CN113565590B - 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统 - Google Patents

压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113565590B
CN113565590B CN202110676451.7A CN202110676451A CN113565590B CN 113565590 B CN113565590 B CN 113565590B CN 202110676451 A CN202110676451 A CN 202110676451A CN 113565590 B CN113565590 B CN 113565590B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
coal
turbine unit
energy storage
storage device
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
Application number
CN202110676451.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113565590A (zh
Inventor
侯明军
翟璇
张小波
杨佐卫
罗方
范立华
李志明
张文挺
黄正敏
安宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Original Assignee
DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DEC Dongfang Turbine Co Ltd filed Critical DEC Dongfang Turbine Co Ltd
Priority to CN202110676451.7A priority Critical patent/CN113565590B/zh
Publication of CN113565590A publication Critical patent/CN113565590A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113565590B publication Critical patent/CN113565590B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • 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
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01D13/02—Working-fluid interconnection of machines or engines
    • 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
    • F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
    • 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
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • 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
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/006—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for driven by steam engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/10—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use
    • F04B37/12—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use to obtain high pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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

本发明涉及发电技术领域，具体公开了压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，包括燃煤发电子系统、与燃煤发电子系统连接的压缩空气储能子系统；所述压缩空气储能子系统包括依次同轴连接的汽轮机单元三、空气压缩机系统、与空气压缩系统连接的间冷系统、与间冷系统连接的储能系统、与储能系统连接的加热系统、与加热系统连接的空气透平系统、以及与空气透平系统连接的发电机一；所述汽轮机单元三与燃煤发电子系统连接。本发明保证了锅炉的稳定安全运行和汽轮机的低负荷运行，还回收的多余的能量，满足系统宽负荷、深度调峰、负荷需求响应快的运行要求。

Description

压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统
