CN116378792A - 基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统及运行方法,包括压缩机压缩空气储能单元、双罐式近等温压缩空气储能单元、太阳能熔盐储能单元以及膨胀发电机组;压缩机压缩空气储能单元和双罐式近等温压缩空气储能单元用于压缩空气储能;太阳能熔盐储能单元用于高效集热并加热近等温压缩后的空气,从而提高近等温压缩空气的能量密度;膨胀发电机组用于高温高压空气膨胀作功发电;本发明将废旧电厂的空闲资源进行了利用,根据废旧电厂各设备承压能力不同,将各设备改造为了低中高三类压强容器,引入双罐近等温压缩装置,使得高压强容器得到了充分的利用,为未来废旧电厂的改造提供了技术方向。
Description
技术领域
本发明属于物理储能技术领域,具体涉及一种基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统及运行方法。
背景技术
煤电机组改造升级是提高电煤利用效率、减少电煤消耗、促进清洁能源消纳的重要手段。近些年随着众多大容量、高参数煤电机组和新能源发电机组的建成,众多小容量煤电机组都将被淘汰,但据统计这些煤电机组平均服役时间仅为12年,这将造成废旧火电厂设备的闲置与浪费。除此之外,随着新能源总装机量的快速提升,如何解决新能源发电过程中不稳定、间歇等问题成为了新能源大规模利用的重点问题。
等温压缩空气储能技术是采用特定的控温手段(液体活塞、喷雾等),使得在压缩空气的过程中空气的温度变化控制在很小的一个范围里,从而实现近等温压缩过程。等温压缩空气储能技术不依赖化石燃料、压缩耗功少、结构简单、效率高。但其气体在膨胀前温度近乎等于环境温度,能量密度低。
发明内容
为了解决废旧火电厂设备闲置浪费的问题,本发明的目的在于提供一种基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统及运行方法,整个系统通过将废旧电厂的汽包、水冷壁、一次加热回路等高压容器改造为高压储气容器(承压18Mpa),将废旧电厂的再热回路等中压容器改造成中压储气容器(承压3.9Mpa),将废旧电厂的乏汽回路等低压容器改造成低压储气容器(承压1Mpa),从而充分利用了废旧电厂闲置的设备。此外,通过利用废旧电厂的空余土地可以建立太阳能熔盐储能系统从而与近等温压缩空气系统相耦合从而解决近等温压缩空气系统储能密度低的问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,包括多级压缩空气储能单元、太阳能熔盐储能单元以及膨胀发电机组;多级压缩空气储能单元中每一级压缩空气储能单元设置有储气容器和蓄热器,蓄热器的热侧连接压缩装置和储气容器,蓄热器的冷侧连接储气容器和膨胀发电机组,所述储气容器采用与其工作压力对应的废旧火电厂压力容器及管道;最高一级压力的压缩空气储能单元设置双罐近等温压缩装置作为压缩动力;多级压缩空气储能单元的压缩空气出口连接膨胀发电机组的工质入口,膨胀发电机组包括低压膨胀机、中压膨胀机和高压膨胀机组,低压膨胀机、中压膨胀机和高压膨胀机组均连接发电机;低压膨胀机、中压膨胀机以及高压膨胀机组的工质出口连接太阳能熔盐储能单元的热量回收入口,高压膨胀机组中设置多个高压膨胀机,高压膨胀机间设置熔盐换热器,熔盐换热器的热侧连接太阳能熔盐储能单元,熔盐换热器的冷侧连接高压膨胀机。
多级压缩空气储能单元包括压缩机压缩空气储能单元、双罐式近等温压缩空气储能单元,压缩机压缩空气储能单元包括低压压缩机、第一蓄热器、低压储气容器、中压压缩机、第二蓄热器以及中压储气容器,低压压缩机的进气口连通大气,低压压缩机、第一蓄热器的热端、低压储气容器、中压压缩机、第二蓄热器的热端、中压储气容器、双罐式近等温压缩空气储能单元以及高压储气容器依次连通,高压储气容器的出口、第一蓄热器的冷端以及第二蓄热器的冷端依次连通;第一蓄热器的冷端入口和出口分别对应连接低压储气容器的出口和低压膨胀机的工质入口,第二蓄热器的冷端入口和出口分别对应连接中压储气容器的出口和中压膨胀机的工质入口。
