CN215595843U - 一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，所述系统是将压缩空气储能系统和燃煤电站系统有机地结合在一起，形成集发电、储能、调峰功能的一体化能源系统。系统储能阶段：利用电网中的盈余电能将常压空气经空气压缩机转化为高压空气，储存在储气室内；利用空气冷却器组中收集的压缩热，分级加热燃煤发电机组回热系统中的部分凝结水，向锅炉提供给水；系统释能阶段：释放储气室中的高压空气，抽取部分锅炉给水进入空气加热器组热端，高压空气经过空气加热器组加热后，驱动空气透平做功，与汽轮发电机组一起输出电能。本实用新型不仅能有效提升燃煤机组的调峰能力和响应速度，还能简化压缩空气储能系统的相关设备，减小系统初投资。
Description
技术领域
本实用新型属于能量储存、节能技术领域，特别涉及一种压缩空气储能发电系统，具体涉及一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统。
背景技术
随着国民经济的持续增长，中国电力工业发展迅速，已经逐步形成了以煤炭为主体，电力为中心，石油、天然气及可再生能源全面发展的能源供应格局。在中国电力事业取得较大成就的同时，电网负荷峰谷差逐年加大、调峰能力不足等问题一直制约着电力工业的发展。当前，我国主要是通过燃煤发电机组频繁调整发电功率来进行电网调峰。这种调峰方式不仅缺乏经济性和高效性，同时也不利于机组安全稳定地运行。
大规模储能技术可以将用电低谷时电网中多余电能储存起来，在电网用电高峰时再将存储的电能以合理的方式释放出来，从而达到削峰填谷的目的。压缩空气储能对地理条件无特殊要求，储存容量和响应速度与抽水蓄能电站相当，使用寿命长，单位储能成本低，是一种具有推广应用前景的大规模储能技术。
将燃煤发电机组与压缩空气储能系统有机地结合起来，一方面提升了燃煤发电机组的调峰能力和响应速度，保障了机组运行的安全与稳定，另一方面也优化了压缩空气储能系统的冷热罐系统的不足，减少了占地面积和初投资，实现了集成系统的能量梯级利用。
实用新型内容
针对现有燃煤发电机组调峰能力不足，以及优化绝热压缩空气储能系统蓄热设备，同时针对电网中大量可再生能源无处消纳的问题，本实用新型的提供了一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，将燃煤发电机组给水回热系统与压缩空气储能系统耦合，增强了燃煤发电机组对于负荷变化的适应与反应能力。用电低谷时，将过剩电能以高压空气的形式储存在储气室中，用电高峰时，释放高压空气驱动空气透平做功，提升耦合系统的电能输出。同时，通过热量流之间的耦合，摆脱压缩空气储能系统对于冷热罐的限制，减少了初投资和设备占地。此外，本实用新型还优化了综合系统的能源结构，实现了能量的梯级利用。
本实用新型为实现其技术目的所采取的技术方案为：
一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统包括2个子系统：压缩空气储能系统、燃煤电站系统；其中，
所述压缩空气储能系统由压缩空气储能子系统和释能子系统串联组成，其中电动机与空气压缩机同轴连接，空气压缩机与一级空气冷却器和二级空气冷却器相连；一级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道①处连接，冷端出口与给水回热管道②处连接，二级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道③处连接，二级空气冷却器冷端出口与给水回热管道④处连接；二级空气冷却器空气出口管道与储气室之间设置1#减压阀，组成压缩空气储能子系统；储气室出口设置2#减压阀，并串联一级空气加热器和二级空气加热器，一级空气加热器热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑦处连接，一级空气加热器热端出口经1#动力泵与给水回热管道⑧处连接，二级空气加热器热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑤处连接，二级空气加热器热端出口经2#动力泵与给水回热管道⑥处连接；二级空气加热器冷端出口与空气透平入口相连，空气透平的排气口直接与大气环境相连，空气透平驱动储能系统发电机产生电能，组成压缩空气释能子系统。
所述燃煤电站系统由汽轮发电机组、给水回热系统和锅炉串联组成；汽轮机组与电站发电机同轴机械连接，锅炉主蒸汽输送管道与汽轮机高压缸进汽连接，汽轮机高压缸的排汽与汽轮机中压缸的进汽连接，汽轮机中压缸的排汽与汽轮机低压缸的进汽连接，汽轮机低压缸的排汽经凝汽器后与凝结水泵连接。凝结水泵与8#低压加热器连接， 8#低压加热器、7#低压加热器、6#低压加热器、5#低压加热器依次串联，5#低压加热器出口经除氧器和给水泵与3#高压加热器入口连接， 3#高压加热器、2#高压加热器、1#高压加热器依次串联，1#高压加热器出口与锅炉给水管道相连，锅炉给水管道与炉内水冷壁管道连接，锅炉本体产生的蒸汽进入汽轮机高压缸做功。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统是将压缩空气储能系统和燃煤电站系统两者有机地结合在一起，形成集发电、储能、调峰等功能的一体化能源系统；系统储能阶段：利用可再生能源或电网中的盈余电能将常压空气经空气压缩机转化为高压空气，储存在储气室内；利用空气冷却器组中收集的压缩热，分级加热燃煤发电机组回热系统中的部分凝结水，向锅炉提供给水；系统释能阶段：释放储气室中的高压空气，抽取部分锅炉给水进入空气加热器组热端，高压空气经过空气加热器组加热后，驱动空气透平做功，与汽轮发电机组一起输出电能。