技术领域
本发明涉及发电技术领域，更具体地讲，涉及一种压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统。
背景技术
目前，我国燃煤机组装机容量约770GW，在我国能源结构中占比较大，占据火力发电的主导地位。2020年国家能源局发文要求国内所有火电企业要承担的非水可再生能源发电量配额，需占火电发电量的15%以上。同时，随着能源结构优化级环境保护要求的提高，火电机组需要进一步提升调峰性能并提效节能减排，以适应新能源接入电网的要求。
常规燃煤机组配套的锅炉在低负荷运行时，存在燃烧器无法稳定燃烧、烟气温度低脱硝设备无法正常投入运行和过热蒸汽和再热蒸汽参数下降导致汽水侧运行安全等问题。同时，燃煤锅炉对负荷请求响应较慢，影响火电机组的灵活性。
常规燃煤火电机组在低负荷运行时，为了保证锅炉安全稳定运行，多余蒸汽将通过旁路进入凝汽器冷器，造成能量的浪费，同时锅炉部分负荷运行效率低，增加系统煤耗，不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统；耦合压缩空气储能系统，采用汽轮机驱动压缩机，回收原先经旁路浪费的蒸汽，既保证了锅炉的稳定安全运行和汽轮机的低负荷运行，还回收的多余的能量，满足系统宽负荷、深度调峰、负荷需求响应快的运行要求。
本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，包括燃煤发电子系统、与燃煤发电子系统连接的压缩空气储能子系统；
所述压缩空气储能子系统包括依次同轴连接的汽轮机单元三、空气压缩机系统、与空气压缩系统连接的间冷系统、与间冷系统连接的储能系统、与储能系统连接的加热系统、与加热系统连接的空气透平系统、以及与空气透平系统连接的发电机一；所述汽轮机单元三与燃煤发电子系统连接。
在一些可能的实施方式中，所述空气压缩系统包括依次与汽轮机单元三连接的空气压缩机单元一、空气压缩机单元二；所述空气压缩机单元二9与间冷系统连接；
所述间冷系统包括与空气压缩机单元一连接的间冷器一、与空气压缩机单元二连接的间冷器二。
在一些可能的实施方式中，所述储能系统包括分别与间冷器一和间冷器二连接的储冷装置、分别与间冷器一和间冷器二连接的储热装置、以及与间冷器二连接的储气装置；所述储冷装置、储热装置、储气装置分别与加热系统连接。
在一些可能的实施方式中，所述间冷器二与储气单元之间设置有减压阀。
在一些可能的实施方式中，所述加热系统包括分别与储冷装置、储热装置、储气装置连接的加热器一、以及分别与储冷装置、储热装置、储气装置连接的加热器二；加热器一和加热器二相互连接。
在一些可能的实施方式中，所述储气装置与加热器一之间设置有节流阀。
在一些可能的实施方式中，所述空气透平系统包括同轴连接的空气透平单元一、空气透平单元二；所述空气透平单元一分别与加热器一、加热器二连接；所述加热器二还与空气透平单元二连接。
在一些可能的实施方式中，所述燃煤发电子系统包括锅炉、通过蒸汽管路与锅炉连接的汽轮机单元一、与汽轮机单元一同轴连接且通过蒸汽管路与锅炉连接的汽轮机单元二、与汽轮机单元一同轴连接的发电机；所述汽轮机单元三、汽轮机单元二还通过给水管路与锅炉连接；所述给水管路上依次安装有凝汽器、给水泵；所述凝汽器设置在给水泵与锅炉之间。
在一些可能的实施方式中，所述蒸汽管路包括一端与与锅炉输出端连接的主蒸汽管路、一端与汽轮机单元三连接且另外一端与主蒸汽管路连接的管道一、一端与汽轮机单元一连接且另外一端与主蒸汽管路连接连接的管道二；在所述管道一上设置有旁路阀；在所述管道二上设置有进气阀。
在一些可能的实施方式中，所述锅炉与汽轮机单元二之间还设置有再热蒸汽管路；所述汽轮机单元一与锅炉之间还设置有再热冷段管路。
在使用时：
锅炉产生的高温高压蒸汽经阀门依次进入汽轮机单元一和汽轮机单元一进行膨胀做功，驱动发电机二进行发电，膨胀做功后的蒸汽进入凝汽器冷凝降温后，由给水泵将其输送到锅炉，在锅炉内利用外部燃料将水加热蒸发成所需的高温高压蒸汽，如此往复循环，实现不间断的发电。
在储能时，燃煤机组多余蒸汽进入汽轮机单元三膨胀做功，驱动空气压缩机单元一和空气压缩机单元二，将环境中的空气压缩成高压气体并存储在储气装置中，空气压缩机单元间采用间冷技术，利用储冷装置中的介质流过间冷器一和间冷器二将压缩后空气携带的热量置换出来并存储于储热装置，构成简单的储能循环；
在释能时，储气装置中的高压空气与储热装置的介质通过加热器一、加热器二加热进入空气透平单元一和空气透平单元二的空气温度，高温高压的空气经空气透平单元膨胀做功驱动发电机一，做功后的空气温度与环境温度相当，排入大气，构成简单的释能循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中的锅炉与燃煤发电子系统和压缩空气储能子系统连接；实现解耦，方便机组检修维护，实现停机不停炉；
本发明中锅炉在保证安全稳定运行的工况下，通过管路阀门协调控制，可实现燃煤发电子系统的较低负荷运行，通过压缩空气储能子系统回收多余蒸汽能量，并将这部分能量根据需求用于电网调频、调峰或用电；
本发明中压缩空气储能子系统、燃煤发电子系统可单独或一起调峰调频，满足电网深度调峰调频、负荷需求响应快的要求；
本发明中压缩空气储能子系统在释能阶段不受燃煤机组的影响，机组负荷相应相应速度快，有效提高了系统的灵活性；
本发明中压缩空气储能子系统根据系统热力参数，可选取水、导热油等作为储热储冷介质，充分回收和利用压缩热，提高系统工作效率；
本发明中利用阀门控制管理，实现常规燃煤机组和压缩空气储能系统的负荷分配和深度调峰需求。
附图说明
