CN217582253U - 一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，属于储能发电技术领域，包括：燃煤发电系统、储能系统和释能系统；储气室；储能系统包括电动机和压缩机；释能系统包括透平和发电机；压缩换热器，膨胀换热器；燃煤发电系统包括凝结水泵；所述燃煤发电系统还包括四段抽汽管路，所述四段抽汽管路与所述膨胀换热器连通。本实用新型提供的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，电动机接收燃煤发电系统多余的电力，带动压缩机进行工作，压缩机产生的压缩空气进入储气室内储存起来。在需要增加电负荷时，释放储气室中的压缩空气，使压缩空气进入透平进行做功，透平带动发电机进行工作发电，提高了燃煤发电机组灵活调峰发电能力。

Description

一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统

技术领域

本实用新型涉及储能发电技术领域，具体涉及一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统。

背景技术

随着我国风电、光伏发电等新能源发电占比的升高，燃煤发电机组调峰的频率和幅度越来越大，但新能源发电受环境影响较大，发电量不稳定，给电网的安全运行带来隐患。在光照较足、风力较大的天气下，新能源发电量充足，传统燃煤机组需要深度调峰以保证新能源发电量的充分利用；在云层较厚、风力较小的天气下，新能源发电量较少，传统燃煤发电机组需要保持高负荷发电以满足用户侧需求。燃煤机组每日的发电负荷存在较大的波动，且峰谷差越来越大，而燃煤机组频繁深度调峰将严重影响机组运行安全性和经济性，造成叶片水蚀甚至断裂、运行能耗大幅度提高等问题。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中燃煤机组频繁深度调峰影响机组运行安全性和经济性的缺陷，从而提供一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，包括：

燃煤发电系统、储能系统和释能系统；

储气室，连接在所述储能系统和释能系统之间；

所述储能系统包括电动机和压缩机，所述电动机适于与所述燃煤发电系统电连接，所述压缩机的出气端与所述储气室连通；

释能系统包括透平和发电机，所述透平的进气端与所述储气室连通；

所述压缩机与储气室之间设有压缩换热器，所述透平与储气室之间设有膨胀换热器；

所述燃煤发电系统包括凝结水泵，凝结水泵出口与所述压缩换热器连通；

所述燃煤发电系统还包括四段抽汽管路，所述四段抽汽管路与所述膨胀换热器连通。

可选的，所述压缩机具有串联连接的多个，上一级所述压缩机的出气端与下一级压缩机的进气端之间及末级压缩机的出气端与储气室之间均设有压缩换热器。

可选的，所述透平具有串联连接的多个，一级透平的进气端与储气室之间和上一级所述透平的出气端与下一级透平的进气端之间均设有膨胀换热器。

可选的，所述燃煤发电系统还包括除氧器、给水泵，所述除氧器和凝结水泵之间的管路上设有低压加热器，所述给水泵和锅炉之间的管路上设有高压加热器。

可选的，所述凝结水泵出口与压缩换热器连通，压缩换热器与所述除氧器进口连通；

所述四段抽汽管路与所述膨胀换热器连通，且所述膨胀换热器与除氧器出口连通。

可选的，所述凝结水泵出口连接低压加热器，低压加热器的出口连接除氧器，除氧器的出口连接给水泵，给水泵的出口连接高压加热器，高压加热器的出口连接锅炉。

可选的，所述压缩机进口连通空气管路，压缩机出口连接压缩换热器热源侧进口，压缩换热器热源侧出口连接下一级压缩机，末级压缩换热器热源侧出口连接储气室。

可选的，所述压缩换热器冷源侧进口连接凝结水泵出口，冷源侧出口连接除氧器进口；

膨胀换热器冷源侧进口连接储气室，冷源侧出口连接透平进口，透平出口连接下一级膨胀换热器冷源侧进口，末级透平出口连接空气管路。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，储能系统和释能系统之间设有储气室，储能系统包括电动机和压缩机，电动机适于与燃煤发电系统电连接，压缩机的出气端与储气室连通，电动机接收燃煤发电系统多余的电力，带动压缩机进行工作，压缩机产生的压缩空气进入储气室内储存起来。在需要增加电负荷时，释放储气室中的压缩空气，使压缩空气进入透平进行做功，透平带动发电机进行工作发电，提高了燃煤发电机组灵活调峰发电能力。

