CN116591791B - 一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 - Google Patents
一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116591791B CN116591791B CN202310581808.2A CN202310581808A CN116591791B CN 116591791 B CN116591791 B CN 116591791B CN 202310581808 A CN202310581808 A CN 202310581808A CN 116591791 B CN116591791 B CN 116591791B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- heat exchanger
- turbine
- steam
- pressure
- 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 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 118
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 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
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 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
- 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
- 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
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
-
- 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
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
- F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
- F22D11/02—Arrangements of feed-water pumps
- F22D11/06—Arrangements of feed-water pumps for returning condensate to boiler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
- F28D2020/0047—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material using molten salts or liquid metals
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法，系统包括压缩空气储能单元、熔盐储换热单元和火电机组单元。储能过程中，压缩空气储能单元压缩空气，产生的压缩热经凝结水送入火电机组单元充分利用，同时熔盐储换热单元抽取火电机组单元部分蒸汽储热，降低火电单元的发电功率；释能过程中，利用熔盐储换热单元的储热加热压缩空气储能单元的进气温度，提高压缩空气储能单元的发电效率。本发明将压缩空气储能和火电机组通过熔盐储换热系统耦合起来，在充分利用压缩热的同时也进一步降低火电机组的发电功率。
Description
技术领域
本发明涉及压缩空气储能技术领域，具体涉及一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法。
背景技术
当前，我国清洁能源发电源迅速发展，以水电、光伏、风电为代表的新型清洁可再生能源成为我国建设清洁能源电站的首要选择，但受限于自然条件因素、常规电源特性和电网结构等等，新能源电力的及时消纳困难重重。大规模的储能技术能够解决可再生能源的不稳定性、调整电网峰谷、改善电力系统经济性和稳定性。在现有的大规模电力储能技术中，压缩空气储能因具有容量大、经济性好、环境友好、运行成本低等优势得到了广泛应用。
