanced AdiabaticCompressed Energy Storage，简称AA-CAES)应运而生。AA-CAES技术不需要使用燃料即可实现能量的高效储存与利用，它通过利用储热器替代燃烧室，通过储热器收集空气压缩过程的压缩热，并在系统做功阶段将储存的热量释放，返还给压缩空气，以增加空气的做功能力。但是，现有技术中的绝热压缩空气储能系统由于热量品位低、系统耦合性差，仍然存在热利用率低、系统效率低的缺陷。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种50MW绝热压缩空气储能方法，以解决现有技术中压缩空气储能方法热利用率低、系统效率低的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种50MW绝热压缩空气储能方法，包括：
储能时，一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，所述第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集过程中所述第一次压缩气冷却排出的热量；所述第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集过程中所述第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存；
释能时，储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，所述一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；
其中，回热时的热量来源于储能过程中收集储存的热量。
其中，所述一级空气压缩机为定频压缩机，进气压力为1atm，进气温度范围为-5℃～35℃，排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为320℃～400℃；
所述二级空气压缩机为定频压缩机，进气压力范围为10.74bar～10.84bar、进气温度范围为39.5～40.5℃，排气压力范围为97.71bar～98.62bar、排气温度范围为359℃～360℃；
所述三级空气压缩机为变频压缩机，进气压力范围为96.16bar～97.07bar、进气温度范围为39.5℃～40.5℃，排气压力范围为120.6bar～133bar、排气温度范围为60℃～72℃。
其中，所述一级透平膨胀机为静叶可调式透平膨胀机或动叶可调式透平膨胀机，进气流量范围为434t/h～442t/h；进气压力范围为131.6bar～119.2bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为53℃～62℃；
所述二级透平膨胀机为固定叶片式透平膨胀机，进气压力范围为10.95bar～11.05bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力为1atm，排气温度范围为60℃～62℃。
其中，所述第一气路上依次连通有一级高温冷却器、中温冷却器和一级散热器；所述第二气路上依次连通有二级高温冷却器和二级散热器；所述第三气路上依次连通有中温回热器和一级高温回热器；所述第四气路上连通有二级高温回热器；
所述一级高温冷却器、二级高温冷却器、一级高温回热器、二级高温回热器通过导热油与气路中的压缩气进行换热；所述中温冷却器与所述中温回热器中通过循环水与气路中的压缩气进行换热；
所述一级散热器与所述二级散热器的水路与冷水塔连通。
其中，所述一级高温冷却器中的排气温度范围为80.5℃～90.5℃；所述一级高温冷却器中的导热油流量范围为128t/h～162t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为316℃～340℃；
所述中温冷却器中的排气温度范围为59.5℃～60.5℃；所述中温冷却器中的循环水流量范围为79t/h～142t/h，进水温度范围为44.5℃～45.5℃，出水温度范围为69.5℃～70.5℃；
所述一级散热器中的排气温度范围为39.5℃～40.5℃；
所述二级高温冷却器中的排气温度范围为89.5℃～90.5℃；所述二级高温冷却器中的导热油流量范围为143t/h～144t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为339.5℃～340.5℃；
所述二级散热器的排气温度范围为39.5℃～40.5℃。
其中，所述中温回热器的进气压力范围为133bar～120.6bar，进气温度范围为25℃～30℃，排气压力范围为132.2bar～119.8bar，排气温度范围为49.5℃～50.5℃；所述中温回热器的进水流量范围为97t/h～105t/h，进水温度范围为69.5～70.5℃，出水温度范围为44.5℃～45.5℃；
所述一级高温回热器的导热油流量范围为233t/h～234t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为69.5℃～70.5℃；
所述二级高温回热器的导热油流量范围为217.5t/h～218.5t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为74.5℃～75.5℃。
其中，所述储气室为地下盐穴。