图1为本发明中实施例1的连接关系示意图；
图2为本发明中实施例2的连接关系示意图；
其中：1、锅炉；2、汽轮机单元一；3、汽轮机单元二；4、发电机二；5、凝汽器；6、给水泵；7、汽轮机单元三；8、空气压缩机单元一；9、空气压缩机单元二；10、间冷器一；11、间冷器二；12、储气装置；13、储热装置；14、储冷装置；15、加热器一；16、加热器二；17、空气透平单元一；18、空气透平单元二；19、发电机一；f1、旁路阀；f2、进气阀；f3、减压阀；f4、节流阀。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的附图中，需要理解的是，不具有相互替代性的不同技术特征显示在同一附图，仅是为了便于简化附图说明及减少附图数量，而不是指示或暗示参照所述附图进行描述的实施例包含所述附图中的所有技术特征，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示，
压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，包括燃煤发电子系统、与燃煤发电子系统连接的压缩空气储能子系统；
所述压缩空气储能子系统包括依次同轴连接的汽轮机单元三7、空气压缩机系统、与空气压缩系统连接的间冷系统、与间冷系统连接的储能系统、与储能系统连接的加热系统、加热系统连接的空气透平系统、以及与空气透平系统连接的发电机一19；所述汽轮机单元三与燃煤发电子系统连接。
优选的，燃煤发电子系统的负荷变化范围为5%-100%，容量覆盖5MW-1000MW。
在一些可能的实施方式中，所述空气压缩系统包括依次与汽轮机单元三7连接的空气压缩机单元一8、空气压缩机单元二9；所述空气压缩机单元二9与间冷系统连接；
汽轮机单元三7、空气压缩机单元一8、空气压缩机单元二9同轴连接；
所述间冷系统包括与空气压缩机单元一8连接的间冷器一10、与空气压缩机单元二9连接的间冷器二11。
优选的，汽轮机单元三7直驱空气压缩机系统，根据配套容量，汽轮机单元三7可选径流式或轴流式，空气压缩机系统可选离心式或轴流式，机组转速≥3000rpm。
在一些可能的实施方式中，所述储能系统包括分别与间冷器一10和间冷器二11连接的储冷装置14、分别与间冷器一10和间冷器二11连接的储热装置13、以及与间冷器二11连接的储气装置12；所述储冷装置14、储热装置13、储气装置12分别与加热系统连接。
优选的，本发明中储热装置13、储冷装置14中的介质可以为水、导热油；
在使用时，根据系统热力参数，可选取水、导热油等作为储热装置13、储冷装置14的介质，充分回收和利用压缩热，提高系统效率。
在一些可能的实施方式中，所述间冷器二11与储气单元之间设置有减压阀f3
在一些可能的实施方式中，所述加热系统包括分别与储冷装置14、储热装置13、储气装置12连接的加热器一15、以及分别与储冷装置14、储热装置13、储气装置12连接的加热器二16；加热器一15和加热器二16相互连接。
在一些可能的实施方式中，所述储气装置12与加热器一15之间设置有节流阀f4。
在一些可能的实施方式中，所述空气透平系统包括同轴连接的空气透平单元一17、空气透平单元二18；所述空气透平单元一17分别与加热器一15、加热器二16连接；所述加热器二16还与空气透平单元二18连接。
所述空气透平单元一17、空气透平单元二18、发电机一19依次同轴连接。
在一些可能的实施方式中，所述燃煤发电子系统包括锅炉1、通过蒸汽管路与锅炉1连接的汽轮机单元一2、与汽轮机单元一2同轴连接的汽轮机单元二3、与汽轮机单元一2同轴连接的发电机；所述汽轮机单元三7、汽轮机单元二3还通过给水管路与锅炉1连接；所述给水管路上依次安装有凝汽器5、给水泵6；所述凝汽器5设置在给水泵6与锅炉1之间。
在一些可能的实施方式中，所述蒸汽管路包括一端与与锅炉1输出端连接的主蒸汽管路、一端与汽轮机单元三7连接且另外一端与主蒸汽管路连接的管道一、一端与汽轮机单元一2连接且另外一端与主蒸汽管路连接连接的管道二；在所述管道一上设置有旁路阀f1；在所述管道二上设置有进气阀f2。
在一些可能的实施方式中，所述锅炉1与汽轮机单元二3之间还设置有再热蒸汽管路；所述汽轮机单元一2与锅炉1之间还设置有再热冷段管路。
在使用时：
锅炉1产生的高温高压蒸汽经进气阀f2依次进入汽轮机单元一2和汽轮机单元二3进行膨胀做功，驱动发电机二4进行发电，膨胀做功后的蒸汽进入凝汽器5冷凝降温后，由给水泵6将其输送到锅炉1，在锅炉1内利用外部燃料将水加热蒸发成所需的高温高压蒸汽，如此往复循环，实现不间断的发电。
在储能时，燃煤机组多余蒸汽进入汽轮机单元三7膨胀做功，驱动空气压缩机单元一8和空气压缩机单元二9，将环境中的空气压缩成高压气体并存储在储气装置12中，空气压缩机单元一8和空气压缩机单元二9采用间冷技术，利用储冷装置14中的介质流过间冷器一10和间冷器二11将压缩后空气携带的热量置换出来并存储于储热装置13，构成简单的储能循环；
在释能时，储气装置12中的高压空气与储热装置13的介质通过加热器一15、加热器二16加热进入空气透平单元一17和空气透平单元二18的空气温度，高温高压的空气经空气透平单元一17和空气透平单元二18膨胀做功驱动发电机一19，做功后的空气温度与环境温度相当，排入大气，构成简单的释能循环。
本发明中压缩空气储能子系统和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，拓宽了燃煤机组的负荷变化范围，有效解决了燃煤锅炉1在低负荷运行时燃烧器无法稳定燃烧、烟气温度低脱硝设备无法正常投入运行和过热蒸汽和再热蒸汽参数下降导致汽水侧运行安全等问题，减小燃煤锅炉1对负荷请求响应的影响，从而提高火电机组的灵活性。