现有压缩空气系统，利用储热介质储存压缩过程的热量，然后用在膨胀发电过程加热进口空气以提高发电效率，由于换热器换热端差的存在，入口温度不能提到较高的程度，且热量无法得到充分利用，制约了系统效率的提高；利用多种储热介质对热量进行梯度利用，对系统效率提升有利，但每增加一种储热介质，就要新增一套储换热的系统装置，储热成本成倍增加。
将空气压缩时的热量直接利用，可以免去储热系统的建造，节约系统建设成本，但是膨胀发电时需要引入额外的热源加热空气，以保证系统的发电效率。现有的耦合系统，直接利用火电机组汽轮机级间抽汽加热空气，抽汽参数随机组运行状态变化，不利于压缩空气储能发电部分的稳定运行。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是常规压缩空气储能系统空气压缩过程的压缩热需要储热装置储存，存在热量损失和更高的系统造价；而压缩空气储能系统与火电机组结合时，膨胀发电过程加热空气的热源为火电机组汽轮机级间抽汽，抽汽参数易随机组运行工况波动而变化，影响透平机的进气温度，从而影响透平机的发电效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种结合火电的压缩空气储能系统，包括压缩空气储能单元、熔盐储换热单元和火电机组单元，所述压缩空气储能单元包括空气压缩系统、与空气压缩系统连接的高压储气装置和与高压储气装置连接的膨胀发电系统，所述熔盐储换热单元包括熔盐-蒸汽换热器，所述熔盐-蒸汽换热器管侧入口连接汽轮机高压缸或汽轮机中压缸进汽管道，所述熔盐-蒸汽换热器管侧出口连接减压阀，所述减压阀连接汽轮机高压缸或汽轮机中压缸排气管道，所述熔盐-蒸汽换热器壳侧入口连接低温熔盐泵，所述熔盐-蒸汽换热器壳侧出口连接高温熔盐罐，所述火电机组单元包括锅炉、汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、凝汽器、低压加热器组、除氧器、高压加热器组，所述高压加热器组出来的给水进入锅炉加热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功后排出，排汽进入锅炉加热，成为再热蒸汽，再热蒸汽进入汽轮机中压缸做功，汽轮机中压缸排汽进入汽轮机低压缸做功，做完功的乏汽进入凝汽器变成凝结水，凝结水依次经过低压加热器组、除氧器、高压加热器组加热后作为锅炉的给水。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述空气压缩系统包括电动机、第一空气压缩机、第二空气压缩机、第三空气压缩机、第一气水换热器、第二气水换热器和第三气水换热器，所述电动机驱动第一空气压缩机、第二空气压缩机和第三空气压缩机，所述第一空气压缩机排气口与第一气水换热器管侧入口连接，第一气水换热器管侧出口与第二压缩机进气口连接，所述第二空气压缩机排气口与第二气水换热器管侧入口连接，第二气水换热器管侧出口与第三空气压缩机进气口连接，所述第三空气压缩机排气口与第三气水换热器管侧入口连接，第三气水换热器管侧出口通过进气隔断阀与高压储气装置连接，所述第一气水换热器、第二气水换热器和第三气水换热器的壳侧入口均与给水泵的出口连接，所述第一气水换热器、第二气水换热器和第三气水换热器壳侧出口均连接至温度接近的低压加热器组或除氧器的进水口。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一空气压缩机为轴流式压缩机，所述第二空气压缩机与第三压缩机为离心式压缩机。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述膨胀发电系统包括第一透平机、第二透平机、第一熔盐换热器、第二熔盐换热器和发电机，所述第一熔盐换热器管侧入口与高压储气装置的出气隔断阀出口连接，所述第一熔盐换热器管侧出口与第一透平机进气口连接，所述第一透平机排气口与第二熔盐换热器管侧入口连接，所述第二熔盐换热器管侧出口与第二透平机进气口连接，所述第二透平机排气口与外界大气连通，所述第一透平机和第二透平机驱动发电机发电，所述第一熔盐换热器、第二熔盐换热器的壳侧入口均与高温熔盐泵出口连接，所述第一熔盐换热器、第二熔盐换热器的壳侧出口均连接至低温熔盐罐入口。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一透平机和所述第二透平机为轴流式机型，所述发电机的出口额定电压为10.5kv。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述低压加热器组和高压加热器组均包含一个或多个给水加热器。