其中，所述地下盐穴储气时间为0小时～8小时，排气时间为0小时～5小时。
(三)有益效果
本发明提供的50MW绝热压缩空气储能方法，通过将第一次压缩气经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机，将第二次压缩气经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机，然后将获得的第三次压缩气输入至储气室储存，使得前两级空气压缩机产生的压缩能被最大限度地收集储存起来，为后续的回热提供足够的热量，避免了化石燃料的消耗，对环境更友好；一、二、三级空气压缩机的配合使用实现了对空气的多级压缩，大大提升了技术可行性及操作性；仅第三级压缩机需要变频运行，而一级和二级空气压缩机的运行状态不受影响，使得整个储能方法的可控性和稳定性提高。本发明提供的50MW绝热压缩空气储能方法，能够用于调峰、调频或备用容量等电网优化运行调度，也可将间歇性、波动性的可再生能源电力转化为平稳可控的高品质电能，有利于电网调峰及促进可再生能源电力的消纳；同时，系统采用高温压缩方式制取高温排气，并利用两级回热将压缩空气时产生的高品位压缩热最大限度的用来加热透平机进气，提升了做功空气的值和回热系统的热利用率，应用该储能方法可使储能系统的电换电效率达到60％以上。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种50MW绝热压缩空气储能系统示意图；
图中，1、一级空气压缩机；2、二级空气压缩机；3、三级空气压缩机；4、地下盐穴；5、一级透平膨胀机；6、二级透平膨胀机；7、中温油罐；8、一级高温冷却器；9、二级高温冷却器；10、高温油罐；11、一级高温回热器；12、二级高温回热器；13、常温水罐；14、中温冷却器；15、中温水罐；16、中温回热器；17、冷水塔；18、一级散热器；19、二级散热器；A、定频电机；B；变频电机；C、发电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供一种50MW绝热压缩空气储能方法，包括：
一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集储存过程中第一次压缩气冷却排出的热量；第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集储存过程中第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存。
储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功。其中，回热时的热量来源于冷却过程中收集储存的热量。
具体地，图1为本发明实施例提供的一种50MW绝热压缩空气储能系统示意图。如图1中提供的实现本发明中储能方法的储能系统，一级空气压缩机1、二级空气压缩机2、三级空气压缩机3分别用于获得压缩气。第一气路形成了从一级空气压缩机1到二级空气压缩机2之间的压缩气通路。第一气路中依次连通的一级高温冷却器8、中温冷却器14和一级散热器18，用于通过换热逐级降低第一次压缩气的温度，使得第一次压缩气在进入二级空气压缩机2之前处于一种低温中压的状态；同时，一级高温冷却器8、中温冷却器14和一级散热器18还用于将第一次压缩气降温时排出的热量收集储存起来，供后续的回热过程使用。热量的储存通过系统中的高温油罐10、中温油罐7，以及中温水罐15、常温水罐13提供的循环回路实现。
第二气路形成了从二级空气压缩机2到三级空气压缩机3之间的压缩气通路。第二气路上依次连通的二级高温冷却器9和二级散热器19，用于通过换热逐级降低第二次压缩气的温度，使得第二次压缩气在进入三级空气压缩机3之前处于一种低温次高压的状态；同时，二级高温冷却器9和二级散热器19还用于将第二次压缩气降温时排出的热量收集储存起来，供后续的回热过程使用。热量的储存通过系统中的高温油罐10、中温油罐7，以及冷水塔17提供的循环回路实现。
经过第二气路后的压缩气输入至三级空气压缩机3中，形成的第三次压缩气输入至储气室储存，至此完成了系统的储能过程。
释能时，储气室排出压缩气，排气过程会引起储气室内气压的变化。储气室排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机5做功。如图1中所示，第三气路形成了从储气室到一级透平膨胀机5之间的气体通路。第三气路上依次连通有中温回热器16和一级高温回热器11，储气室输出的气体先经过中温回热器16实现第一次回热升温，然后经过一级高温回热器11进一步回热升温，使得在气体进入一级透平膨胀机5之前变为高压次高温的气体，以提高透平膨胀机的输入温度，进而提高透平膨胀机的效率。
气体经过一级透平膨胀机5后再次在第四气路中进行回热升温，第四气路上连通有二级高温回热器12，使得输入至二级透平膨胀机6的气体温度进一步升高，然后带动发电机发电。其中，一级透平膨胀机5的进气流量范围控制在434t/h～442t/h。
下面给出能实现本发明中输出50MW电能的储能方法的一个具体实施例。
一级空气压缩机1在驱动电机A的驱动下从大气中吸气，压缩后获得第一次压缩气。一级空气压缩机1采用定频压缩机，进气压力为1atm，进气温度范围为-5℃～35℃，进气温度随环境温度的变化而变化；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为320℃～400℃。例如，进气压力为1atm，进气温度为15℃，排气压力为11.47bar，排气温度为360.5℃。
