CN208831160U - 一种多能互补综合发电系统 - Google Patents

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詹海波
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Abstract

本实用新型公开了一种多能互补综合发电系统，包括：空气压缩机、光热蓄热装置、光热‑空气换热器、空气膨胀机、发电机和用于为空气压缩机的电动机供电的供电系统；空气膨胀机与发电机共轴连接；光热‑空气换热器的热介质管道与光热蓄热装置的蓄热介质循环管道相连通；光热‑空气换热器的冷介质管道的输入口与空气压缩机的排气口相连通，冷介质管道的输出口与空气膨胀机的进气口相连通；经空气压缩机压缩后的高压空气被送往光热‑空气换热器换热，从而形成高温高压空气；高温高压空气驱动空气膨胀机运转，带动共轴的发电机运转发电。本实用新型采用了以空气为介质的勃雷顿循环，能够大大提高发电效率。

Description

一种多能互补综合发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种多能互补综合发电系统。
背景技术
目前光热发电、风力发电、燃气发电和储能技术应用广泛，优点突出，但仍有不少客观存在的问题：
光热发电主要通过将太阳能通过熔岩等介质聚集储存起来，加热余热锅炉工质，驱动汽轮发电机来发电，其基本发电原理为朗肯循环，热效率较低；
风力发电机组是目前应用较广的新能源发电之一，但由于各种原因某些地区弃风问题严重；
燃气轮机循环为勃雷登循环，其发电效率高，但其主要能量来源于不可再生的天然气，天然气是稀缺能源并且价格高，燃机运行成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多能互补综合发电系统，解决现有技术中发电系统效率低下、出力不稳定、运行成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种多能互补综合发电系统，包括：空气压缩机、光热蓄热装置、光热-空气换热器、空气膨胀机、发电机和用于为空气压缩机的电动机供电的供电系统；所述空气膨胀机与发电机共轴连接；
所述光热-空气换热器的热介质管道与光热蓄热装置的蓄热介质循环管道相连通；
所述光热-空气换热器的冷介质管道的输入口与空气压缩机的排气口相连通，冷介质管道的输出口与空气膨胀机的进气口相连通；
经空气压缩机压缩后的高压空气被送往光热-空气换热器换热，从而形成高温高压空气；高温高压空气驱动空气膨胀机运转，带动共轴的发电机运转发电。
进一步的，所述供电系统包括：风力发电系统和用于储存风力发电系统输出电能的电能储存装置；所述电能储存装置还与三相交流市电电连接，三相交流市电用于为电能储存装置充电。
进一步的，所述多能互补综合发电系统还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与空气压缩机的排气口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
进一步的，所述多能互补综合发电系统还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与光热-空气换热器的冷介质管道的输出口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
进一步的，所述空气膨胀机的排气口还连接有空气-水换热器，空气-水换热器的热介质管道与空气膨胀机的排气口连接，空气-水换热器的冷介质管道与热水供给管道相连通。
进一步的，所述光热蓄热装置包括熔盐储热罐。
优选的，所述熔盐储热罐包括槽式熔盐储热罐、塔式熔盐储热罐。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
1、采用了以空气为介质的勃雷顿循环，大大提高了发电效率；
2、设置了燃烧器作为补燃系统，如遇光照条件不佳的天气，可采用燃烧器补燃保证光热发电系统的供电能力，且补燃能够减少光热发电系统中光热蓄热装置的容量，降低系统投资造价，提高经济效益；
3、将风力发电系统输出的电能存储于电能储存装置以供空气压缩机使用，充分利用风力发电，降低运行成本；
4、应用于燃机电厂中能够节省燃气轮机燃气的消耗量，降低不可再生能源的利用，实现风、光、气、电多能互补。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三的结构示意图；
图中：1、电能储存装置；2、空气压缩机；3、燃烧器；4、空气膨胀机；5、发电机；6、光热蓄热装置；7、光热-空气换热器；8、空气-水换热器；9、风力发电系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
实施例一：
如图1所示，是本实用新型未连接燃烧器的结构示意图，包括：空气压缩机2、光热蓄热装置6、光热-空气换热器7、空气膨胀机4、发电机5和供电系统。
供电系统包括：电能储存装置1、风力发电系统9和三相交流市电，风力发电系统9和三相交流市电分别通过开关与电能储存装置1的电能存入口电连接，电能储存装置1的电能输出口通过开关与所述空气压缩机的电动机连接，用于为空气压缩机2的电动机供电。
空气膨胀机4和发电机5采用共轴设计结构，高温高压空气驱动空气膨胀机4运转时，共轴的发电机5同步运转发电。
光热-空气换热器7的热介质管道与光热蓄热装置6的蓄热介质循环管道相连通；所述光热-空气换热器7的冷介质管道的输入口通过气阀一与空气压缩机2的排气口相连通，冷介质管道的输出口通过气阀二与空气膨胀机4的进气口相连通。
