[go: up one dir, main page]

CN114033516B - 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统 - Google Patents

耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114033516B
CN114033516B CN202111322850.XA CN202111322850A CN114033516B CN 114033516 B CN114033516 B CN 114033516B CN 202111322850 A CN202111322850 A CN 202111322850A CN 114033516 B CN114033516 B CN 114033516B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
steam
heat exchanger
back pressure
energy
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
Application number
CN202111322850.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114033516A (zh
Inventor
屈杰
高庆
居文平
马汀山
朱蓬勃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd, Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202111322850.XA priority Critical patent/CN114033516B/zh
Publication of CN114033516A publication Critical patent/CN114033516A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114033516B publication Critical patent/CN114033516B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • 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
    • F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
    • 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
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • 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
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • 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
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/06—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein the engine being of extraction or non-condensing type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/02—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with liquefied gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • 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)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统，本发明的系统充分利用了火电机组的有效质‑热能量流，通过流程优化，降低了现有储能过程中的电能消耗量，并实现能量梯级利用与存储，提升储能实施的整体能量转化效率。实现了储能技术与火电机组的高效耦合应用。本发明可有效地将火电机组与液态空气储能系统相耦合，可实现在火电电源侧储能与释能的自由转换过程，储能系统与高背压供热机组相耦合，可以有效利用火电机组中的高品质热能对储能系统进行补热，提升了释能空气透平的进口参数，从而使储能系统能量转换效率得以提高，对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。