太阳能熔盐储能单元包括太阳能集热器、高温熔盐储罐、第一熔盐换热器、第二熔盐换热器、低温熔盐储罐;太阳能集热器、高温熔盐储罐、第一熔盐换热器热端以及低温熔盐储罐依次连接,太阳能集热器、第二熔盐换热器以及低温熔盐储罐依次连接;低温熔盐储罐出口连接太阳能集热器入口;第一熔盐换热器和第二熔盐换热器的热端出口连接低温熔盐储罐的顶部;高压膨胀机组包括第一高压膨胀机、第二高压膨胀机和第三高压膨胀机;第一高压膨胀机的工质入口作为高压膨胀机组的工质入口连通多级压缩空气储能单元的出口;第一高压膨胀机、第一熔盐换热器冷端、第二高压膨胀机、第二熔盐换热器冷端、第三高压膨胀机以及低温熔盐储罐的进气口依次连接,低温熔盐储罐的进气口作为膨胀机组空气做功后的热量回收入口。
低温熔盐储罐中设置隔热层,所述隔热层包括三层隔热材料,每层隔热材料厚度为100-150mm,第一隔热材料与第三隔热材料相距400-500mm,中间的第二隔热材料则是呈波浪形设置,每个最小波浪单元近似一个半椭圆,半椭圆的三个顶点分别与第一或第三隔热材料相交,中间空余空间则充满空气;低温熔盐储罐顶部设置锥形导流片,锥形导流片上沿圆周方向开设多个圆孔,靠近,锥形导流片中心轴的两圈圆孔半径相同,其余往锥形导流片外一圈,圆孔半径增大1.5倍;低温熔盐储罐里换热管道采用蛇形管。
低压储气容器承压1MPa,由废旧火电厂的中压加热器蒸汽侧空间及相关抽汽疏水管道、除氧器及其相关系统管道、辅助蒸汽系统设备管道、连排及其相关系统管道、锅炉房工业水管道、闭式水系统管道、原有压缩空气系统管道、汽机本体汽封管道、汽机本体疏放水管道和循环水管道改造而成,通过加装阀门和管道将各低压容器串联,封堵多余出口而改造为低压储气容器。
中压储气容器承压3.9MPa,由废旧火电厂的再热器系统、再热冷段管道、高压加热器汽侧空间及相关抽汽疏水管道、低压加热器水侧空间、凝结水管道、锅炉燃油系统管道改造而成,将减温器与高压缸出口之间阀门关闭,再热器蒸汽管道和中压缸之间加装阀门,炉顶上部出口集箱与屏式再热器进口集箱之间接入连接管通往高压加热器汽侧空间及相关抽汽疏水管道等中压容器从而改造成中压储气容器。
高压储气容器承压18Mpa由废旧火电厂的省煤器系统、锅筒、水冷系统、过热器、高压加热器水侧空间、主给水管道、主蒸汽管道、锅炉汽包连接高压管道改造而成,整个改造过程不用拆分各系统设备管道,可以通过控制已有阀门的开关和加装阀门与管道将各系统转化为高压储气容器;将主蒸汽管道与汽轮机高压缸之间阀门关闭,将锅炉左侧单路与省煤器进口集箱之间的止回阀、电动闸阀所在段加装三通管,与主给水管道等高压容器连接,封堵多余出口而改造为高压储气容器。
双罐式近等温压缩空气储能单元包括高压储气容器和双罐近等温压缩装置,双罐近等温压缩装置包括第一高压水气罐、第二高压水气罐以及水泵,第一高压水气罐和第二高压水气罐并联,第一高压水气罐和第二高压水气罐顶部与中压储气容器的第一出气管道连通,第一高压水气罐和第二高压水气罐的顶部与高压储气容器的进气管道连通,第一高压水气罐和第二高压水气罐的底部由水泵及液体输送管道连通;在预置阶段,双罐式近等温压缩空气储能单元中第一高压水气罐和第二高压水气罐的液面保持一致。
本发明基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统的运行方法,压缩机压缩空气储能单元和双罐式近等温压缩空气储能单元设置蓄热器和双罐近等温压缩装置,将压缩空气的热能和压力能进行解耦,分开储存,将空气压缩后的压力能储存在各对应的储气容器中,热能储存在蓄热器中,太阳能熔盐储能单元将低温熔盐加热至高温并储存;在系统释能时,从压缩空气分别流经蓄热器加热升温,然后分别进入低压膨胀机、中压膨胀机以及高压膨胀机组做功发电,做功后的空气进入低温熔盐罐中对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气。