获得的第一次压缩气在第一气路中经一级高温冷却器8、中温冷却器14和一级散热器18冷却降温后输入至二级空气压缩机2中进行压缩，获得第二次压缩气。二级空气压缩机2优选为定频压缩机，进气压力范围设置为10.74bar～10.84bar、进气温度范围设置为39.5～40.5℃，排气压力范围设置为97.71bar～98.62bar、排气温度范围为359℃～360℃。例如，二级空气压缩机2的进气压力为10.81bar，进气温度为40℃，排气压力为98.35bar，排气温度为359.5℃。
第二次压缩气在第二气路中经二级高温冷却器9和二级散热器19冷却降温后输入至三级空气压缩机3中进行压缩，并将第三次压缩气输入至储气室储存。三级空气压缩机3为变频压缩机，通过变频电机B进行驱动，进气压力范围为96.16bar～97.07bar、进气温度范围为39.5℃～40.5℃，排气压力范围为120.6bar～133bar、排气温度范围为60℃～72℃。例如，三级空气压缩机3进气压力为96.8bar，进气温度为40℃，排气压力的大小随储气室注采井口压力变化而变化，且排气压力最高为133bar，排气温度为71.97℃。优选地，储气室采用地下盐穴4，地下盐穴4的储气时间为0～8个小时，排气时间为0～5个小时，储气时间和排气时间依据供电需求的变化而变化。
至此完成系统的储气过程，储气过程中需要对压缩气排出的热量进行储存。本实施例中通过多条循环回路实现热量的储存。
如图1中所示，第一次压缩气在一级高温冷却器8中与导热油进行换热。导热油在依次循环连通的一级高温冷却器8的油路、高温油罐10、一级高温回热器11的油路、中温油罐7形成的通路中流通，实现热量的传递。一级高温冷却器8中的排气温度范围为80.5℃～90.5℃，例如第一次压缩气经一级高温冷却器8后，排出至中温冷却器14的气体温度为90℃，排气压力为11.24bar。一级高温冷却器8中的导热油流量范围为128t/h～162t/h，进油温度范围为72℃～73℃，进油温度范围即导热油从中温油罐7中输入至一级高温冷却器8时的温度范围；出油温度范围为316℃～340℃，出油温度范围即导热油和压缩气换热后，从一级高温冷却器8中输出时的温度范围。
第一次压缩气经一级高温冷却器8冷却后输入至中温冷却器14中，中温冷却器14的排气温度范围为59.5℃～60.5℃，例如中温冷却器14的气路输出压力为11.02bar，输出温度为60℃。中温冷却器14通过循环水与气路中的压缩气进行换热，循环水流量范围为79t/h～142t/h，进水温度范围为44.5℃～45.5℃，出水温度范围为69.5℃～70.5℃。循环水从常温水罐13中流经中温冷却器14，吸热后温度升高，输出至中温水罐15中，实现热量的储存。
此时，经中温冷却器14冷却的气体温度仍然较高，还有热量可以储存利用。中温冷却器14的11.02bar、60℃的排气进入一级散热器18进一步换热，放热后以压力为10.81bar、温度为40℃的气体形式进入二级空气压缩机2继续压缩。一级散热器18中的放热通过冷水塔17进行储存，一级散热器18的排气温度范围为39.5℃～40.5℃。
此外，二级高温冷却器9的油路与一级高温冷却器8的油路并联接入在高温油罐10和中温油罐7之间形成储热通路；二级高温回热器12的油路与一级高温回热器11的油路并联接入在高温油罐10和中温油罐7之间形成放热通路。从中温油罐7输出的中温导热油能同时流经一级高温冷却器8和二级高温冷区器；从高温油罐10输出的高温导热油能同时流经一级高温回热器11和二级高温回热器12。二级高温冷却器9的排气温度范围为89.5℃～90.5℃，例如，二级高温冷却器9的气路输出压力为97.38bar，气路输出温度为90℃。二级高温冷却器9中的导热油流量范围为143t/h～144t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为339.5℃～340.5℃。二级高温冷却器9后连接的二级散热器19的排气温度范围为39.5℃～40.5℃；二级散热器19中的放热通过冷水塔17进行储存。
至此，完成了系统储热的过程。
储气室排气时，开始释能过程。第三气路用于形成储气室与一级透平膨胀机5之间的气体通道。储气室排出的气体一次经过中温回热器16和一级高温回热器11后，输入至一级透平膨胀机5中。中温回热器16的进气压力范围为133bar～120.6bar，进气温度范围为25℃～30℃，排气压力范围为132.2bar～119.8bar，排气温度范围为49.5℃～50.5℃。例如地下盐穴4注采管出口排出的压力范围为133bar～120.6bar、温度为29℃的压缩气进入中温回热器16中吸热，吸热后以压力132.2bar～119.8bar、温度为50℃的气体排出至一级高温回热器11。中温回热器16的进水流量范围为97t/h～105t/h，进水温度范围为69.5～70.5℃，出水温度范围为44.5℃～45.5℃。例如中温水罐15中70℃的循环水由循环水泵驱动进入中温回热器16放热，降温至45℃后进入常温水罐13中储存。一级高温回热器11的导热油流量范围为233t/h～234t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为69.5℃～70.5℃。