本发明技术方案的进一步改进在于：一种结合火电的压缩空气储能系统运行方法：可再生电力高发上网时，压缩空气储能系统消耗可再生电力用电动机驱动第一空气压缩机、第二空气压缩机和第三空气压缩机压缩空气，第一空气压缩机、第二空气压缩机出口空气经火电机组单元的凝汽器出口凝结水冷却后进入第三空气压缩机，第三空气压缩机出口的高压空气经凝结水冷却后进入高压储气装置储存，吸热后的凝结水返回相近温度下的低压加热器组或除氧器；同时，火电机组单元降低负荷，此时抽取汽轮机高压缸或汽轮机中压缸部分进汽，蒸汽进入熔盐-蒸汽换热器加热熔盐，换完热的蒸汽经减压阀减至与相应汽轮机高压缸或汽轮机中压缸排汽压力一致后汇入排汽，熔盐由低温熔盐罐经低温熔盐泵送入熔盐-蒸汽换热器吸热，吸热后的高温熔盐送入高温熔盐罐储存，进一步降低了火电机组的发电功率和上网电量，为可再生电力腾出更多上网空间；
可再生电力不足，需要电力支撑时，高压储气装置的出气隔断阀打开，高压空气经第一熔盐换热器加热后进入第一透平机膨胀做功，排气经第二熔盐换热器加热后进入第二透平机膨胀做功，第二透平机排气汇入大气，第一透平机和第二透平机驱动发电机发电，熔盐从高温熔盐罐经高温熔盐泵送出，进入第一熔盐换热器和第二熔盐换热器加热空气，换热后的熔盐返回低温熔盐罐储存。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明提供的一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法，利用火电机组低温的凝结水吸收并充分利用空气压缩过程的压缩热，减少了能源的浪费，提高系统整体热效率；
2、本发明提供的一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法，压缩空气储能单元无需布置储热系统，既减少热量存储过程的损失，也降低了压缩空气储能系统建造成本；
3、本发明提供的一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法，通过熔盐储热系统，避免直接抽汽时因抽汽参数波动造成的发电效率降低，发电单元可以稳定保持在高效率下运行；
4、本发明提供的一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法，消耗缺乏上网空间的新能源电力进行储能，同时，系统在储能过程中，通过熔盐储热系统，抽取火电机组的部分蒸汽加热熔盐，然后存储在高温熔盐罐中，既降低了火电机组的出力，又进一步提升了新能源电力的消纳能力，相较于现有的压缩空气储能电站，有效增强了地区电网电源的支撑能力。
附图说明
图1是本发明提供的一种结合火电的压缩空气储能系统流程图；
其中，1、电动机，2、第一空气压缩机，3、第一气水换热器，4、第二空气压缩机，5、第二气水换热器，6、第三空气压缩机，7、第三气水换热器，8、进气隔断阀，9、高压储气装置，10、出气隔断阀，11、第一熔盐换热器，12、第一透平机，13、第二熔盐换热器，14、第二透平机，15、发电机，16、低温熔盐罐，17、高温熔盐罐，18、高温熔盐泵，19、熔盐-蒸汽换热器，20、低温熔盐泵，21、锅炉，22、减压阀，23、汽轮机高压缸，24、汽轮机中压缸，25、汽轮机低压缸，26、凝汽器，27、给水泵，28、低压加热器组，29、除氧器，30、高压加热器组。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，本发明提供了一种结合火电的压缩空气储能系统，包括三部分：压缩空气储能单元，熔盐储换热单元，火电机组单元。
压缩空气储能单元包括空气压缩系统、高压储气系统和膨胀发电系统。其中，空气压缩系统对空气进行压缩，从而产生高压气体；高压储气系统用于存储空气压缩系统产生的高压气体；膨胀发电系统利用高压储气系统输出的高压空气进行发电。
进一步的，所述空气压缩系统包括电动机1、第一空气压缩机2、第二空气压缩机4、第三空气压缩机6、第一气水换热器3、第二气水换热器5和第三气水换热器7。所述电动机1用于驱动压缩机，所述第一气水换热器3和第二气水换热器5用于冷却第一空气压缩机2和第二空气压缩机4的出口空气温度，以保证下一级压缩机的压缩效率，所述第三气水换热器7用于冷却第三空气压缩机6的出口空气，减小进入高压储气系统的压缩空气的体积，增大储能密度。所述第一空气压缩机2出口与所述第一气水换热器3管侧入口连接，第一气水换热器3管侧出口与第二压缩机4入口连接，所述第二空气压缩机4出口与所述第二气水换热器5管侧入口连接，第二气水换热器5管侧出口与第三空气压缩机6入口连接，所述第三空气压缩机6出口与所述第三气水换热器7管侧入口连接，第三气水换热器7管侧出口通过进气隔断阀8与所述高压储气系统连接。所述各级气水换热器壳侧入口均与给水泵27的出口连接，所述第一气水换热器3、所述第二气水换热器5和所述第三气水换热器7壳侧出口均连接至温度接近的低压加热器28或除氧器29的进水口。