优选地，当电力供应与需求匹配时，所述压缩空气储能系统处于待机状态，燃煤发电机组热力系统保持独立运行。
优选地，所述汽轮发电机组还包括电站发电机，所述汽轮机组驱动连接所述发电机，电站发电机与电网连接。
优选地，所述压缩空气储能系统还包括电动机和储能系统发电机，所述电动机与电网同轴连接并带动空气压缩机，所述储能系统发电机由空气透平机械驱动并连接并网。
优选地，所述高压储气室的进出气口处均设置减压阀。
优选地，在一级空气加热器和二级空气加热器热端出口处分别设置1#动力泵和2#动力泵。
同现有技术相比，本实用新型的一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统其有益效果：第一，用电低谷时，所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统将电网中的过剩电能以高压空气的形式储存在储气室中；用电高峰时，释放高压空气驱动空气透平做功并输出电能，提升了燃煤发电机组的负荷调峰能力和响应速度；第二，压缩空气储能系统在制备压缩空气的过程中，压缩空气释放的压缩热用于加热给水、回收热能；压缩空气储能系统在释能过程中，利用动力泵抽取部分锅炉给水来提升压缩空气的做功能力；利用通过热量流之间的耦合，摆脱压缩空气储能系统对冷热罐限制，简化了相关设备并降低了投资；第三，当电力供应与需求匹配时，关闭压缩空气储能系统，燃煤发电机组热力系统可以保持独立运行，因此所述系统可以应用于热电联产的燃煤发电机组，改善热电负荷供需不平衡问题。
附图说明
图1一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统。
其中：1-电动机；2-空气压缩机；3-一级空气冷却器；4-二级空气冷却器；5-1#减压阀；6-储气室；7-2#减压阀；8-一级空气加热器； 9-二级空气加热器；10-空气透平；11-储能系统发电机；12-锅炉；13- 汽轮机低压缸；14-汽轮机中压缸；15-汽轮机高压缸；16-电站发电机； 17-凝汽器；18-凝结水泵；19-8#低压加热器；20-7#低压加热器；21-6# 低压加热器；22-5#低压加热器；23-给水泵；24-除氧器；25-3#高压加热器；26-2#高压加热器；27-1#高压加热器；28-1#动力泵；29-2# 动力泵；
具体实施方式
本实用新型提出了一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，下面结合附图和实例给予说明。
如图1所示的一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，主要包括2个子系统：压缩空气储能系统、燃煤电站系统；其中，所述压缩空气储能系统由压缩空气储能子系统和释能子系统串联组成，其中电动机1与空气压缩机2同轴连接，空气压缩机2与一级空气冷却器3和二级空气冷却器4相连；一级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道①处连接，冷端出口与给水回热管道②处连接，二级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道③处连接，二级空气冷却器冷端出口与给水回热管道④处连接；二级空气冷却器4空气出口管道与储气室6之间设置1#减压阀5，组成压缩空气储能子系统；储气室6出口设置2#减压阀7，并串联一级空气加热器8和二级空气加热器9，一级空气加热器8热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑦处连接，一级空气加热器8热端出口经1#动力泵28与给水回热管道⑧处连接，二级空气加热器9热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑤处连接，二级空气加热器9热端出口经2#动力泵29与给水回热管道⑥处连接；二级空气加热器9冷端出口与空气透平10入口相连，空气透平10的排气口直接与大气环境相连，空气透平10驱动储能系统发电机11产生电能，组成压缩空气释能子系统。
所述燃煤电站系统由汽轮发电机组、给水回热系统和锅炉12串联组成；汽轮机组与电站发电机16同轴机械连接，锅炉12主蒸汽输送管道与汽轮机高压缸13进汽连接，汽轮机高压缸13的排汽与汽轮机中压缸14的进汽连接，汽轮机中压缸14的排汽与汽轮机低压缸15的进汽连接，汽轮机低压缸15的排汽经凝汽器17后与凝结水泵 18连接。凝结水泵18与8#低压加热器19连接，8#低压加热器19、 7#低压加热器20、6#低压加热器21、5#低压加热器22依次串联，5# 低压加热器22出口经除氧器23和给水泵24与3#高压加热器25入口连接，3#高压加热器25、2#高压加热器26、1#高压加热器27依次串联，1#高压加热器27出口与锅炉给水管道相连，锅炉给水管道与炉内水冷壁管道连接，锅炉12本体产生的蒸汽进入汽轮机高压缸13 做功。