Description

耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统
技术领域
本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及一种耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统。
背景技术
目前，风电、光伏发电等再生能源电源正在快速兴起，但再生能源的间歇性以及随机性会对电网造成较大冲击，这也将严重制约其进一步的发展和整个电网的安全稳定性。
储能设施可以提供平滑发电的出力，削峰填谷，实现间歇性可再生能源电源与电网之间的协调发展。进一步，通过发电侧增设储能设施，可实现增强机组调节能力、有效支持可再生能源并网以及提供备用容量等多重功能。此外，火电机组与储能设施相结合，可部分程度弥补火电机组调节响应时间缓慢的缺陷。随着灵活性辅助服务市场逐渐完善，火电机组还可以通过储能的方式将其灵活性发挥至最大潜力，实现经济效益的最大化。
根据现有的技术类型划分，储能主要分为机械储能(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能)、电化学储能(钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍铬电池)以及电磁储能(超导磁能储能)三种类型。但目前能够实现MW级大规模储能的只有抽水蓄能与压缩空气储能两种方式。抽水蓄能方式受地形条件的约束较大，且在北方气温特别低的情况下可能会有结冰的风险。而气态压缩空气储能的储能密度比较低，需要盐穴、山洞等较大存储空间，因此也将受地形条件的约束。而液态空气储能的技术，通过把空气液化可实现比较高的储能密度，存储空间较小，不受地理条件的限制，因而获得了越来越多的关注。
现有的液态空气储能技术，主要是与可再生能源发电系统相结合，与火电机组系统相互结合的研究较少。储能系统与高背压供热机组相耦合，可以有效利用火电机组中的热能对储能系统进行补热，提升释能空气透平的进口参数使储能系统能量转换效率得以提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统，能够实现火电电源侧，储能与释能的自由转换过程，储能过程中利用火电高背压机组排汽及汽轮机通流处的抽汽对储能系统进行回热补热，可有效提升储能系统转换效率。
为了达到上述目的，耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，包括汽轮机组，汽轮机组的中压排汽通过管路连接抽汽利用储热换热器和背压驱动式小汽轮机，汽轮机组分流部分的排汽通过管路连接高背压排汽利用储热换热器；
抽汽利用储热换热器的热工质出口通过管路连接抽汽利用高温工质储罐，抽汽利用高温工质储罐的工质作为热源通过管路连接抽汽利用释能换热器，抽汽利用释能换热器放热后的工质出口连接抽汽利用低温工质储罐，抽汽利用低温工质储罐连接抽汽利用储热换热器；
背压驱动式小汽轮机连接多级间冷压缩机，多级间冷压缩机的热源循环回路连接多级压缩热收集换热器，多级压缩热收集换热器的热工质出口通过管路连接压缩热利用高温工质储罐，多级间冷压缩机的压缩空气出口连接液化换热器，液化换热器连接低温膨胀机，低温膨胀机连接汽液分离器，汽液分离器连接储液罐，储液罐连接汽化换热器，高温工质储罐的工质作为热源连接汽化换热器，汽化换热器的工质出口通过管路连接压缩热利用低温工质储罐，压缩热利用低温工质储罐连接多级压缩热收集换热器，汽化换热器中升温后的液体出口通过管路连接高背压排汽利用释能换热器；
高背压排汽利用储热换热器的储热工质出口通过管路连接高背压排汽利用高温工质储罐，高背压排汽利用高温工质储罐的工质作为热源连接高背压排汽利用释能换热器，高背压排汽利用释能换热器中的热源出口通过管路连接高背压排汽利用低温工质储罐，高背压排汽利用释能换热器的被加热工质出口通过管路连接抽汽利用释能换热器，抽汽利用释能换热器的空气出口连接多级储能发电汽轮机。