实际操作时，根据空气压缩机的设计出口空气参数，选择凝结水换热后的去处，可以是除氧器29，也可以是低压加热器组28中的任一给水加热器，图中仅以除氧器为示例。
所述膨胀发电系统包括第一透平机12、第二透平机14、第一熔盐换热器11、第二熔盐换热器13和发电机15，所述第一熔盐换热器11和第二熔盐换热器13用于加热进入第一透平机12和第二透平机14膨胀做功的空气温度，以获得更多的做功量，所述第一透平机12和第二透平机14用于驱动发电机15发电。所述第一熔盐换热器11管侧入口与高压储气系统储气出气隔断阀10出口连接，所述第一熔盐换热器11管侧出口与所述第一透平机12进气口连接，所述第一透平机12排气口与所述第二熔盐换热器13管侧入口连接，所述第二熔盐换热器13管侧出口与所述第二透平机14进气口连接，所述第二透平机14排气口与外界大气连通，所述第一透平机12和第二透平机14用于驱动发电机15发电。所述各级熔盐换热器壳侧入口均与高温熔盐泵18出口连接，所述各级熔盐换热器壳侧出口均连接至低温熔盐罐16入口。
所述第一空气压缩机2为轴流式压缩机，适用于大流量、气体压力低的工况，快速将大流量的常压空气压缩为小流量的低压空气，所述第二空气压缩机4与所述第三压缩机6为离心式压缩机，适用于小流量、气体压力高的工况，可以将空气压缩到较高压力；所述第一透平机12和所述第二透平机14为轴流式机型，适用于大功率和高温工况，所述发电机15的出口额定电压为10.5kv，适用于10MW等级及以上的膨胀发电系统。
所述熔盐储换热单元包括熔盐-蒸汽换热器19、减压阀22、高温熔盐罐17、高温熔盐泵18、低温熔盐罐16和低温熔盐泵20。熔盐根据温度高低分别储存在高温熔盐罐18和低温熔盐罐16中，使用时由相应的高温熔盐泵16和低温熔盐泵20送到对应的换热器中，系统运行简单方便，易于控制，所述减压阀22将换完热的蒸汽减压，保障后续部件的安全运行。所述熔盐-蒸汽换热器19管侧入口与汽轮机高压缸23进汽管道连接，所述熔盐-蒸汽换热器19管侧出口与所述减压阀22连接，所述减压阀22与汽轮机高压缸23排气管道连接。所述熔盐-蒸汽换热器19壳侧入口与低温熔盐泵20连接，所述熔盐-蒸汽换热器19壳侧出口与高温熔盐罐17连接。
实际操作时，所述熔盐-蒸汽换热器的加热蒸汽来源可以是汽轮机中压缸24进汽，此时系统结构稍有变化，其中，所述熔盐-蒸汽换热器19管侧入口与汽轮机中压缸24进汽管道连接，所述熔盐-蒸汽换热器19管侧出口与所述减压阀22连接，所述减压阀22与汽轮机中压缸24排气管道连接。图中仅以加热蒸汽来源为汽轮机高压缸23进汽为示例。
所述火电机组单元以典型一次再热机组为例，包括锅炉21、汽轮机高压缸23、汽轮机中压缸24、汽轮机低压缸25、凝汽器26、低压加热器组28、除氧器29、高压加热器组30，其中低压加热器组28和高压加热器组30可以包含一个或多个给水加热器。高压加热器组30出来的给水进入锅炉21加热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸23做功后排出，排汽进入锅炉21加热，成为再热蒸汽，再热蒸汽进入汽轮机中压缸24做功，汽轮机中压缸24排汽进入汽轮机低压缸25做功，做完功的乏汽进入凝汽器26变成凝结水，凝结水依次经过低压加热器组28、除氧器29、高压加热器组30加热后作为锅炉21的给水。
本发明提供的结合火电的压缩空气储能系统运行方法，具体内容如下：
可再生电力高发上网时，压缩空气储能系统消耗可再生电力用电动机1驱动第一空气压缩机2、第二空气压缩机4和第三空气压缩机6压缩空气，第一空气压缩机2、第二空气压缩机4出口空气经火电机组凝汽器26出口的凝结水冷却后进入下一级压缩机，第三空气压缩机6出口的高压空气经凝结水冷却后进入高压储气装置9储存，吸热后的凝结水返回相近温度下的低压加热器组28或除氧器29，压缩空气产生的热量直接得到充分的利用，无需额外的储热装置；同时，火电机组单元降低负荷，此时抽取汽轮机高压缸23部分进汽以图中流程为例，蒸汽进入熔盐-蒸汽换热器19加热熔盐，换完热的蒸汽经减压阀22减至与汽轮机高压缸23排汽压力一致后汇入排汽，熔盐由低温熔盐罐16经低温熔盐泵20送入熔盐-蒸汽换热器19吸热，吸热后的高温熔盐送入高温熔盐罐17储存，该过程减少了进入汽轮机高压缸23做功的蒸汽流量，降低火电机组的发电功率，减少了火电机组上网电量，为可再生电力腾出更多的上网空间。