从低压储气容器和中压储气容器中出来的压缩空气分别流经第一蓄热器和第二蓄热器加热升温,然后分别进入低压膨胀机和中压膨胀机做功发电,做功后的空气进入低温熔盐罐中对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气;高压储气容器中的气体先进入第一蓄热器和第二蓄热器加热升温,然后进入第一高压膨胀机做功,做功后的空气进入第一熔盐换热器冷端与热端高温熔盐换热,升温至高温高压空气然后进入第二高压膨胀机中膨胀做功发电,做功后的空气进入第二熔盐换热器冷端与热端高温熔盐换热,再次升温至高温状态后,进入第三高压膨胀机做功发电,第三高压膨胀机出来的空气,进入低温熔盐罐中,对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气,完成释能;其中高温熔盐泵将高温熔盐输送至第一熔盐换热器和第二熔盐换热器,换热后的熔盐回到低温熔盐罐进行储存,待阳光充足后可由低温熔盐泵输送至太阳能集热器加热至高温并储存在高温熔盐罐中。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明通过将废旧电厂不同压力等级的压力容器及其附属管道对应改造为储气容器,将废旧电厂的闲置设备重新进行了利用,节省压缩空气储能系统的成本;并且将近等温双罐近等温压缩装置应用于废旧电厂的改造,相比于常用的压缩机,双罐近等温压缩装置作为液体活塞能将气体压缩至超高压的状态,能让废旧电厂闲置的高耐压设备得到更充分的利用;设置蓄热器和双罐近等温压缩装置,能将压缩空气的热能和压力能进行解耦,从而分开储存,使得释能时热能和压力能能够根据需要进行充分使用;将近等温压缩空气储能系统与双罐太阳能熔盐储能系统相耦合,实现了系统的随时启停,利用了太阳能这一清洁能源无需化石燃料,无污染,近等温压缩空气储能系统空气能量密度低的问题也得到了解决。
进一步的,通过将废旧电厂的汽包、水冷壁、一次加热回路等高压容器改造为高压储气容器(承压18Mpa),将废旧电厂的再热回路等中压容器改造成中压储气容器(承压3.9Mpa),将废旧电厂的乏汽回路等低压容器改造成低压储气容器(承压1Mpa),将废旧电厂的闲置设备重新进行了利用,节省压缩空气储能系统的成本;
进一步地,将做功后的余热利用低温熔盐进行回收,能够提高低温熔盐的温度,防止熔盐凝固。
进一步地,低温熔盐储罐的隔热层由三层隔热材料组成,中间的第二隔热材料塑造成波浪形,每个最小波浪单元近似一个半椭圆,半椭圆的三个顶点分别与第一或第三隔热材料相切,中间空余空间则充满空气,极大的增大了传热热阻,增强了低温熔盐储罐的保温性能,并且由一个个半椭圆构成的波浪形隔热材料极大的增强了隔热层的抗压能力。
进一步地,低温熔盐储罐顶部加了一个锥形导流片,其上有圆孔,且沿着径向圆孔越来越大,能使熔盐从上方各处落下的概率接近,从而使得熔盐均匀地从上方落下,防止了位于下方的换热管道的中间部分的管道一直被熔盐所冲刷,延长所述换热管道使用寿命,下方换热管道呈蛇形分布,使得熔盐能够均匀受热,提高换热面积。
附图说明
图1为本发明一种废旧电厂改造的复合储能系统图。
图2为本发明一种低温熔盐储罐结构示意图。
图3为本发明一种低温熔盐储罐剖面示意图。
图4为本发明一种锥形导流片俯视图。
图5为本发明一种低温熔盐储罐隔热层结构示意图。
其中:1-低压压缩机,2-第一蓄热器,3-低压储气容器,4-低压第一出气阀门,5-中压压缩机,6-第二蓄热器,7-中压储气容器,8-中压第一出气阀门,9-第一进气阀门,10-第二进气阀门,11-第一高压水气罐,12-第二高压水气罐,13-水泵,14-第一排气阀门,15-第二排气阀门,16-高压储气容器,17-高压出气阀门,18-第一高压膨胀机,19-第一熔盐换热器,20-第二高压膨胀机,21-第二熔盐换热器,22-第三高压膨胀机,23-低温熔盐储罐,24-低温熔盐泵,25-太阳能集热器,26-高温熔盐储罐,27-高温熔盐泵,28-低压第二出气阀门,29-低压膨胀机,30-中压第二出口阀门,31-中压膨胀机,32-尾气进口,33-低温熔盐出口,34-低温熔盐进口,35-尾气出口,36-锥形导流片,37-换热管,38-隔热层,39-第一隔热材料,40-第二隔热材料,41-第三隔热材料,42-双罐近等温压缩装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明:
