CN212054842U - 一种汽驱空气储能调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽驱空气储能调峰系统，该系统由第一汽轮机组、压缩机、冷却器、气液转换装置、液体空气储罐、加热器、膨胀机、储热系统冷罐、储热系统热罐、第二汽轮机组、凝汽器和控制阀门组成；该系统的运行方法包括包括储能模式和释能模式；本实用新型直接由蒸汽驱动的汽轮机带动压缩机压缩空气，取消了由蒸汽热能到电能再到机械能的中间环节，压缩机直接由高转速汽轮机驱动，节省了电动机和增速器的成本并且降低了传递过程中的能量损失，整体上大幅度降低了储能调峰系统的能量损耗，提高了经济性；增设储热系统的目的是回收压缩过程产生的热量，提高储能系统效率。
Description
技术领域
本实用新型属于储能调峰技术领域，具体涉及一种汽驱空气储能调峰系统，适用于以燃煤机组为典型的各种热发电厂，能够提高燃煤机组的灵活性和经济收益。
背景技术
目前我国风能、太阳能等可再生能源逐年迅猛发展，加之全社会用电量逐年攀升，电网用电峰谷差日益增大，电网对燃煤机组调峰次数及深度的要求均大幅提升。
目前提高燃煤机组调峰能力的技术主要有电锅炉蓄热技术、水罐蓄热技术、汽轮机蒸汽流程改造技术、电化学电池储能技术等，电锅炉蓄热技术是将电能转化为热能后用于供暖，调峰能力强，但能量品质大幅度降低、只适用于热电联产机组，水罐蓄热技术和汽轮机蒸汽流程改造技术热经济性较好、投资相对低，但调峰能力有限，也只适用于热电联产机组，电化学电池储能技术响应快、体积小、建设周期短，但寿命短、平均成本很高、安全风险大，是否适合建设大规模储能实施仍需工程示范验证。
发明内容
为克服现有燃煤机组调峰技术的不足，本实用新型提出一种汽驱空气储能调峰系统，储能过程中直接由蒸汽驱动的汽轮机带动压缩机压缩空气，避免了由蒸汽热能到电能再到机械能的中间环节，压缩机直接由高转速汽轮机驱动，节省了电动机和增速器的成本并且降低了传递过程中的能量损失，整体上大幅度降低了储能调峰系统的能量损耗，提高了经济性。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
一种汽驱空气储能调峰系统，由第一汽轮机组1、压缩机2、冷却器3、气液转换装置4、液体空气储罐5、加热器6、膨胀机7、储热系统冷罐8、第一阀门9、储热系统热罐10、第二阀门11、第二汽轮机组12、凝汽器13、第三阀门14和第四阀门15组成；
所述第一汽轮机组1通过连接轴连接压缩机2，直接带动压缩机2转动，压缩机2出口依次连通冷却器3高温侧入口、冷却器3高温侧出口、气液转换装置4降温液化侧入口、气液转换装置4降温液化侧出口和液体空气储罐5入口；液体空气储罐5出口依次连通气液转换装置4冷能回收侧入口、气液转换装置4冷能回收侧出口、加热器6低温侧入口、加热器6低温侧出口和膨胀机7；第二汽轮机组12通过第三阀门14连通第一汽轮机组1入口，第一汽轮机组1出口通过第四阀门15与凝汽器13入口连通；第二汽轮机组12出口也与凝汽器13入口连通；储热系统冷罐8出口通过第一阀门9与冷却器3低温侧入口连通，冷却器3低温侧出口与储热系统热罐10入口连通，储热系统热罐10出口通过第二阀门11与加热器6高温侧入口连通，加热器6高温侧出口与储热系统冷罐8入口连通；该系统直接由蒸汽驱动的汽轮机带动压缩机压缩空气，取消了由蒸汽热能到电能再到机械能的中间环节，压缩机直接由高转速汽轮机驱动，节省了电动机和增速器的成本并且降低了传递过程中的能量损失，整体上大幅度降低了储能调峰系统的能量损耗，提高了经济性。
所述压缩机2和冷却器3均为一级或者多级，压缩机2和冷却器3数量一一对应，每级压缩机后串联对应的冷却器。
所述加热器6和膨胀机7均为一级或者多级，加热器6和膨胀机7数量一一对应，每级加热器后串联对应的膨胀机。
所述第二汽轮机组12包括依次相连的高压缸、中压缸和低压缸。
所述第三阀门14与第二汽轮机组12中的中压缸出口、低压缸入口连通，或根据发电机组情况优化筛选其它的抽汽位置。
所述储热系统冷罐8和储热系统热罐10用于回收压缩过程中产生的压缩热，提高了储能系统效率。
该系统适用于热电联产机组和纯凝机组，能够大幅提高燃煤机组的调峰能力，并且减少了能量转换环节。