可再生电力不足，需要电力支撑时，高压储气装置9的出气隔断阀10打开，高压空气经熔盐第一熔盐换热器11加热后进入第一透平机12膨胀做功，排气经第二熔盐换热器13加热后进入第二透平机12膨胀做功，第二透平机14排气汇入大气，第一透平机12和第二透平机14驱动发电机15发电，熔盐从高温熔盐罐17经高温熔盐泵18送出，进入第一熔盐换热器11和第二熔盐换热器13加热第一透平机12和第二透平机14入口空气，换热后的熔盐返回低温熔盐罐16储存。
本发明的压缩空气储能系统在储能过程中，压缩空气储能单元压缩空气，产生的压缩热经凝结水吸收后送入火电机组单元充分利用，同时熔盐储换热单元抽取火电机组单元部分蒸汽储热，降低火电单元的发电功率；释能过程中，利用熔盐储换热单元的储热加热压缩空气储能单元的进气温度，提高压缩空气储能单元的发电效率。本发明将压缩空气储能和火电机组通过熔盐储换热系统耦合起来，在充分利用压缩热的同时也进一步降低火电机组的发电功率。
Claims (6)
1.一种结合火电的压缩空气储能系统，其特征在于：包括压缩空气储能单元、熔盐储换热单元和火电机组单元，所述压缩空气储能单元包括空气压缩系统、与空气压缩系统连接的高压储气装置(9)和与高压储气装置(9)连接的膨胀发电系统，所述熔盐储换热单元包括熔盐-蒸汽换热器(19)，所述熔盐-蒸汽换热器(19)管侧入口连接汽轮机高压缸(23)或汽轮机中压缸(24)进汽管道，所述熔盐-蒸汽换热器(19)管侧出口连接减压阀(22)，所述减压阀(22)连接汽轮机高压缸(23)或汽轮机中压缸(24)排汽管道，所述熔盐-蒸汽换热器(19)壳侧入口连接低温熔盐泵(20)，所述熔盐-蒸汽换热器(19)壳侧出口连接高温熔盐罐(17)，所述火电机组单元包括锅炉(21)、汽轮机高压缸(23)、汽轮机中压缸(24)、汽轮机低压缸(25)、凝汽器(26)、低压加热器组(28)、除氧器(29)、高压加热器组(30)，所述高压加热器组(30)出来的给水进入锅炉(21)加热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸(23)做功后排出，排汽进入锅炉(21)加热，成为再热蒸汽，再热蒸汽进入汽轮机中压缸(24)做功，汽轮机中压缸(24)排汽进入汽轮机低压缸(25)做功，做完功的乏汽进入凝汽器(26)变成凝结水，凝结水依次经过低压加热器组(28)、除氧器(29)、高压加热器组(30)加热后作为锅炉(21)的给水，所述空气压缩系统包括电动机(1)、第一空气压缩机(2)、第二空气压缩机(4)、第三空气压缩机(6)、第一气水换热器(3)、第二气水换热器(5)和第三气水换热器(7)，所述电动机(1)驱动第一空气压缩机(2)、第二空气压缩机(4)和第三空气压缩机(6)，所述第一空气压缩机(2)排气口与第一气水换热器(3)管侧入口连接，第一气水换热器(3)管侧出口与第二空气压缩机(4)进气口连接，所述第二空气压缩机(4)排气口与第二气水换热器(5)管侧入口连接，第二气水换热器(5)管侧出口与第三空气压缩机(6)进气口连接，所述第三空气压缩机(6)排气口与第三气水换热器(7)管侧入口连接，第三气水换热器(7)管侧出口通过进气隔断阀(8)与高压储气装置(9)连接，所述第一气水换热器(3)、第二气水换热器(5)和第三气水换热器(7)的壳侧入口均与给水泵(27)的出口连接，所述第一气水换热器(3)、第二气水换热器(5)和第三气水换热器(7)壳侧出口均连接至温度接近的低压加热器组(28)或除氧器(29)的进水口。
2.根据权利要求1所述的一种结合火电的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一空气压缩机(2)为轴流式压缩机，所述第二空气压缩机(4)与第三空气压缩机(6)为离心式压缩机。
3.根据权利要求1所述的一种结合火电的压缩空气储能系统，其特征在于：所述膨胀发电系统包括第一透平机(12)、第二透平机(14)、第一熔盐换热器(11)、第二熔盐换热器(13)和发电机(15)，所述第一熔盐换热器(11)管侧入口与高压储气装置(9)的出气隔断阀(10)出口连接，所述第一熔盐换热器(11)管侧出口与第一透平机(12)进气口连接，所述第一透平机(12)排气口与第二熔盐换热器(13)管侧入口连接，所述第二熔盐换热器(13)管侧出口与第二透平机(14)进气口连接，所述第二透平机(14)排气口与外界大气连通，所述第一透平机(12)和第二透平机(14)驱动发电机(15)发电，所述第一熔盐换热器(11)、第二熔盐换热器(13)的壳侧入口均与高温熔盐泵(18)出口连接，所述第一熔盐换热器(11)、第二熔盐换热器(13)的壳侧出口均连接至低温熔盐罐(16)入口。