低温膨胀机连接低温膨胀机发电机。
汽轮机组与高背压排汽利用储热换热器间通过高背压排汽利用管路连接。
汽轮机组的中压排汽通过抽汽利用储热管路连接抽汽利用储热换热器和背压驱动式小汽轮机。
汽轮机组分流部分的排汽连接高背压凝汽器，高背压凝汽器连接凝结水系；
高背压排汽利用储热换热器中换热后的排汽通过管路连接凝结水系；
抽汽利用储热换热器中换热后的蒸汽通过管路连接凝结水系。
汽轮机组包括锅炉，锅炉的主蒸汽通过管路连接火电汽轮机高压缸，锅炉的再热蒸汽通过管路连接的火电汽轮机中压缸，火电汽轮机高压缸连接火电汽轮机中压缸，火电汽轮机中压缸连接汽轮机低压缸，火电汽轮机中压缸和汽轮机低压缸的中压排汽通过管路连接抽汽利用储热换热器和背压驱动式小汽轮机。
耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，包括储能流程和释能流程；
储能流程包括以下步骤：
S11，从汽轮机组的通流中压排汽处抽取蒸汽，分为两部分，第一部分蒸汽送入抽汽利用储热换热器中，与高温储热工质进行热交换，热交换后的高温储热工质送入抽汽利用高温工质储罐进行储存，第二部分蒸汽驱动背压驱动式小汽轮机推动多级间冷压缩机，汽轮机组的排汽送入高背压排汽利用储热换热器中，与高温储热工质进行热交换，换热后的将热能储存于高背压排汽利用高温工质储罐；
S12，多级间冷压缩机将空气压缩至高压状态，高压状态的空气与多级压缩热收集换热器进行热交换，将换热后热量储存至压缩热利用高温工质储罐中；
S13，换热后的被压缩空气进入液化换热器中吸收冷量，降温进入深冷状态；
S14，深冷状态的压缩空气再通过低温膨胀机和汽液分离器，液化成液态空气储存在储液罐中，而未液化的压缩空气执行S13；
储能流程包括以下步骤：
S21，储液罐中的液化空气，进入汽化换热器进行回热加热，汽化换热器中作为热源的循环工质为压缩热利用高温工质储罐中所收集的压缩热，汽化换热器中放热后的循环工质进入压缩热利用低温工质储罐；
S22，汽化换热器中升温汽化后的液化空气进入高背压排汽利用释能换热器，液化空气在高背压排汽利用释能换热器中利用存储在高背压排汽利用高温工质储罐中的排汽余热能进行第二次升温，高背压排汽利用释能换热器中放热后的循环工质进入高背压排汽利用高温工质储罐；
S23，二次升温后的液化空气进入抽汽利用储热换热器，抽汽利用储热换热器利用存储在抽汽利用高温工质储罐中的储热能量对液化空气进行膨胀前的第三次升温，以提高液化空气的做功能力，利用储热换热器中放热后的循环工质进入抽汽利用低温工质储罐；
S24，三次升温后的液化空气进入多级储能发电汽轮机，在多级储能发电汽轮机中膨胀做功，向外供电。
汽轮机组的排汽送入高背压凝汽器中，高背压凝汽器的凝结水汇入凝结水系。
高背压排汽利用储热换热器中换热后的排汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。
抽汽利用储热换热器中换热后的蒸汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。
与现有技术相比，本发明的系统充分利用了火电机组的有效质-热能量流，通过流程优化，降低了现有储能过程中的电能消耗量，并实现能量梯级利用与存储，提升储能实施的整体能量转化效率。实现了储能技术与火电机组的高效耦合应用。本发明可有效地将火电机组与液态空气储能系统相耦合，可实现在火电电源侧储能与释能的自由转换过程，储能系统与高背压供热机组相耦合，可以有效利用火电机组中的高品质热能对储能系统进行补热，提升了释能空气透平的进口参数，从而使储能系统能量转换效率得以提高，对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。
本发明的工作方法将储能系统与火电机组相结合，在储能过程中，首先从汽轮机通流中排管道处抽取蒸汽，第一部分与高温储热工质在抽汽利用储热换热器中进行热交换，将热能储存至抽汽利用高温工质储罐，第二部分驱动背压式汽轮机推动多级间冷压缩机，接着分流部分高背压机组排汽，通过高背压排汽利用管路与高温储热工质在高背压排汽利用储热换热器进行热交换，将热能储存于高背压排汽利用高温工质储罐；压缩后的空气进一步通过液化换热器形成液化空气后，被存储于低温液罐中，释能时利用所收集的多级压缩过程中的压缩热、及所储热能量进行温度提升，以增强释能空气透平做功能力。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