请参阅图1,一种废旧电厂改造的复合储能系统,包括用于压缩空气储能的压缩机压缩空气储能单元和双罐式近等温压缩空气储能单元、用于集热并加热压缩空气的太阳能熔盐储能单元以及用于气体膨胀发电的膨胀发电机组;膨胀发电机组包括低压膨胀机29、中压膨胀机31、第一高压膨胀机18、第二高压膨胀机20和第三高压膨胀机22,低压膨胀机29、中压膨胀机31、第一高压膨胀机18、第二高压膨胀机20和第三高压膨胀机22连接发电机;压缩机压缩空气储能单元包括低压压缩机1、第一蓄热器2、低压储气容器3、中压压缩机5、第二蓄热器6、中压储气容器7,低压压缩机1的进气口连通大气,出气口连通第一蓄热器2的热端入口,第一蓄热器2的热端出口连通低压储气容器3的进口,低压储气容器3的第一出口连通中压压缩机5的入口,中压压缩机5的出口连通第二蓄热器6的热端进口,第二蓄热器6的热端出口连通中压储气容器7。
参考图1,双罐式近等温压缩空气储能单元包括高压储气容器16和双罐近等温压缩装置42,双罐近等温压缩装置包括第一高压水气罐11、第二高压水气罐12、水泵13和对应的进排气管路与水泵循环管路;如图1所示,所述的进排气管路包括并联连接两高压水气罐的进气管路和排气管路,进排气管路连接于第一高压水气罐11和第二高压水气罐12的顶部,第一高压水气罐11和第二高压水气罐12对应的进气管路上分别有第一进气阀门9和第二进气阀门10;第一高压水气罐11和第二高压水气罐12对应的排气管路上分别有第一排气阀门14和第二排气阀门15;排气管路连通高压储气容器16入口;水泵极其循环管路连接第一高压水气罐11和第二高压水气罐12的底部。
参考图1,太阳能熔盐储能单元包括太阳能集热器25、高温熔盐储罐26、第一熔盐换热器19、第二熔盐换热器21、低温熔盐储罐23,太阳能集热器25的出口端与高温熔盐储罐26入口端相连,高温熔盐储罐26出口端经高温熔盐泵27与第一熔盐换热器19热端入口相连,第一熔盐换热器19热端出口与低温熔盐储罐23顶部相连,第二熔盐换热器21热端出口与低温熔盐储罐23顶部相连,低温熔盐储罐23出口经低温熔盐泵24与太阳能集热器25的入口相连。
参考图1,低压储气容器3第二出口连通低压第二出气阀门28,低压第二出气阀门28连通第一蓄热器2冷端进口,第一蓄热器2冷端出口连接低压膨胀机29,低压膨胀机29出口尾气通入低温熔盐储罐23进行尾热回收,中压储气容器7第二出口连通中压第二出口阀门30,第二出口阀门30连通第二蓄热器6冷端进口,第二蓄热器6冷端出口连接中压膨胀机31,中压膨胀机31出口尾气通入低温熔盐储罐23进行尾热回收,高压储气容器出口连通高压出气阀门17,高压出气阀门17连通第二蓄热器6和第一蓄热器2后连通第一高压膨胀机18,第一高压膨胀机18出口连接第一熔盐换热器19冷端入口,第一熔盐换热器19冷端出口连通第二高压膨胀机20,第二高压膨胀机20出口连通第二熔盐换热器21冷端入口,第二熔盐换热器21冷端出口连通第三高压膨胀机22,第三高压膨胀机22出口尾气通入低温熔盐储罐23进行尾热回收。
参考图1、图2和图3,低温熔盐储罐23顶部有一锥形带孔的导流片36,导流片上的圆孔随径向越来越大,离圆锥中心轴最近的两圆半径相同,之后离中心轴越远的圆半径相比前一个离中心轴近的圆的半径大1.5倍,用于平均熔盐从上方各处落下的概率,防止位于下方的换热管道的中部一直被熔盐所冲刷,使得换热管道能够更长久的使用。
参考图2、图4和图5,低温熔盐储罐23中的换热管37呈蛇形排列,主要用于尾气余热的回收从而加热低温熔盐防止其凝固,低温熔盐储罐23的外部隔热层38由三层隔热材料组成,包括两侧的第一隔热材料39、第三隔热材料41和中间的波浪形第二隔热材料40,用于增强低温熔盐储罐23的保温性能和保温层的抗压能力。