4.根据权利要求3所述的一种结合火电的压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一透平机(12)和所述第二透平机(14)为轴流式机型，所述发电机(15)的出口额定电压为10.5kv。
5.根据权利要求1所述的一种结合火电的压缩空气储能系统，其特征在于：所述低压加热器组(28)和高压加热器组(30)均包含一个或多个给水加热器。
6.一种结合火电的压缩空气储能系统运行方法，其特征在于：应用权利要求3所述的一种结合火电的压缩空气储能系统，具体运行方法如下：
可再生电力高发上网时，压缩空气储能系统消耗可再生电力用电动机(1)驱动第一空气压缩机(2)、第二空气压缩机(4)和第三空气压缩机(6)压缩空气，第一空气压缩机(2)、第二空气压缩机(4)出口空气经火电机组单元的凝汽器(26)出口凝结水冷却后进入第三空气压缩机(6)，第三空气压缩机(6)出口的高压空气经凝结水冷却后进入高压储气装置(9)储存，吸热后的凝结水返回相近温度下的低压加热器组(28)或除氧器(29)；同时，火电机组单元降低负荷，此时抽取汽轮机高压缸(23)或汽轮机中压缸(24)部分进汽，蒸汽进入熔盐-蒸汽换热器(19)加热熔盐，换完热的蒸汽经减压阀(22)减至与相应汽轮机高压缸(23)或汽轮机中压缸(24)排汽压力一致后汇入排汽，熔盐由低温熔盐罐(16)经低温熔盐泵(20)送入熔盐-蒸汽换热器(19)吸热，吸热后的高温熔盐送入高温熔盐罐(17)储存，进一步降低了火电机组的发电功率和上网电量，为可再生电力腾出更多上网空间；
可再生电力不足，需要电力支撑时，高压储气装置(9)的出气隔断阀(10)打开，高压空气经第一熔盐换热器(11)加热后进入第一透平机(12)膨胀做功，排气经第二熔盐换热器(13)加热后进入第二透平机(14)膨胀做功，第二透平机(14)排气汇入大气，第一透平机(12)和第二透平机(14)驱动发电机(15)发电，熔盐从高温熔盐罐(17)经高温熔盐泵(18)送出，进入第一熔盐换热器(11)和第二熔盐换热器(13)加热空气，换热后的熔盐返回低温熔盐罐(16)储存。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310581808.2A CN116591791B (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310581808.2A CN116591791B (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116591791A CN116591791A (zh) | 2023-08-15 |
| CN116591791B true CN116591791B (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=87607836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310581808.2A Active CN116591791B (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116591791B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110207092A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-06 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种基于蒸汽全热加热熔盐蓄热的火电机组发电调峰系统及方法 |
| CN112412561A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 贵州电网有限责任公司 | 压缩空气储能系统和火力发电厂控制系统耦合控制方法 |
| CN114060111A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-18 | 西安热工研究院有限公司 | 火电机组循环水余热利用的液态压缩空气储能方法及系统 |