一级高温回热器11排出压缩气至一级透平膨胀机5。一级透平膨胀机5为静叶可调式透平膨胀机或动叶可调式透平膨胀机，能使进气状态参数在一定范围内波动时一级透平膨胀机5的膨胀比跟随变化。一级透平膨胀机5的进气压力范围为131.6bar～119.2bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为53℃～62℃。例如一级高温回热器11中压缩气吸热后以压力130bar、318℃进入动叶可调式透平膨胀机中做功膨胀。排出的11.45bar、59℃的气体进入二级高温回热器12再度吸热。
二级透平膨胀机6为固定叶片式透平膨胀机，进气压力范围为10.95bar～11.05bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力为1atm，排气温度范围为60℃～62℃。例如二级高温回热器12中输出的压力为11.01bar、温度为318℃的气体进入二级透平膨胀机6膨胀做功，带动发电机C发电。二级透平膨胀机6排出的乏气直接进入大气。二级高温回热器12的导热油流量范围为217.5t/h～218.5t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为74.5℃～75.5℃。
优选地，地下盐穴4位于地下900m～1000m的位置处。
在系统工作过程中，二级空气压缩机2的排气压力低于储气室的进气压力，三级空气压缩机3的排气压力不低于储气室的进气压力。这样配置使得二级空气压缩机2不受地下盐穴4的气压变化影响，能进一步降低系统的能耗。
本发明提供的50MW绝热压缩空气储能方法，通过将第一次压缩气经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机，将第二次压缩气经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机，然后将获得的第三次压缩气输入至储气室储存，使得前两级空气压缩机产生的压缩热被最大限度地收集储存起来，为后续的回热提供足够的热量，避免了化石燃料的消耗，对环境更友好；一、二、三级空气压缩机的配合使用实现了对空气的多级压缩，大大提升了系统的技术可行性和操作性；仅第三级压缩机需要变频运行，而一级和二级空气压缩机的运行状态不受影响，使得整个储能方法的可控性和稳定性提高。本发明提供的50MW绝热压缩空气储能方法，能够用于调峰、调频或备用容量等电网优化运行调度，也可将间歇性、波动性的可再生能源电力转化为平稳可控的高品质电能，有利于电网调峰及促进可再生能源电力的消纳；同时，系统采用高温压缩方式制取高温排气，并利用两级回热将压缩空气时产生的高品位压缩热最大限度的用来加热透平机进气，提升了做功空气的和回热系统的热利用率，应用该储能方法可使储能系统的电换电效率达到60％以上。
此外，一级空气压缩机和二级空气压缩机同轴设置，用同一个定频电机驱动，减少了驱动装置的配置，降低了成本；本发明中，通过同时采用导热油和循环水两种回热循环介质，采用导热油实现高品位热量储存和回热，采用循环水作为补充完成低品位热量储存和回热，通过油和水的配合使用实现大温差的储热和回热，既保证了回热系统的热量品位和热效率，同时还能节省成本、提升系统的电换电效率。
最后应声明的是：以上所述仅为本发明一种50MW绝热压缩空气储能方法的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，包括：
储能时，一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，所述第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集储存过程中所述第一次压缩气冷却排出的热量；所述第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集储存过程中所述第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存；
释能时，储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，所述一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；
其中，回热时的热量来源于储能过程中收集储存的热量；
所述第一气路上依次连通有一级高温冷却器、中温冷却器和一级散热器；所述第二气路上依次连通有二级高温冷却器和二级散热器；所述第三气路上依次连通有中温回热器和一级高温回热器；所述第四气路上连通有二级高温回热器；
所述一级高温冷却器、二级高温冷却器、一级高温回热器、二级高温回热器通过导热油与气路中的压缩气进行换热；所述中温冷却器与所述中温回热器中通过循环水与气路中的压缩气进行换热；
所述一级散热器与所述二级散热器的水路与冷水塔连通。
2.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述一级空气压缩机为定频压缩机，进气压力为1atm，进气温度范围为-5℃～35℃，排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为320℃～400℃；
所述二级空气压缩机为定频压缩机，进气压力范围为10.74bar～10.84bar、进气温度范围为39.5～40.5℃，排气压力范围为97.71bar～98.62bar、排气温度范围为359℃～360℃；
所述三级空气压缩机为变频压缩机，进气压力范围为96.16bar～97.07bar、进气温度范围为39.5℃～40.5℃，排气压力范围为120.6bar～133bar、排气温度范围为60℃～72℃。