所述的一种汽驱空气储能调峰系统的运行方法，包括储能模式和释能模式，具体如下：
储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第一阀门9、第三阀门14和第四阀门15，关闭第二阀门11；蒸汽由第二汽轮机组12通过第三阀门14进入第一汽轮机组1推动第一汽轮机组1高速转动，第一汽轮机组1出口乏汽通过第四阀门15进入凝汽器13凝结成水，再继续进入燃煤机组热力系统；第一汽轮机组1通过连接轴带动压缩机2压缩空气，得到的高温高压空气进入冷却器3，低温储热介质由储热系统冷罐8通过第一阀门9进入冷却器3中冷却高温高压空气，得到的高温储热介质储存在储热系统热罐10中，冷却器3高温侧出口的常温高压空气经过气液转换装置4进行降温液化，低温液态空气进入液体空气储罐5储存；
释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第一阀门9、第三阀门14和第四阀门15，打开第二阀门11；低温液态空气从液体空气储罐5流出，经气液转换装置4进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入加热器6，高温储热介质由储热系统热罐10通过第二阀门11进入加热器6加热常温高压空气，得到的低温储热介质储存在储热系统冷罐8中，加热器6低温侧出口的高温高压空气进入膨胀机7膨胀作功输出电能，膨胀机7出口为常压常温空气，排入周围环境。
和现有技术相比较，本实用新型具备如下优点：
本实用新型汽驱空气储能调峰系统，适用于热电联产机组和纯凝机组，储能过程中直接由蒸汽驱动的汽轮机带动压缩机压缩空气，取消了由蒸汽热能到电能再到机械能的中间环节，压缩机直接由高转速汽轮机驱动，节省了电动机和增速器的成本并且降低了传递过程中的能量损失，整体上大幅度降低了储能调峰系统的能量损耗，提高了经济性；增设储热系统的目的是回收压缩过程产生的热量，提高储能系统效率。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图。
图中：
1-第一汽轮机组 2-压缩机 3-冷却器 4-气液转换装置 5-液体空气储罐 6-加热器 7-膨胀机 8-储热系统冷罐 9-第一阀门 10-储热系统热罐 11-第二阀门 12-第一汽轮机组 13-凝汽器 14-第三阀门 15-第四阀门
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型专利作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型一种汽驱空气储能调峰系统，由第一汽轮机组1、压缩机2、冷却器3、气液转换装置4、液体空气储罐5、加热器6、膨胀机7、储热系统冷罐8、第一阀门9、储热系统热罐10、第二阀门11、第二汽轮机组12、凝汽器13、第三阀门14和第四阀门15组成。
第一汽轮机组1通过连接轴连接压缩机2，直接带动压缩机2转动，压缩机2出口依次连通冷却器3高温侧入口、冷却器3高温侧出口、气液转换装置4降温液化侧入口、气液转换装置4降温液化侧出口和液体空气储罐5入口；液体空气储罐5出口依次连通气液转换装置4冷能回收侧入口、气液转换装置4冷能回收侧出口、加热器6低温侧入口、加热器6低温侧出口和膨胀机7；第二汽轮机组12通过第三阀门14连通第一汽轮机组1入口，第一汽轮机组1出口通过第四阀门15与凝汽器13入口连通；第二汽轮机组12出口与凝汽器13入口连通；储热系统冷罐8出口通过第一阀门9与冷却器3低温侧入口连通，冷却器3低温侧出口与储热系统热罐10入口连通，储热系统热罐10出口通过第二阀门11与加热器6高温侧入口连通，加热器6高温侧出口与储热系统冷罐8入口连通；该系统适用于热电联产机组和纯凝机组，能够大幅提高燃煤机组的调峰能力，并且减少了能量转换环节。
本实用新型一种汽驱空气储能调峰系统可以按照以下储能模式和释能模式运行。