| CN217582253U (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-14 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统 |
-
2023
- 2023-05-23 CN CN202310581808.2A patent/CN116591791B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110207092A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-06 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种基于蒸汽全热加热熔盐蓄热的火电机组发电调峰系统及方法 |
| CN112412561A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 贵州电网有限责任公司 | 压缩空气储能系统和火力发电厂控制系统耦合控制方法 |
| CN114060111A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-18 | 西安热工研究院有限公司 | 火电机组循环水余热利用的液态压缩空气储能方法及系统 |
| CN217582253U (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-14 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116591791A (zh) | 2023-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112855293B (zh) | 集成储热的工业供汽热电联产调峰调频系统及运行方法 | |
| CN111140296B (zh) | 一种火电机组熔盐梯级储放能调峰系统及方法 | |
| CN108224535B (zh) | 一种火电厂热电联产与压缩空气储能互补集成系统 | |
| CN111140298A (zh) | 一种分布式热电联供压缩空气储能系统 | |
| CN112780375A (zh) | 一种与火电厂耦合的压缩空气储能系统及其使用方法 | |
| CN113237134B (zh) | 基于电热泵单元的地热能集中供热系统 | |
| CN102235332A (zh) | 太阳能光热汽液两相流热膨胀发电系统 | |
| CN211598766U (zh) | 分布式热电联供压缩空气储能系统 | |
| CN210483828U (zh) | 一种火电厂汽机排汽余热废热发电节能利用系统 | |
| CN205243745U (zh) | 一种耦合太阳能的天然气分布式能源系统 | |
| CN201246193Y (zh) | 利用太阳能及空气热能提取技术蓄热发电的装置 | |
| CN201723313U (zh) | 可用于分布式的空气及燃料湿化燃气轮机联合循环装置 | |
| CN218894745U (zh) | 一种与燃煤发电和太阳能光热耦合的压缩空气储能系统 | |
| CN116591791B (zh) | 一种结合火电的压缩空气储能系统及运行方法 | |
| CN206816307U (zh) | 一种新型热电解耦热力系统 | |
| CN114440295B (zh) | 一种兼具风电平抑与热电解耦的压缩空气储能系统及方法 | |
| CN114234264B (zh) | 一种耦合蒸汽喷射器的热电协同系统及运行方法 | |
| CN216198464U (zh) | 一种内燃机熔盐蒸汽联合循环发电系统 | |
| CN215486194U (zh) | 一种与火电厂耦合的压缩空气储能系统 | |
| CN115031563A (zh) | 一种火力发电厂耦合梯级蓄热调峰系统及其蓄热调峰方法 | |
| CN212054837U (zh) | 一种提高电力灵活性的系统 | |
| CN105508158B (zh) | 一种耦合太阳能的天然气分布式能源系统 | |
| CN220621981U (zh) | 适用于食品加工行业低温饱和蒸汽余热利用发电系统 | |
| CN204593949U (zh) | 离心式高温热泵 | |
| CN215598187U (zh) | 基于单罐熔盐储热的火电供工业蒸汽机组热电解耦系统 |
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 |