3.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述一级透平膨胀机为静叶可调式透平膨胀机或动叶可调式透平膨胀机，进气流量范围为434t/h～442t/h；进气压力范围为131.6bar～119.2bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为53℃～62℃；
所述二级透平膨胀机为固定叶片式透平膨胀机，进气压力范围为10.95bar～11.05bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力为1atm，排气温度范围为60℃～62℃。
4.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述一级高温冷却器中的排气温度范围为80.5℃～90.5℃；所述一级高温冷却器中的导热油流量范围为128t/h～162t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为316℃～340℃；
所述中温冷却器中的排气温度范围为59.5℃～60.5℃；所述中温冷却器中的循环水流量范围为79t/h～142t/h，进水温度范围为44.5℃～45.5℃，出水温度范围为69.5℃～70.5℃；
所述一级散热器中的排气温度范围为39.5℃～40.5℃；
所述二级高温冷却器中的排气温度范围为89.5℃～90.5℃；所述二级高温冷却器中的导热油流量范围为143t/h～144t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为339.5℃～340.5℃；
所述二级散热器的排气温度范围为39.5℃～40.5℃。
5.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述中温回热器的进气压力范围为133bar～120.6bar，进气温度范围为25℃～30℃，排气压力范围为132.2bar～119.8bar，排气温度范围为49.5℃～50.5℃；所述中温回热器的进水流量范围为97t/h～105t/h，进水温度范围为69.5～70.5℃，出水温度范围为44.5℃～45.5℃；
所述一级高温回热器的导热油流量范围为233t/h～234t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为69.5℃～70.5℃；
所述二级高温回热器的导热油流量范围为217.5t/h～218.5t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为74.5℃～75.5℃。
6.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述储气室为地下盐穴。
7.如权利要求6所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述地下盐穴储气时间为0小时～8小时，排气时间为0小时～5小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711157263.3A CN107956523B (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种50mw绝热压缩空气储能方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711157263.3A CN107956523B (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种50mw绝热压缩空气储能方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107956523A CN107956523A (zh) | 2018-04-24 |
| CN107956523B true CN107956523B (zh) | 2018-12-11 |
Family
ID=61965071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711157263.3A Active CN107956523B (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种50mw绝热压缩空气储能方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107956523B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112310986A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-02 | 中国科学院理化技术研究所 | 结合空气储能的调峰输电系统及方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10184316A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-14 | Toshiba Corp | 排熱利用の発電制御装置 |
