CN110513277A - 一种电厂压缩空气储能系统及其控制方法 - Google Patents

一种电厂压缩空气储能系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电厂压缩空气储能系统其控制方法，包括仪用空气压缩机、仪用储气罐、检修空气压缩机、检修储气罐、膨胀机、发电机和出口断路器，仪用空气压缩机与仪用储气罐通过管道连接，检修空气压缩机与检修储气罐通过管道连接，仪用储气罐出口管道与检修储气罐出口管道汇总后接入膨胀机入口，发电机与膨胀机通过传动轴相连，发电机通过出口断路器与电厂厂用电母线电相连，仪用空气压缩机和检修空气压缩机的电机均与电厂厂用电母线电连接。本发明通过启动或停运仪用空气压缩机/检修空气压缩机/膨胀发电机，分别实现耗电储能和发电释能，有效提高电厂有功调节能力，提高设备利用率，经济性好，降低设备成本。

Description

一种电厂压缩空气储能系统及其控制方法
技术领域
本发明属于压缩空气储能技术领域，具体涉及一种电厂压缩空气储能系统及其控制方法。
背景技术
压缩空气储能系统是分别通过压缩空气和空气膨胀实现储能和释能功能。在电量过剩时，启动压缩空气储能过程，消耗电能驱动压缩机运行，空气经压缩后进入压缩空气储气罐；电量紧缺时，启动压缩空气储能释能过程：储气罐内的高压空气进入膨胀机进行膨胀，驱动膨胀机旋转，带动发电机发电。
电厂都设置有两套压缩空气系统：仪用压缩空气系统和检修压缩空气系统。都是采用空气压缩机将空气进行压缩升压后，储存至压缩空气罐。仪用压缩空气系统主要是为气动自动化控制设备提供气源，如气动执行机构、气动门和仪表等。检修压缩空气系统主要是提供压缩空气给检修、吹灰等用。两套设备利用率低，经济性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电厂压缩空气储能系统其控制方法，利用电厂原有的压缩空气系统作为基础，增加少量的释能发电系统设备可以构建压缩空气储能系统，在不同阶段实现储能和释能功能，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种电厂压缩空气储能系统，包括仪用空气压缩机、仪用储气罐、检修空气压缩机、检修储气罐、膨胀机、发电机和出口断路器，仪用空气压缩机与仪用储气罐通过管道连接，检修空气压缩机与检修储气罐通过管道连接，仪用储气罐出口管道与检修储气罐出口管道汇总后接入膨胀机入口，发电机与膨胀机通过传动轴相连，发电机通过出口断路器与电厂厂用电母线电相连，仪用空气压缩机和检修空气压缩机的电机均与电厂厂用电母线电连接。
优选的，上述膨胀机采用透平膨胀机，为单级结构，轴承采用固体润滑，系统简单，无附加辅助系统。
优选的，上述膨胀机入口处设置有80-200目的金属过滤网，防止大颗粒的杂质进入膨胀机。
优选的，上述发电机为同步交流三相发电机，采用晶闸管自励恒压励磁方式，机端电压为电厂厂用电母线电压，不用额外设置变压器，降低设备成本；出口断路器采用真空断路器，控制简单可靠。
优选的，上述仪用储气罐和检修储气罐的进口管道和出口管道上均安装有阀门。
一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，该方法为：通过启动或停运仪用空气压缩机/检修空气压缩机/膨胀发电机，实现耗电储能和发电释能：耗电储能阶段，启动仪用空气压缩机/检修空气压缩机，将大气压缩后储存至仪用储气罐/检修储气罐，当储气罐压力达额定值时停止；发电释能阶段，启动膨胀机带动发电机工作，当储气罐压力低于设定值时停止。
耗电储能阶段，或同时启动仪用空气压缩机和检修空气压缩机。
耗电储能阶段：启动仪用空气压缩机，当罐内压力提升至仪用储气罐额定压力P ye 时，关闭仪用储气罐进口阀门，停运仪用空气压缩机。
耗电储能阶段：启动检修空气压缩机，当罐内压力提升至检修储气罐额定压力P je 时，关闭检修储气罐进口阀门，停运检修空气压缩机。
发电释能阶段：先开启检修储气罐出口阀门，启动膨胀机带动发电机达到额定转速，通过出口断路器并入电厂厂用电母线，向厂用电母线供电，当检修储气罐压力下降低于检修储气罐额定压力P je 的20%后，开启仪用储气罐出口阀门，关闭检修储气罐出口阀门；当仪用储气罐压力下降低于仪用储气罐压力P ye 的60%后，关闭仪用储气罐出口阀门；将膨胀发电机功率降为0后，断开发电机出口断路器，停止膨胀发电机运行。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明利用电厂原有的压缩空气系统作为基础，增加少量的释能发电系统设备构建压缩空气储能系统，通过启动或停运仪用空气压缩机/检修空气压缩机/膨胀发电机，分别实现耗电储能和发电释能，有效提高电厂有功调节能力，提高设备利用率，经济性好，降低设备成本。
附图说明
图１为本发明的系统图，虚线内为电厂原有系统。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1所示，一种电厂压缩空气储能系统，包括仪用空气压缩机1、仪用储气罐2、检修空气压缩机3、检修储气罐4、膨胀机5、发电机6和出口断路器7，仪用空气压缩机1与仪用储气罐2通过管道连接，检修空气压缩机3与检修储气罐4通过管道连接，仪用储气罐2出口管道与检修储气罐4出口管道汇总后接入膨胀机5入口，发电机6与膨胀机5通过传动轴相连，发电机6通过出口断路器7与电厂厂用电母线电相连，仪用空气压缩机1和检修空气压缩机3的电机均与电厂厂用电母线电连接。