特别地，本发明能够快速响应电网负荷变化需求，在较低负荷运行时可实现调相功能。同时并联运行的压缩空气储能子系统的汽轮机，使整个系统可实现工业和供热用气的需求的不间断，每个子系统可实现停机维护维修，而不影响电力生产的需求。
进一步，本发明能够根据燃煤机组负荷变化，通过管道阀门协调管理，利用压缩空气储能子系统回收多于蒸汽能量。同时本发明采用轮机单元三驱动空气压缩机系统，增大空气储能容量，回收的能量在释能阶段用于厂用电、电网调频调峰等其他用途，取得较大的经济效益，提拱了一种常规燃煤火力发电技术和新能源发电技术综合应用的新思路。
实例1：
如图1所示：
压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，包括燃煤发电子系统、与燃煤发电子系统连接的压缩空气储能子系统；
所述压缩空气储能子系统包括依次同轴连接的汽轮机单元三7、空气压缩机系统、与空气压缩系统连接的间冷系统、与间冷系统连接的储能系统、与储能系统连接的加热系统、以及与加热系统连接的空气透平系统；所述汽轮机单元三与燃煤发电子系统连接。
优选的，燃煤发电子系统的负荷变化范围为5%-100%，容量覆盖5MW-1000MW。
在一些可能的实施方式中，所述空气压缩系统包括依次与汽轮机单元三7连接的空气压缩机单元一8、空气压缩机单元二9；所述空气压缩机单元二9与间冷系统连接；
所述间冷系统包括与空气压缩机单元一8连接的间冷器一10、与空气压缩机单元二9连接的间冷器二11。
优选的，汽轮机单元三7直驱空气压缩机系统，根据配套容量，汽轮机单元三7可选径流式或轴流式，空气压缩机系统可选离心式或轴流式，机组转速≥3000rpm。
在一些可能的实施方式中，所述储能系统包括分别与间冷器一10和间冷器二11连接的储冷装置14、分别与间冷器一10和间冷器二11连接的储热装置13、以及与间冷器二11连接的储气装置12；所述储冷装置14、储热装置13、储气装置12分别与加热系统连接。
优选的，本发明中储热装置13、储冷装置14中的介质可以为水、导热油；
在使用时，根据系统热力参数，可选取水、导热油等作为储热装置13、储冷装置14的介质，充分回收和利用压缩热，提高系统效率。
在一些可能的实施方式中，所述间冷器二11与储气单元之间设置有减压阀f3。
在一些可能的实施方式中，所述加热系统包括分别与储冷装置14、储热装置13、储气装置12连接的加热器一15、以及分别与储冷装置14、储热装置13、储气装置12连接的加热器二16；加热器一15和加热器二16相互连接。
在一些可能的实施方式中，所述储气装置12与加热器一15之间设置有节流阀f4。
在一些可能的实施方式中，所述空气透平系统包括同轴连接的空气透平单元一17、空气透平单元二18；所述空气透平单元一17分别与加热器一15、加热器二16连接；所述加热器二16还与空气透平单元二18连接。
在一些可能的实施方式中，所述燃煤发电子系统包括锅炉1、通过蒸汽管路与锅炉1连接的汽轮机单元一2、与汽轮机单元一2同轴连接的汽轮机单元二3、与汽轮机单元一2同轴连接的发电机；所述汽轮机单元三7、汽轮机单元二3还通过给水管路与锅炉1连接；所述给水管路上依次安装有凝汽器5、给水泵6；所述凝汽器5设置在给水泵6与锅炉1之间。
在一些可能的实施方式中，所述蒸汽管路包括一端与与锅炉1输出端连接的主蒸汽管路、一端与汽轮机单元三7连接且另外一端与主蒸汽管路连接的管道一、一端与汽轮机单元一2连接且另外一端与主蒸汽管路连接连接的管道二；在所述管道一上设置有旁路阀f1；在所述管道二上设置有进气阀f2；所述汽轮机单元一2和汽轮机单元二3之间设置有连接管道。
在储能时，燃煤发电子系统多余蒸汽进入汽轮机单元三7膨胀做功，驱动空气压缩机单元一8和空气压缩机单元二9，将环境中的空气压缩成高压气体流过减压阀f3后存储在储气装置12中，空气压缩机系统和间采用间冷技术，利用储冷装置14中的介质流过间冷器一10和间冷器二11将压缩后空气携带的热量置换出来并存储于储热装置13，构成简单的储能循环；
释能时，储气装置12中的高压空气经节流阀f4节流减压稳压后与储热装置13的介质通过加热器一15、加热器二16加热进入空气透平单元一17和空气透平单元二18的空气温度，高温高压的空气经空气透平单元一17和空气透平单元二18膨胀做功驱动发电机一19，做功后的空气温度与环境温度相当，排入大气，构成简单的释能循环。
锅炉1产生的高温高压蒸汽可以随需求自动分配给燃煤发电子系统和压缩空气储能子系统。
当燃煤发电子系统较低负荷运行调频调峰时，通过旁路阀f1将多余蒸汽分配给压缩空气储能子系统，压缩空气储能子系统在此过程进行储能。
当电网有负荷需求时，因锅炉1涉及煤粉燃烧、工质换热等过程，惯性大，对负荷请求响应较慢，通过压缩空气储能子系统的释能则可快速响应负荷变化需求，有效提高整个系统运行的灵活性。
可选地，此系统中的燃煤发电子系统和压缩空气储能子系统可根据实际情况单独或并联同时运行。单独运行时，可满足其中某一子系统中设备维护维修时，不影响整个系统的电力生产，真正实现停机不停炉；并联运行时，二者相互补充，满足电网对负荷变化响应快、深度调峰调频的需求。
实施例2：
如图2所示，
本实施例与实施例1的区别在于；锅炉1与汽轮机单元二3之间设置了再热蒸汽管路；汽轮机单元一2与锅炉1之间还设置了再热冷段管路，取消了汽轮机单元一2与汽轮机单元二3之间的连接管道。
本实施例增加了再热冷段管路和再热蒸汽管路，燃煤发电子系统在低负荷运行时，可通过压缩空气储能子系统中的汽轮机单元三7来承担工业用汽和供热用汽的任务，有效保障系统低负荷、调频调峰运行时工业用气和供热用汽。