| US20110094229A1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-04-28 | Freund Sebastian W | Adiabatic compressed air energy storage system with combustor |
| US20150300209A1 (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | Mada Energie Llc | Systems, methods, and devices for power storage, recovery, and balancing |
| CN205779057U (zh) * | 2016-05-23 | 2016-12-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种闭式冷电联供储能系统 |
| CN107299891B (zh) * | 2016-10-12 | 2019-10-18 | 清华大学 | 一种非补燃式压缩空气储能系统 |
| CN107355371B (zh) * | 2017-08-17 | 2020-01-10 | 山东大学 | 一种高效压缩空气储能系统及方法 |
-
2017
- 2017-11-20 CN CN201711157263.3A patent/CN107956523B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107956523A (zh) | 2018-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105888742B (zh) | 一种高效液空储能/释能系统 | |
| CN103016152B (zh) | 一种新型流程的超临界空气储能系统 | |
| CN207829962U (zh) | 基于超临界二氧化碳循环的核能与太阳能混合发电系统 | |
| CN202970911U (zh) | 一种新型流程的超临界空气储能系统 | |
| CN108533476A (zh) | 一种热泵超临界空气储能系统 | |
| CN102518516B (zh) | 压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统及集成发电方法 | |
| CN112240540A (zh) | 基于液态压缩空气储能的火电机组调峰调频系统及方法 | |
| CN112963207A (zh) | 一种液化空气混合储能与发电一体化系统及方法 | |
| CN213810561U (zh) | 一种基于液态压缩空气储能的火电机组调峰调频系统 | |
| CN205876399U (zh) | 一种高效液空储能/释能系统 | |
| CN208870659U (zh) | 一种热泵压缩空气储能系统 | |
| CN111022139A (zh) | 一种燃煤发电机组耦合液化空气储能发电系统 | |
| CN108331618B (zh) | 一种10mw压缩空气储能方法和系统 | |
| CN106837445A (zh) | 一种分布式能源系统 | |
| CN114033517B (zh) | 一种基于二氧化碳压缩储能的地热发电和冷热供应系统及运行方法 | |
| CN216381532U (zh) | 一种压缩空气储能系统 | |
| CN114033515A (zh) | 具有引射汇流装置的液态压缩空气储能方法及系统 | |
| CN114109543B (zh) | 利用汽轮机旁路补热的液态压缩空气储能方法及系统 | |
| CN107956523B (zh) | 一种50mw绝热压缩空气储能方法 | |
| CN117052494A (zh) | 一种多级稳压硐穴式绝热压缩空气储能电站系统 | |
| CN112254369A (zh) | 采用吸收式进气预冷的液态空气储能系统 | |
| CN216347193U (zh) | 一种改善空冷机组运行背压的装置 | |
| CN115450721A (zh) | 适用于压缩空气储能系统变工况运行的压缩机联合运行系统及方法 | |
| CN210977618U (zh) | 一种燃煤发电机组耦合液化空气储能发电系统 | |
| CN213631046U (zh) | 一种液化二氧化碳储能装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210121 Address after: 213235 No.118 dadimiao village, Quanjiang village committee, Xuebu Town, Jintan District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: China Salt Huaneng Energy Storage Technology Co.,Ltd. Address before: 100084 mailbox, 100084-82 Tsinghua Yuan, Beijing, Haidian District, Beijing Patentee before: TSINGHUA University |