优选地，当电力供应与需求匹配时，所述压缩空气储能系统处于待机状态，燃煤发电机组热力系统保持独立运行。
优选地，所述汽轮发电机组还包括电站发电机16，所述汽轮机组驱动连接所述发电机，电站发电机16与电网连接。
优选地，所述压缩空气储能系统还包括电动机1和储能系统发电机11，所述电动机1与电网同轴连接并带动空气压缩机2，所述储能系统发电机11由空气透平10机械驱动并连接并网。
优选地，所述高压储气室6的进出气口处均设置减压阀。
优选地，在一级空气加热器8和二级空气加热器9热端出口处分别设置1#动力泵28和2#动力泵29。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。
Claims (6)
1.一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统包括2个子系统：压缩空气储能系统、燃煤电站系统；其中，
所述压缩空气储能系统由压缩空气储能子系统和释能子系统串联组成，其中电动机(1)与空气压缩机(2)同轴连接，空气压缩机(2)与一级空气冷却器(3)和二级空气冷却器(4)相连；一级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道①处连接，冷端出口与给水回热管道②处连接，二级空气冷却器冷端进口与燃煤电站系统给水回热管道③处连接，二级空气冷却器冷端出口与给水回热管道④处连接；二级空气冷却器(4)空气出口管道与储气室(6)之间设置1#减压阀(5)，组成压缩空气储能子系统；储气室(6)出口设置2#减压阀(7)，并串联一级空气加热器(8)和二级空气加热器(9)，一级空气加热器(8)热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑦处连接，一级空气加热器(8)热端出口经1#动力泵(28)与给水回热管道⑧处连接，二级空气加热器(9)热端进口与燃煤电站系统给水回热管道⑤处连接，二级空气加热器(9)热端出口经2#动力泵(29)与给水回热管道⑥处连接；二级空气加热器(9)冷端出口与空气透平(10)入口相连，空气透平(10)的排气口直接与大气环境相连，空气透平(10)驱动储能系统发电机(11)产生电能，组成压缩空气释能子系统；
所述燃煤电站系统由汽轮发电机组、给水回热系统和锅炉(12)串联组成；汽轮机组与电站发电机(16)同轴机械连接，锅炉(12)主蒸汽输送管道与汽轮机高压缸(13)进汽连接，汽轮机高压缸(13)的排汽与汽轮机中压缸(14)的进汽连接，汽轮机中压缸(14)的排汽与汽轮机低压缸(15)的进汽连接，汽轮机低压缸(15)的排汽经凝汽器(17)后与凝结水泵(18)连接；凝结水泵(18)与8#低压加热器(19)连接，8#低压加热器(19)、7#低压加热器(20)、6#低压加热器(21)、5#低压加热器(22)依次串联，5#低压加热器(22)出口经除氧器(23)和给水泵(24)与3#高压加热器(25)入口连接，3#高压加热器(25)、2#高压加热器(26)、1#高压加热器(27)依次串联，1#高压加热器(27)出口与锅炉给水管道相连，锅炉给水管道与炉内水冷壁管道连接，锅炉(12)本体产生的蒸汽进入汽轮机高压缸(13)做功。
2.根据权利要求1所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，当电力供应与需求匹配时，所述压缩空气储能系统处于待机状态，燃煤发电机组热力系统保持独立运行。
3.根据权利要求1所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述汽轮发电机组还包括电站发电机(16)，所述汽轮机组驱动连接所述发电机，电站发电机(16)与电网连接。
4.根据权利要求1所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能系统还包括电动机(1)和储能系统发电机(11)，所述电动机(1)与电网同轴连接并带动空气压缩机(2)，所述储能系统发电机(11)由空气透平(10)机械驱动并连接并网。
5.根据权利要求1所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，所述高压储气室(6)的进出气口处均设置减压阀。
6.根据权利要求1所述一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，其特征在于，由于一级空气加热器(8)和二级空气加热器(9)热端进出口存在压差，因此在一级空气加热器(8)和二级空气加热器(9)热端出口处分别设置1#动力泵(28)和2#动力泵(29)。
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