其中，1、多级储能发电汽轮机；2、高背压排汽利用释能换热器；3、高背压排汽利用高温工质储罐；4、高背压排汽利用低温工质储罐；5、高背压排汽利用储热换热器；6、高背压排汽利用管路；7、抽汽利用高温工质储罐；8、抽汽利用低温工质储罐；9、抽汽利用释能换热器；10、抽汽利用储热换热器；11、抽汽利用储热管路；12、背压驱动式小汽轮机；13、多级间冷压缩机；14、多级压缩热收集换热器；15、压缩热利用高温工质储罐；16、压缩热利用低温工质储罐；17、汽液分离器；18、液化换热器；19、低温膨胀机；20、低温膨胀机发电机；21、储液罐；22、汽化换热器；23、火电汽轮机高压缸；24、火电汽轮机中压缸；25、锅炉；26、高背压凝汽器；27、汽轮机低压缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，包括汽轮机组，汽轮机组的中压排汽通过抽汽利用储热管路11连接抽汽利用储热换热器10和背压驱动式小汽轮机12，汽轮机组分流部分的排汽通过管路连接高背压排汽利用储热换热器5；
抽汽利用储热换热器10的热工质出口通过管路连接抽汽利用高温工质储罐7，抽汽利用高温工质储罐7的工质作为热源通过管路连接抽汽利用释能换热器9，抽汽利用释能换热器9放热后的工质出口连接抽汽利用低温工质储罐8，抽汽利用低温工质储罐8连接抽汽利用储热换热器10；
背压驱动式小汽轮机12连接多级间冷压缩机13，多级间冷压缩机13的热源循环回路连接多级压缩热收集换热器14，多级压缩热收集换热器14的热工质出口通过管路连接压缩热利用高温工质储罐15，多级间冷压缩机13的压缩空气出口连接液化换热器18，液化换热器18连接低温膨胀机19，低温膨胀机19连接汽液分离器17，低温膨胀机19连接低温膨胀机发电机20。汽液分离器17连接储液罐21，储液罐21连接汽化换热器22，高温工质储罐15的工质作为热源连接汽化换热器22，汽化换热器22的工质出口通过管路连接压缩热利用低温工质储罐16，压缩热利用低温工质储罐16连接多级压缩热收集换热器14，汽化换热器22中升温后的液体出口通过管路连接高背压排汽利用释能换热器2；
高背压排汽利用储热换热器5的储热工质出口通过高背压排汽利用管路6连接高背压排汽利用高温工质储罐3，高背压排汽利用高温工质储罐3的工质作为热源连接高背压排汽利用释能换热器2，高背压排汽利用释能换热器2中的热源出口通过管路连接高背压排汽利用低温工质储罐4，高背压排汽利用释能换热器2的被加热工质出口通过管路连接抽汽利用释能换热器9，抽汽利用释能换热器9的空气出口连接多级储能发电汽轮机1。
汽轮机组分流部分的排汽连接高背压凝汽器26，高背压凝汽器26连接凝结水系；高背压排汽利用储热换热器5中换热后的排汽通过管路连接凝结水系；抽汽利用储热换热器10中换热后的蒸汽通过管路连接凝结水系。
汽轮机组包括锅炉25，锅炉25的主蒸汽通过管路连接火电汽轮机高压缸23，锅炉25的再热蒸汽通过管路连接的火电汽轮机中压缸24，火电汽轮机高压缸23连接火电汽轮机中压缸24，火电汽轮机中压缸24连接汽轮机低压缸27，火电汽轮机中压缸24和汽轮机低压缸27的中压排汽通过管路连接抽汽利用储热换热器10和背压驱动式小汽轮机12。
耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，包括储能流程和释能流程；
储能流程包括以下步骤：
S11，从汽轮机组的通流中压排汽处抽取蒸汽，分为两部分，第一部分蒸汽送入抽汽利用储热换热器10中，与高温储热工质进行热交换，热交换后的高温储热工质送入抽汽利用高温工质储罐7进行储存，第二部分蒸汽驱动背压驱动式小汽轮机12推动多级间冷压缩机13，汽轮机组的排汽送入高背压排汽利用储热换热器5中，与高温储热工质进行热交换，换热后的将热能储存于高背压排汽利用高温工质储罐3；汽轮机组的排汽送入高背压凝汽器26中，高背压凝汽器26的凝结水汇入凝结水系。高背压排汽利用储热换热器5中换热后的排汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。抽汽利用储热换热器10中换热后的蒸汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。
S12，多级间冷压缩机13将空气压缩至高压状态，高压状态的空气与多级压缩热收集换热器14进行热交换，将换热后热量储存至压缩热利用高温工质储罐15中；