2.本实用新型提供的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，通过凝结水吸收压缩热，将热能直接回收至燃煤发电系统内，提高了能源利用率。

3.本实用新型提供的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，省去了蓄热罐和蓄冷罐，直接将煤电机组和压缩空气储能系统进行耦合。储能过程直接将热量回收至机组凝结水管路，释能过程利用机组四段抽汽加热高压空气，进入多级透平膨胀做功，带动发电机发电。该系统一方面节约了储能系统设备成本；另一方面平滑了煤电机组的发电负荷曲线，将电网负荷低谷期的燃煤发电量储存起来，在用电高峰期释放出来，真正实现了电网侧的削峰填谷、灵活发电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、高压加热器；2、给水泵；3、除氧器；4、低压加热器；5、凝结水泵；6、压缩机；7、压缩换热器；8、电动机；9、储气室；10、透平；11、膨胀换热器；12、发电机；13、四段抽汽管路。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供了燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统的一种具体的实施方式，如图1所示，包括燃煤发电系统、储能系统和释能系统，储能系统和释能系统之间设有储气室9，储能系统包括电动机8和压缩机6，电动机8适于与燃煤发电系统电连接，压缩机6的出气端与储气室9连通，电动机8接收燃煤发电系统多余的电力，带动压缩机6进行工作，压缩机6产生的压缩空气进入储气室9内储存起来。在需要增加电负荷时，释放储气室9中的压缩空气，使压缩空气进入透平10进行做功，透平10带动发电机12进行工作发电，大大提高了燃煤发电机组灵活调峰发电能力。

本实施例中，燃煤发电机12组包括凝结水泵5、低压加热器4、除氧器3、给水泵2、高压加热器1。凝汽器出口的凝结水进入凝结水泵5，凝结水泵5的出口通过管路连接低压加热器4，低压加热器4的出口通过管路连接除氧器3，除氧器3的出口通过管路连接给水泵2，给水泵2的出口通过管路连接高压加热器1，高压加热器1的出口通过管路连通锅炉。

本实施例中，储能系统还包括压缩换热器7，压缩机6进口连接空气管路，压缩机6出口连接压缩换热器7热源侧进口，压缩换热器7热源侧出口连接下一级压缩机6，末级压缩机6热源侧出口连接储气室9。释能系统还包括膨胀换热器11，膨胀换热器11冷源侧进口连接储气室9，冷源侧出口连接透平10进口，透平10出口连接下一级膨胀换热器11冷源侧进口，末级透平10出口连接排气管路。

具体的，压缩机6具有同轴串联连接的多个，分别为一级压缩机、二级压缩机和N级压缩机(N≥2)，一级压缩机的出气端与二级压缩机的进气端连接，并且一级压缩机的出气端与二级压缩机的进气端之间设有压缩换热器7，即上一级压缩机的出气端与下一级压缩机的进气端之间设有压缩换热器7；二级压缩机的出气端与下一级压缩机的进气端连接，并且二级压缩机的出气端与下一级压缩机的进气端之间设有压缩换热器7；末级压缩机的出气端与储气室9通过管路连接，且末级压缩机的出气端与储气室9之间的管路上设有压缩换热器7。一级压缩机的进气端连接有空气管路。

透平10具有同轴串联连接的多个，分别为一级透平、二级透平和N级透平(N≥2)，一级透平的进气端与储气室9通过管路连通，且一级透平的进气端与储气室9之间的管路上设有膨胀换热器11；一级透平的出气端与二级透平的进气端通过管路连接，且一级透平的出气端与二级透平的进气端之间的管路上设有膨胀换热器11，即上一级透平的出气端与下一级透平的进气端之间设有膨胀换热器11；二级透平的出气端与下一级透平的进气端通过管路连接，且二级透平的出气端与下一级透平的进气端之间的管路上设有膨胀换热器11；末级透平的出气端连接有排气管路。具体的，一级透平即为首级透平。