基于上述的系统,本发明一种废旧电厂改造的复合储能系统,包括以下步骤:
在预置阶段,通过水泵13的调整使两水气罐中的液面保持水平。
在储能阶段,低压压缩机与大气相连,打开低压第一出气阀门4和中压第一出气阀门8,关闭低压第二出气阀门28、中压第二出气阀门30和高压出气阀门17,进排气阀门的开启或关闭则取决于压缩过程。空气经低压压缩机1压缩至低压储气容器3的压力后经第一蓄热器2冷却后进入低压储气容器3,然后进入中压压缩机5被压缩至中压储气容器7的压力后进入中压储气容器7然后进入双罐近等温压缩装置进行进一步压缩。首先第一进气阀门9开启,第二进气阀门10、第一排气阀门14和第二排气阀门15关闭,空气进入第一高压水气罐11,水泵13将第一高压水气罐11的水从底部压入第二高压水气罐12,待第二高压水气罐12中的空气被压缩至高压储气容器16的压力后,打开第二排气阀门15,使高压空气进入高压储气容器16中进行储存,待第二高压水气罐12中的气体高度等于余隙高度后关闭第一进气阀门9和第二排气阀门15,然后开启第二进气阀门10,水泵将第二高压水气罐12的水从底部压入第一高压水气罐11,待第一高压水气罐11中的空气被压缩至高压储气容器16的压力后,打开第一排气阀门14,使高压空气进入高压储气容器16中进行储存,待第一高压水气罐11中的气体高度等于余隙高度后关闭第二进气阀门10和第一排气阀门14,然后开启第一进气阀门9。如此循环直到高压储气容器16中的气体充满,关闭双罐近等温压缩装置42中的所有阀门,双罐近等温压缩装置42停止工作。同理当低压储气容器3和中压储气容器7充满对应压器的空气后关闭所有阀门。太阳能熔盐储能系统中则是低温熔盐储罐23中的熔盐经低温熔盐泵24输送到太阳能集热器25然后进入高温熔盐储罐中进行储存。
在释能阶段,从低压储气容器3和中压储气容器7中出来的压缩空气分别流经第一蓄热器2和第二蓄热器6加热升温,然后分别进入低压膨胀机29和中压膨胀机31做功发电,做功后的空气进入低温熔盐罐23中,对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气,而高压储气容器16中的气体出来后先进入第二蓄热器6和第一蓄热器2加热后进入第一高压膨胀机18做功后再进入第一熔盐换热器19冷端与热端高温熔盐换热,升温至高温高压空气然后进入第二高压膨胀机20中膨胀做功发电,做功后的空气进入第二熔盐换热器21冷端与热端高温熔盐换热,再次升温至高温状态后,进入第三高压膨胀机22做功发电,完成释能。其中高温熔盐泵27将高温熔盐输送至第一熔盐换热器19和第二熔盐换热器21,换热后的熔盐回到低温熔盐罐23进行储存。第三高压膨胀机22出来的空气,进入低温熔盐罐23中,对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气。
本发明将废旧电厂的闲置优良设备进行了改造,通过评估电厂内压力容器强度,利用已有的承压压力管道和压力容器构建近等温压缩空气储能系统,耦合了太阳能熔盐储能系统为近等温压缩后的空气加热解决了近等温压缩空气储能密度低的问题,并且利用蓄热器和双罐近等温压缩装置将压缩空气的热能和压力能进行解耦,从而分开储存,使得释能时热能和压力能能够根据需要进行充分使用。
Claims (10)
1.一种基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,包括多级压缩空气储能单元、太阳能熔盐储能单元以及膨胀发电机组;多级压缩空气储能单元中每一级压缩空气储能单元设置有储气容器和蓄热器,蓄热器的热侧连接压缩装置和储气容器,蓄热器的冷侧连接储气容器和膨胀发电机组,所述储气容器采用与其工作压力对应的废旧火电厂压力容器及管道;最高一级压力的压缩空气储能单元设置双罐近等温压缩装置作为压缩动力;多级压缩空气储能单元的压缩空气出口连接膨胀发电机组的工质入口,膨胀发电机组包括低压膨胀机(29)、中压膨胀机(31)和高压膨胀机组,低压膨胀机(29)、中压膨胀机(31)和高压膨胀机组均连接发电机;低压膨胀机(29)、中压膨胀机(31)以及高压膨胀机组的工质出口连接太阳能熔盐储能单元的热量回收入口,高压膨胀机组中设置多个高压膨胀机,高压膨胀机间设置熔盐换热器,熔盐换热器的热侧连接太阳能熔盐储能单元,熔盐换热器的冷侧连接高压膨胀机。