S13，换热后的被压缩空气进入液化换热器18中吸收冷量，降温进入深冷状态；
S14，深冷状态的压缩空气再通过低温膨胀机19和汽液分离器17，液化成液态空气储存在储液罐21中，而未液化的压缩空气执行S13；
储能流程包括以下步骤：
S21，储液罐21中的液化空气，进入汽化换热器22进行回热加热，汽化换热器22中作为热源的循环工质为压缩热利用高温工质储罐15中所收集的压缩热，汽化换热器22中放热后的循环工质进入压缩热利用低温工质储罐16；
S22，汽化换热器22中升温汽化后的液化空气进入高背压排汽利用释能换热器2，液化空气在高背压排汽利用释能换热器2中利用存储在高背压排汽利用高温工质储罐3中的排汽余热能进行第二次升温，高背压排汽利用释能换热器2中放热后的循环工质进入高背压排汽利用高温工质储罐4；
S23，二次升温后的液化空气进入抽汽利用储热换热器10，抽汽利用储热换热器10利用存储在抽汽利用高温工质储罐7中的储热能量对液化空气进行膨胀前的第三次升温，以提高液化空气的做功能力，利用储热换热器10中放热后的循环工质进入抽汽利用低温工质储罐8；
S24，三次升温后的液化空气进入多级储能发电汽轮机1，在多级储能发电汽轮机1中膨胀做功，向外供电。
储能流程开始后，来自火电机组通流级中排处的大部分流量在抽汽利用储热换热器中与储热工质进行换热，将高品质热量存储于抽汽利用高温工质储罐，蒸汽放热形成疏水回流至汽轮机热力系统。第二部分驱动背压式汽轮机推动多级间冷压缩机，接着分流部分高背压机组排汽，通过高背压排汽利用管路与高温储热工质在高背压排汽利用储热换热器进行热交换，将热能储存于高背压排汽利用高温工质储罐；压缩后的空气进一步通过液化换热器形成液化空气后，被存储于低温液罐中，释能时利用所收集的多级压缩过程中的压缩热、及所储热能量进行温度提升，以增强释能空气透平做功能力。
释能过程中，低温液罐中的液化空气，抽吸进入低温泵提升压力，首先利用所收集的多级压缩过程中的压缩热在汽化换热器中进行回热加热，升温汽化，接着进一步利用高背压机组排汽热量以及汽轮机抽汽的储热能量提升发电汽轮机机入口的温度，提高压缩空气的做功能力。随后压缩空气进入储能发电汽轮机，在汽轮机中膨胀做功，向外供电。
现有的液态空气储能技术，与火电机组系统相互结合的研究较少。本发明能够实现火电电源侧，储能与释能的自由转换过程，储能系统与高背压供热机组相耦合，可以有效利用火电机组中的高品质热能对储能系统进行补热，提升了释能空气透平的进口参数，从而使储能系统能量转换效率得以提高，对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。

Claims (10)

1.耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，包括汽轮机组，汽轮机组的中压排汽通过管路连接抽汽利用储热换热器(10)和背压驱动式小汽轮机(12)，汽轮机组分流部分的排汽通过管路连接高背压排汽利用储热换热器(5)；
抽汽利用储热换热器(10)的热工质出口通过管路连接抽汽利用高温工质储罐(7)，抽汽利用高温工质储罐(7)的工质作为热源通过管路连接抽汽利用释能换热器(9)，抽汽利用释能换热器(9)放热后的工质出口连接抽汽利用低温工质储罐(8)，抽汽利用低温工质储罐(8)连接抽汽利用储热换热器(10)；
背压驱动式小汽轮机(12)连接多级间冷压缩机(13)，多级间冷压缩机(13)的热源循环回路连接多级压缩热收集换热器(14)，多级压缩热收集换热器(14)的热工质出口通过管路连接压缩热利用高温工质储罐(15)，多级间冷压缩机(13)的压缩空气出口连接液化换热器(18)，液化换热器(18)连接低温膨胀机(19)，低温膨胀机(19)连接汽液分离器(17)，汽液分离器(17)连接储液罐(21)，储液罐(21)连接汽化换热器(22)，压缩热利用高温工质储罐(15)的工质作为热源连接汽化换热器(22)，汽化换热器(22)的工质出口通过管路连接压缩热利用低温工质储罐(16)，压缩热利用低温工质储罐(16)连接多级压缩热收集换热器(14)，汽化换热器(22)中升温后的液体出口通过管路连接高背压排汽利用释能换热器(2)；
高背压排汽利用储热换热器(5)的储热工质出口通过管路连接高背压排汽利用高温工质储罐(3)，高背压排汽利用高温工质储罐(3)的工质作为热源连接高背压排汽利用释能换热器(2)，高背压排汽利用释能换热器(2)中的热源出口通过管路连接高背压排汽利用低温工质储罐(4)，高背压排汽利用释能换热器(2)的被加热工质出口通过管路连接抽汽利用释能换热器(9)，抽汽利用释能换热器(9)的空气出口连接多级储能发电汽轮机(1)。