光热蓄热装置6将太阳光的能量转换为热能，由内部存储的蓄热介质进行储热，空气经空气压缩机2加压后通往光热-空气换热器7，温度较低的高压空气与光热蓄热装置6输出的温度较高的蓄热介质在光热-空气换热器7中发生热交换，从而产生高温高压空气，高温高压空气经气阀二输送至空气膨胀机4内，带动空气膨胀机4运转，从而带动共轴的发电机5运转发电。
空气膨胀机4的排气口还连接有空气-水换热器8，空气-水换热器8的热介质管道与空气膨胀机4的排气口连接，空气-水换热器8的冷介质管道与热水供给管道相连通。空气膨胀机4排出的高温空气与热水供给管道中的冷水发生热交换，充分利用空气膨胀机4排出的空气余热为热用户提供热水。
光热蓄热装置6可以选用熔盐储热罐，包括槽式熔盐储热罐、塔式熔盐储热罐。
电能储存装置1可以选用蓄电池。
实施例二：
如图2所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：空气压缩机2和空气膨胀机4之间还连接了燃烧器3，所述燃烧器3的空气进气口通过单向气阀一与空气压缩机2的排气口相连通，燃烧器3的燃气排放口通过单向气阀二与空气膨胀机4的进气口相连通，所述燃烧器3的燃料供给口连接燃料供应系统。
空气压缩机2输出的高压空气一部分输出至光热-空气换热器7与蓄热介质换热，另一部分输出至燃烧器3，与燃烧器3内的燃料相混合燃烧，产生高温燃气；从燃烧器3输出的高温燃气与光热-空气换热器7输出的高温高压空气混合，输出至空气膨胀机4，驱动空气膨胀机4运转，从而带动发电机5发电。
燃料可以选用气体燃料，包括：天然气、煤气，也可以选用液体燃料，包括柴油、汽油等。
实施例三：
如图3所示，实施例三与实施例一的不同之处在于：光热-空气换热器7和空气膨胀机4之间连接了燃烧器3，所述燃烧器3的空气进气口与光热-空气换热器7的冷介质管道的输出口相连通，燃烧器3的燃气排放口与空气膨胀机4的进气口相连通，所述燃烧器3的燃料供给口连接燃料供应系统。
空气压缩机2输出的高压空气输出至光热-空气换热器7与蓄热介质换热，光热-空气换热器7输出的高温高压空气输入至燃烧器3，与燃烧器3内的燃料相混合燃烧，产生高温高压混合气体，高温高压混合气体输出至空气膨胀机4，驱动空气膨胀机4运转，从而带动发电机5发电。
燃料可以选用气体燃料，包括：天然气、煤气，也可以选用液体燃料，包括柴油、汽油等。
本实用新型采用以空气为介质的勃雷顿循环替代现有技术中以水位介质的朗肯循环发电，整个发电流程仅包括：空气加压、加热和膨胀做功，简化了现有光热发电系统的发电流程，提高了发电效率；设置了燃烧器3，如遇光照条件不佳的天气时，通过燃烧器3补燃提供高温燃气，能够保证光热发电系统的供电能力，且补燃能减少光热蓄热装置6的储热容量，降低系统投资造价，提高系统的经济效益；设置了电能储存装置1，在风力状态较好的天气，电能储存装置1能够将风力发电系统9输出的电能储存起来，以供空气压缩机使用，节约了电能，当风力状态欠佳的天气，也可通过三相交流市电为电能储存装置1充电，保证空气压缩机稳定运行。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种多能互补综合发电系统，其特征在于，包括：空气压缩机、光热蓄热装置、光热-空气换热器、空气膨胀机、发电机和用于为空气压缩机的电动机供电的供电系统；所述空气膨胀机与发电机共轴连接；
所述光热-空气换热器的热介质管道与光热蓄热装置的蓄热介质循环管道相连通；
所述光热-空气换热器的冷介质管道的输入口与空气压缩机的排气口相连通，冷介质管道的输出口与空气膨胀机的进气口相连通；
经空气压缩机压缩后的高压空气被送往光热-空气换热器换热，从而形成高温高压空气；高温高压空气驱动空气膨胀机运转，带动共轴的发电机运转发电。
2.根据权利要求1所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，所述供电系统包括：风力发电系统和用于储存风力发电系统输出电能的电能储存装置；所述电能储存装置还与三相交流市电电连接，三相交流市电用于为电能储存装置充电。
3.根据权利要求1或2所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与空气压缩机的排气口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
4.根据权利要求1或2所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，还包括燃烧器，所述燃烧器的空气进气口与光热-空气换热器的冷介质管道的输出口相连通，燃烧器的燃气排放口与空气膨胀机的进气口相连通，所述燃烧器的燃料供给口连接燃料供应系统。
5.根据权利要求1所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，所述空气膨胀机的排气口还连接有空气-水换热器，空气-水换热器的热介质管道与空气膨胀机的排气口连接，空气-水换热器的冷介质管道与热水供给管道相连通。
6.根据权利要求1所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，所述光热蓄热装置包括熔盐储热罐。
7.根据权利要求6所述的多能互补综合发电系统，其特征在于，所述熔盐储热罐包括槽式熔盐储热罐、塔式熔盐储热罐。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108869209A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 四川协鑫电力工程设计有限公司 一种多能互补综合发电系统
CN113757074A (zh) * 2021-09-16 2021-12-07 西安交通大学 基于开式逆布雷顿循环的压缩空气储冷系统及控制方法

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