本实施例其他部分与实施例1相同，故不再详细描述。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，包括燃煤发电子系统、与燃煤发电子系统连接的压缩空气储能子系统；
所述压缩空气储能子系统包括依次同轴连接的汽轮机单元三、空气压缩机系统、与空气压缩系统连接的间冷系统、与间冷系统连接的储能系统、与储能系统连接的加热系统、与加热系统连接的空气透平系统、以及与空气透平系统连接的发电机一；所述汽轮机单元三与燃煤发电子系统连接；燃煤发电子系统的负荷变化范围为5%-100%，容量覆盖5MW-1000MW；
所述燃煤发电子系统包括锅炉、通过蒸汽管路与锅炉连接的汽轮机单元一、与汽轮机单元一同轴连接的汽轮机单元二、与汽轮机单元一同轴连接的发电机二；所述汽轮机单元三、汽轮机单元二还通过给水管路与锅炉连接；
所述锅炉与汽轮机单元二之间还设置有再热蒸汽管路；所述汽轮机单元一与锅炉之间还设置有再热冷段管路；
所述蒸汽管路包括一端与与锅炉输出端连接的主蒸汽管路、一端与汽轮机单元三连接且另外一端与主蒸汽管路连接的管道一、一端与汽轮机单元一连接且另外一端与主蒸汽管路连接连接的管道二；在所述管道一上设置有旁路阀；在所述管道二上设置有进气阀。
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述空气压缩系统包括依次与汽轮机单元三连接的空气压缩机单元一、空气压缩机单元二；所述空气压缩机单元二与间冷系统连接；
所述间冷系统包括与空气压缩机单元一连接的间冷器一、与空气压缩机单元二连接的间冷器二。
3.根据权利要求2所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述储能系统包括分别与间冷器一和间冷器二连接的储冷装置、分别与间冷器一和间冷器二连接的储热装置、以及与间冷器二连接的储气装置；所述储冷装置、储热装置、储气装置分别与加热系统连接。
4.根据权利要求3所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述间冷器二与储气单元之间设置有减压阀。
5.根据权利要求4所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述加热系统包括分别与储冷装置、储热装置、储气装置连接的加热器一、以及分别与储冷装置、储热装置、储气装置连接的加热器二；加热器一和加热器二相互连接。
6.根据权利要求5所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述储气装置与加热器一之间设置有节流阀。
7.根据权利要求6所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述空气透平系统包括同轴连接的空气透平单元一、空气透平单元二；所述空气透平单元一分别与加热器一、加热器二连接；所述加热器二还与空气透平单元二连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统，其特征在于，所述给水管路上依次安装有凝汽器、给水泵；所述凝汽器设置在给水泵与锅炉之间。
CN202110676451.7A 2021-06-18 2021-06-18 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统 Active CN113565590B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110676451.7A CN113565590B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110676451.7A CN113565590B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113565590A CN113565590A (zh) 2021-10-29
CN113565590B true CN113565590B (zh) 2023-07-21

Family

ID=78162341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110676451.7A Active CN113565590B (zh) 2021-06-18 2021-06-18 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113565590B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114856735B (zh) * 2022-04-25 2023-11-17 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种基于压缩空气储能的空气透平耦合燃气轮机发电系统
CN114991895B (zh) * 2022-05-30 2023-04-28 华能国际电力股份有限公司 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109681279A (zh) * 2019-01-25 2019-04-26 西安热工研究院有限公司 一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法