储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第一阀门9、第三阀门14和第四阀门15，关闭第二阀门11；蒸汽由第二汽轮机组12通过第三阀门14进入第一汽轮机组1推动第一汽轮机组1高速转动，第一汽轮机组1出口乏汽通过第四阀门15进入凝汽器13凝结成水，再继续进入燃煤机组热力系统；第一汽轮机组1通过连接轴带动压缩机2压缩空气，得到的高温高压空气进入冷却器3，低温储热介质由储热系统冷罐8通过第一阀门9进入冷却器3中冷却高温高压空气，得到的高温储热介质储存在储热系统热罐10中，冷却器3高温侧出口的常温高压空气经过气液转换装置4进行降温液化，低温液态空气进入液体空气储罐5储存。
释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第一阀门9、第三阀门14和第四阀门15，打开第二阀门11；低温液态空气从液体空气储罐5流出，经气液转换装置4进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入加热器6，高温储热介质由储热系统热罐10通过第二阀门11进入加热器6加热常温高压空气，得到的低温储热介质储存在储热系统冷罐8中，加热器6低温侧出口的高温高压空气进入膨胀机7膨胀作功输出电能，膨胀机7出口为常压常温空气，排入周围环境。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (5)
1.一种汽驱空气储能调峰系统，其特征在于：由第一汽轮机组(1)、压缩机(2)、冷却器(3)、气液转换装置(4)、液体空气储罐(5)、加热器(6)、膨胀机(7)、储热系统冷罐(8)、第一阀门(9)、储热系统热罐(10)、第二阀门(11)、第二汽轮机组(12)、凝汽器(13)、第三阀门(14)和第四阀门(15)组成；
所述第一汽轮机组(1)通过连接轴连接压缩机(2)，直接带动压缩机(2)转动，压缩机(2)出口依次连通冷却器(3)高温侧入口、冷却器(3)高温侧出口、气液转换装置(4)降温液化侧入口、气液转换装置(4)降温液化侧出口和液体空气储罐(5)入口；液体空气储罐(5)出口依次连通气液转换装置(4)冷能回收侧入口、气液转换装置(4)冷能回收侧出口、加热器(6)低温侧入口、加热器(6)低温侧出口和膨胀机(7)；第二汽轮机组(12)通过第三阀门(14)连通第一汽轮机组(1)入口，第一汽轮机组(1)出口通过第四阀门(15)与凝汽器(13)入口连通，第二汽轮机组(12)出口也与凝汽器(13)入口连通；储热系统冷罐(8)出口通过第一阀门(9)与冷却器(3)低温侧入口连通，冷却器(3)低温侧出口与储热系统热罐(10)入口连通，储热系统热罐(10)出口通过第二阀门(11)与加热器(6)高温侧入口连通，加热器(6)高温侧出口与储热系统冷罐(8)入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种汽驱空气储能调峰系统，其特征在于：所述压缩机(2)和冷却器(3)均为一级或者多级，压缩机(2)和冷却器(3)数量一一对应，每级压缩机后串联对应的冷却器。
3.根据权利要求1所述的一种汽驱空气储能调峰系统，其特征在于：所述加热器(6)和膨胀机(7)均为一级或者多级，加热器(6)和膨胀机(7)数量一一对应，每级加热器后串联对应的膨胀机。
4.根据权利要求1所述的一种汽驱空气储能调峰系统，其特征在于：所述第二汽轮机组(12)包括依次相连的高压缸、中压缸和低压缸。
5.根据权利要求4所述的一种汽驱空气储能调峰系统，其特征在于：所述第三阀门(14)与第二汽轮机组(12)中的中压缸出口、低压缸入口连通，或根据发电机组情况优化筛选抽汽位置。
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|---|---|---|---|---|
| CN113217899A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-06 | 杭州英集动力科技有限公司 | 一种主动调控蒸汽管网负荷的综合能源站及运行调度方法 |
| CN115234318A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-10-25 | 百穰新能源科技(深圳)有限公司 | 配合火电厂深度调峰的二氧化碳储能系统及其控制方法 |
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