2.根据权利要求1所述的基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,多级压缩空气储能单元包括压缩机压缩空气储能单元、双罐式近等温压缩空气储能单元,压缩机压缩空气储能单元包括低压压缩机(1)、第一蓄热器(2)、低压储气容器(3)、中压压缩机(5)、第二蓄热器(6)以及中压储气容器(7),低压压缩机(1)的进气口连通大气,低压压缩机(1)、第一蓄热器(2)的热端、低压储气容器(3)、中压压缩机(5)、第二蓄热器(6)的热端、中压储气容器(7)、双罐式近等温压缩空气储能单元以及高压储气容器(16)依次连通,高压储气容器(16)的出口、第一蓄热器(2)的冷端以及第二蓄热器(6)的冷端依次连通;第一蓄热器(2)的冷端入口和出口分别对应连接低压储气容器(3)的出口和低压膨胀机(29)的工质入口,第二蓄热器(6)的冷端入口和出口分别对应连接中压储气容器(7)的出口和中压膨胀机(31)的工质入口。
3.根据权利要求1所述的基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,太阳能熔盐储能单元包括太阳能集热器(25)、高温熔盐储罐(26)、第一熔盐换热器(19)、第二熔盐换热器(21)、低温熔盐储罐(23);太阳能集热器(25)、高温熔盐储罐(26)、第一熔盐换热器(19)热端以及低温熔盐储罐(23)依次连接,太阳能集热器(25)、第二熔盐换热器(21)以及低温熔盐储罐(23)依次连接;低温熔盐储罐(23)出口连接太阳能集热器(25)入口;第一熔盐换热器(19)和第二熔盐换热器(21)的热端出口连接低温熔盐储罐(23)的顶部;高压膨胀机组包括第一高压膨胀机(18)、第二高压膨胀机(20)和第三高压膨胀机(22);第一高压膨胀机(18)的工质入口作为高压膨胀机组的工质入口连通多级压缩空气储能单元的出口;第一高压膨胀机(18)、第一熔盐换热器(19)冷端、第二高压膨胀机(20)、第二熔盐换热器(21)冷端、第三高压膨胀机(22)以及低温熔盐储罐(23)的进气口依次连接,低温熔盐储罐(23)的进气口作为膨胀机组空气做功后的热量回收入口。
4.根据权利要求3所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,低温熔盐储罐(23)中设置隔热层,所述隔热层包括三层隔热材料,每层隔热材料厚度为100-150mm,第一隔热材料(39)与第三隔热材料(41)相距400-500mm,中间的第二隔热材料(40)则是呈波浪形设置,每个最小波浪单元近似一个半椭圆,半椭圆的三个顶点分别与第一或第三隔热材料相交,中间空余空间则充满空气;低温熔盐储罐(23)顶部设置锥形导流片,锥形导流片上沿圆周方向开设多个圆孔,靠近,锥形导流片中心轴的两圈圆孔半径相同,其余往锥形导流片外一圈,圆孔半径增大1.5倍;低温熔盐储罐(23)里换热管道采用蛇形管。
5.根据权利要求1所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,低压储气容器(3)承压1MPa,由废旧火电厂的中压加热器蒸汽侧空间及相关抽汽疏水管道、除氧器及其相关系统管道、辅助蒸汽系统设备管道、连排及其相关系统管道、锅炉房工业水管道、闭式水系统管道、原有压缩空气系统管道、汽机本体汽封管道、汽机本体疏放水管道和循环水管道改造而成,通过加装阀门和管道将各低压容器串联,封堵多余出口而改造为低压储气容器。