优选的，上述膨胀机5采用透平膨胀机，为单级结构，轴承采用固体润滑。
优选的，上述膨胀机5入口处设置有80-200目的金属过滤网。
优选的，上述发电机6为同步交流三相发电机，采用晶闸管自励恒压励磁方式，机端电压为电厂厂用电母线电压；出口断路器7采用真空断路器。
优选的，上述仪用储气罐2和检修储气罐4的进口管道和出口管道上均安装有阀门。
实施例2：一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，该方法为：通过启动或停运仪用空气压缩机/检修空气压缩机/膨胀发电机，实现耗电储能和发电释能：耗电储能阶段，启动仪用空气压缩机/检修空气压缩机，将大气压缩后储存至仪用储气罐/检修储气罐，当储气罐压力达额定值时停止；发电释能阶段，启动膨胀机带动发电机工作，当储气罐压力低于设定值时停止。
耗电储能阶段，或同时启动仪用空气压缩机和检修空气压缩机。
耗电储能阶段：启动仪用空气压缩机，当罐内压力提升至仪用储气罐额定压力P ye 时，关闭仪用储气罐进口阀门，停运仪用空气压缩机。
耗电储能阶段：启动检修空气压缩机，当罐内压力提升至检修储气罐额定压力P je 时，关闭检修储气罐进口阀门，停运检修空气压缩机。
发电释能阶段：先开启检修储气罐出口阀门，启动膨胀机带动发电机达到额定转速，通过出口断路器并入电厂厂用电母线，向厂用电母线供电，当检修储气罐压力下降低于检修储气罐额定压力P je 的20%后，开启仪用储气罐出口阀门，关闭检修储气罐出口阀门；当仪用储气罐压力下降低于仪用储气罐压力P ye 的60%后，关闭仪用储气罐出口阀门；将膨胀发电机功率降为0后，断开发电机出口断路器，停止膨胀发电机运行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电厂压缩空气储能系统，其特征在于：包括仪用空气压缩机（1）、仪用储气罐（2）、检修空气压缩机（3）、检修储气罐（4）、膨胀机（5）、发电机（6）和出口断路器（7），仪用空气压缩机（1）与仪用储气罐（2）通过管道连接，检修空气压缩机（3）与检修储气罐（4）通过管道连接，仪用储气罐（2）出口管道与检修储气罐（4）出口管道汇总后接入膨胀机（5）入口，发电机（6）与膨胀机（5）通过传动轴相连，发电机（6）通过出口断路器（7）与电厂厂用电母线电相连，仪用空气压缩机（1）和检修空气压缩机（3）的电机均与电厂厂用电母线电连接。
2.根据权利要求1所述的一种电厂压缩空气储能系统，其特征在于：膨胀机（5）采用透平膨胀机，为单级结构，轴承采用固体润滑。
3.根据权利要求1所述的一种电厂压缩空气储能系统，其特征在于：膨胀机（5）入口处设置有80-200目的金属过滤网。
4.根据权利要求1所述的一种电厂压缩空气储能系统，其特征在于：发电机（6）为同步交流三相发电机，采用晶闸管自励恒压励磁方式，机端电压为电厂厂用电母线电压；出口断路器（7）采用真空断路器。
5.根据权利要求1所述的一种电厂压缩空气储能系统，其特征在于：仪用储气罐（2）和检修储气罐（4）的进口管道和出口管道上均安装有阀门。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：该方法为：通过启动或停运仪用空气压缩机/检修空气压缩机/膨胀发电机，实现耗电储能和发电释能：耗电储能阶段，启动仪用空气压缩机/检修空气压缩机，将大气压缩后储存至仪用储气罐/检修储气罐，当储气罐压力达额定值时停止；发电释能阶段，启动膨胀机带动发电机工作，当储气罐压力低于设定值时停止。
7.根据权利要求6所述的一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：耗电储能阶段：或同时启动仪用空气压缩机和检修空气压缩机。
8.根据权利要求6所述的一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：耗电储能阶段：启动仪用空气压缩机，当罐内压力提升至仪用储气罐额定压力P ye 时，关闭仪用储气罐进口阀门，停运仪用空气压缩机。
9.根据权利要求6所述的一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：耗电储能阶段：启动检修空气压缩机，当罐内压力提升至检修储气罐额定压力P je 时，关闭检修储气罐进口阀门，停运检修空气压缩机。
10.根据权利要求6所述的一种电厂压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：发电释能阶段：先开启检修储气罐出口阀门，启动膨胀机带动发电机达到额定转速，通过出口断路器并入电厂厂用电母线，向厂用电母线供电，当检修储气罐压力下降低于检修储气罐额定压力P je 的20%后，开启仪用储气罐出口阀门，关闭检修储气罐出口阀门；当仪用储气罐压力下降低于仪用储气罐压力P ye 的60%后，关闭仪用储气罐出口阀门；将膨胀发电机功率降为0后，断开发电机出口断路器，停止膨胀发电机运行。
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