具体的，压缩换热器7冷源侧进口连接凝结水泵5出口，压缩换热器7冷源侧出口连接除氧器3进口；膨胀换热器11热源侧进口连接四段抽汽管路13，膨胀换热器11热源侧出口连接给水泵2进口。

煤电机组发出的电通过电动机8带动压缩机6做功，对空气提压升温，压缩换热器7将升温后的压缩空气的热量传递给凝结水泵5出口的凝结水，被加热的凝结水返回到除氧器3进口。此过程将电能转化为压力能和热能，热能被凝结水吸收，降温后的高压空气储存在储气室9内，热能直接回收至燃煤发电系统内，完成储能过程；

储气室9内的高压空气，经膨胀换热器11升温，膨胀换热器11的热源来自燃煤发电系统的四段抽汽，降温后返回给水泵2进口，升温后的高压空气进入透平10内膨胀做功，带动发电机12进行发电。此过程将压力能和热能转换为电能对外输出，压力能来自高压空气，热能来自燃煤发电系统四段抽汽，完成释能过程中。

本实施例中，压缩机6与透平10均优选设置两个，还可以设置多个，可以实现多级压缩和多级膨胀。具体的，透平10为膨胀机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，包括：

燃煤发电系统、储能系统和释能系统；

储气室(9)，连接在所述储能系统和释能系统之间；

所述储能系统包括电动机(8)和压缩机(6)，所述电动机(8)适于与所述燃煤发电系统电连接，所述压缩机(6)的出气端与所述储气室(9)连通；

释能系统包括透平(10)和发电机(12)，所述透平(10)的进气端与所述储气室(9)连通；

所述压缩机(6)与储气室(9)之间设有压缩换热器(7)，所述透平(10)与储气室(9)之间设有膨胀换热器(11)；

所述燃煤发电系统包括凝结水泵(5)，凝结水泵(5)出口与所述压缩换热器(7)连通；

所述燃煤发电系统还包括四段抽汽管路(13)，所述四段抽汽管路(13)与所述膨胀换热器(11)连通。

2.根据权利要求1所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述压缩机(6)具有串联连接的多个，上一级所述压缩机的出气端与下一级压缩机的进气端之间及末级压缩机的出气端与储气室(9)之间均设有压缩换热器(7)。

3.根据权利要求1所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述透平(10)具有串联连接的多个，一级透平的进气端与储气室(9)之间和上一级所述透平的出气端与下一级透平的进气端之间均设有膨胀换热器(11)。

4.根据权利要求1所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述燃煤发电系统还包括除氧器(3)、给水泵(2)，所述除氧器(3)和凝结水泵(5)之间的管路上设有低压加热器(4)，所述给水泵(2)和锅炉之间的管路上设有高压加热器。

5.根据权利要求4所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述凝结水泵(5)出口与压缩换热器(7)连通，压缩换热器(7)与所述除氧器(3)进口连通；

所述四段抽汽管路(13)与所述膨胀换热器(11)连通，且所述膨胀换热器(11)与除氧器(3)出口连通。

6.根据权利要求5所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述凝结水泵(5)出口连接低压加热器(4)，低压加热器(4)的出口连接除氧器(3)，除氧器(3)的出口连接给水泵(2)，给水泵(2)的出口连接高压加热器(1)，高压加热器(1)的出口连接锅炉。

7.根据权利要求1所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述压缩机(6)进口连通空气管路，压缩机(6)出口连接压缩换热器(7)热源侧进口，压缩换热器(7)热源侧出口连接下一级压缩机(6)，末级压缩换热器(7)热源侧出口连接储气室(9)。

8.根据权利要求7所述的燃煤机组耦合压缩空气储能灵活发电系统，其特征在于，所述压缩换热器(7)冷源侧进口连接凝结水泵(5)出口，冷源侧出口连接除氧器(3)进口；

膨胀换热器(11)冷源侧进口连接储气室(9)，冷源侧出口连接透平(10)进口，透平(10)出口连接下一级膨胀换热器(11)冷源侧进口，末级透平(10)出口连接空气管路。

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