6.根据权利要求1所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,中压储气容器(7)承压3.9MPa,由废旧火电厂的再热器系统、再热冷段管道、高压加热器汽侧空间及相关抽汽疏水管道、低压加热器水侧空间、凝结水管道、锅炉燃油系统管道改造而成,将减温器与高压缸出口之间阀门关闭,再热器蒸汽管道和中压缸之间加装阀门,炉顶上部出口集箱与屏式再热器进口集箱之间接入连接管通往高压加热器汽侧空间及抽汽疏水管道改造成中压储气容器。
7.根据权利要求1所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,高压储气容器(16)承压18Mpa由废旧火电厂的省煤器系统、锅筒、水冷系统、过热器、高压加热器水侧空间、主给水管道、主蒸汽管道、锅炉汽包连接高压管道改造而成,通过控制已有阀门的开关和加装阀门与管道将各系统转化为高压储气容器;将主蒸汽管道与汽轮机高压缸之间阀门关闭,将锅炉左侧单路与省煤器进口集箱之间的止回阀、电动闸阀所在段加装三通管,与主给水管道连接,封堵多余出口而改造为高压储气容器。
8.根据权利要求1所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统,其特征在于,双罐式近等温压缩空气储能单元包括高压储气容器(16)和双罐近等温压缩装置(42),双罐近等温压缩装置(42)包括第一高压水气罐(11)、第二高压水气罐(12)以及水泵(13),第一高压水气罐(11)和第二高压水气罐(12)并联,第一高压水气罐(11)和第二高压水气罐(12)顶部与中压储气容器(7)的第一出气管道连通,第一高压水气罐(11)和第二高压水气罐(12)的顶部与高压储气容器(16)的进气管道连通,第一高压水气罐(11)和第二高压水气罐(12)的底部由水泵(13)及液体输送管道连通;在预置阶段,双罐式近等温压缩空气储能单元中第一高压水气罐(11)和第二高压水气罐(12)的液面保持一致。
9.权利要求1-8任意一项所述基于热压解耦的废旧电厂改造的复合储能系统的运行方法,其特征在于,压缩机压缩空气储能单元和双罐式近等温压缩空气储能单元设置蓄热器和双罐近等温压缩装置,将压缩空气的热能和压力能进行解耦,分开储存,将空气压缩后的压力能储存在各对应的储气容器中,热能储存在蓄热器中,太阳能熔盐储能单元将低温熔盐加热至高温并储存;在系统释能时,从压缩空气分别流经蓄热器加热升温后分别进入低压膨胀机(29)、中压膨胀机(31)以及高压膨胀机组做功发电,做功后的空气进入低温熔盐罐(23)中对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气。
10.根据权利要求9所述的运行方法,其特征在于,从低压储气容器(3)和中压储气容器(7)中出来的压缩空气分别流经第一蓄热器(2)和第二蓄热器(6)加热升温,然后分别进入低压膨胀机(29)和中压膨胀机(31)做功发电,做功后的空气进入低温熔盐罐(23)中对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气;高压储气容器(16)中的气体先进入第一蓄热器(2)和第二蓄热器(6)加热升温,然后进入第一高压膨胀机(18)做功,做功后的空气进入第一熔盐换热器(19)冷端与热端高温熔盐换热,升温至高温高压空气后进入第二高压膨胀机(20)中膨胀做功发电,做功后的空气进入第二熔盐换热器(21)冷端与热端高温熔盐换热,再次升温至高温状态后,进入第三高压膨胀机(22)做功发电,第三高压膨胀机(21)出来的空气,进入低温熔盐罐(22)中,对低温熔盐加热防止低温罐中熔盐温度过低而导致熔盐凝固,换热后的空气被排入大气,完成释能;其中高温熔盐泵(27)将高温熔盐输送至第一熔盐换热器(19)和第二熔盐换热器(21),换热后的熔盐回到低温熔盐罐(23)进行储存,待阳光充足后可由低温熔盐泵(24)输送至太阳能集热器(25)加热至高温并储存在高温熔盐罐(26)中。
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