CN211903494U (zh) * 2019-12-19 2020-11-10 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种耦合燃煤发电机组汽水系统的液化空气储能发电系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080178601A1 (en) * 2007-01-25 2008-07-31 Michael Nakhamkin Power augmentation of combustion turbines with compressed air energy storage and additional expander with airflow extraction and injection thereof upstream of combustors
CN109854313B (zh) * 2019-03-11 2020-03-24 西安交通大学 一种灵活燃煤发电系统及运行方法
CN111075671B (zh) * 2019-11-26 2022-05-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种耦合集成太阳能、超临界二氧化碳和压缩空气储能的发电系统
CN212406821U (zh) * 2020-09-29 2021-01-26 西安热工研究院有限公司 基于低压缸零出力技术的汽驱液态压缩空气储能调峰系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109681279A (zh) * 2019-01-25 2019-04-26 西安热工研究院有限公司 一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法
CN211903494U (zh) * 2019-12-19 2020-11-10 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种耦合燃煤发电机组汽水系统的液化空气储能发电系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113565590A (zh) 2021-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109854313B (zh) 一种灵活燃煤发电系统及运行方法
CN109184812B (zh) 基于两回路锅炉的核能耦合化学能发电的系统和方法
CN113565590B (zh) 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统
CN109681279B (zh) 一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法
CN112627912A (zh) 一种火电厂汽驱供应压缩空气的节能系统
CN216518291U (zh) 一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统
CN111396154A (zh) 一种附加超临界二氧化碳循环的燃煤发电机组热力系统
KR102545283B1 (ko) 이산화탄소 압축 저장 시스템을 활용한 원자력 부하대응 발전 시스템
CN113175426A (zh) 一种先进液化压缩空气储能调峰系统及方法
CN114810243B (zh) 一种锅炉烟气耦合压缩空气储能的燃煤发电系统及运行方法
CN114991895B (zh) 一种耦合压缩空气储能的燃煤发电机组及其运行方法
CN110953069A (zh) 一种燃机电站多能耦合发电系统
Nyanda et al. Viability Analysis of Ubungo II Gas Power Plant Efficiency Improvement Using Co-generation System
KR20160023371A (ko) 선박의 폐열을 이용한 전력 생산 장치 및 방법
KR102546449B1 (ko) 열에너지 저장 시스템을 활용한 원자력 부하대응 발전 시스템
Jericha et al. Combined cycle enhancement
CN114526473B (zh) 基于炉水冷却器的深度调峰供热系统及热电解耦控制方法
CN219974615U (zh) 一种工业发电用内燃机缸套水冷却提升系统
CN221195146U (zh) 一种基于压缩空气储能的燃煤电站深度调峰发电系统
CN219492354U (zh) 一种耦合工业抽汽提高压缩空气储能电站效率的系统
CN217421298U (zh) 基于沙子储热的火电机组系统
EP2542763B1 (en) Power generation assembly and method
CN118481765A (zh) 一种耦合压缩空气储能装置的燃煤火电机组系统
Ji et al. Performance and Operation Strategy Analysis of BEST Cycle 1000MW Double Reheat unit under Different Operating Conditions
JP3794724B2 (ja) ガス化複合発電設備

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