2.根据权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，低温膨胀机(19)连接低温膨胀机发电机(20)。
3.根据权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，汽轮机组与高背压排汽利用储热换热器(5)间通过高背压排汽利用管路(6)连接。
4.根据权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，汽轮机组的中压排汽通过抽汽利用储热管路(11)连接抽汽利用储热换热器(10)和背压驱动式小汽轮机(12)。
5.根据权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，汽轮机组分流部分的排汽连接高背压凝汽器(26)，高背压凝汽器(26)连接凝结水系；
高背压排汽利用储热换热器(5)中换热后的排汽通过管路连接凝结水系；
抽汽利用储热换热器(10)中换热后的蒸汽通过管路连接凝结水系。
6.根据权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统，其特征在于，汽轮机组包括锅炉(25)，锅炉(25)的主蒸汽通过管路连接火电汽轮机高压缸(23)，锅炉(25)的再热蒸汽通过管路连接的火电汽轮机中压缸(24)，火电汽轮机高压缸(23)连接火电汽轮机中压缸(24)，火电汽轮机中压缸(24)连接汽轮机低压缸(27)，火电汽轮机中压缸(24)和汽轮机低压缸(27)的中压排汽通过管路连接抽汽利用储热换热器(10)和背压驱动式小汽轮机(12)。
7.权利要求1所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，其特征在于，包括储能流程和释能流程；
储能流程包括以下步骤：
S11，从汽轮机组的通流中压排汽处抽取蒸汽，分为两部分，第一部分蒸汽送入抽汽利用储热换热器(10)中，与高温储热工质进行热交换，热交换后的高温储热工质送入抽汽利用高温工质储罐(7)进行储存，第二部分蒸汽驱动背压驱动式小汽轮机(12)推动多级间冷压缩机(13)，汽轮机组的排汽送入高背压排汽利用储热换热器(5)中，与高温储热工质进行热交换，换热后的将热能储存于高背压排汽利用高温工质储罐(3)；
S12，多级间冷压缩机(13)将空气压缩至高压状态，高压状态的空气与多级压缩热收集换热器(14)进行热交换，将换热后热量储存至压缩热利用高温工质储罐(15)中；
S13，换热后的被压缩空气进入液化换热器(18)中吸收冷量，降温进入深冷状态；
S14，深冷状态的压缩空气再通过低温膨胀机(19)和汽液分离器(17)，液化成液态空气储存在储液罐(21)中，而未液化的压缩空气执行S13；
储能流程包括以下步骤：
S21，储液罐(21)中的液化空气，进入汽化换热器(22)进行回热加热，汽化换热器(22)中作为热源的循环工质为压缩热利用高温工质储罐(15)中所收集的压缩热，汽化换热器(22)中放热后的循环工质进入压缩热利用低温工质储罐(16)；
S22，汽化换热器(22)中升温汽化后的液化空气进入高背压排汽利用释能换热器(2)，液化空气在高背压排汽利用释能换热器(2)中利用存储在高背压排汽利用高温工质储罐(3)中的排汽余热能进行第二次升温，高背压排汽利用释能换热器(2)中放热后的循环工质进入高背压排汽利用低温工质储罐(4)；
S23，二次升温后的液化空气进入抽汽利用储热换热器(10)，抽汽利用储热换热器(10)利用存储在抽汽利用高温工质储罐(7)中的储热能量对液化空气进行膨胀前的第三次升温，以提高液化空气的做功能力，利用储热换热器(10)中放热后的循环工质进入抽汽利用低温工质储罐(8)；
S24，三次升温后的液化空气进入多级储能发电汽轮机(1)，在多级储能发电汽轮机(1)中膨胀做功，向外供电。
8.根据权利要求7所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，其特征在于，汽轮机组的排汽送入高背压凝汽器(26)中，高背压凝汽器(26)的凝结水汇入凝结水系。
9.根据权利要求7所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，其特征在于，高背压排汽利用储热换热器(5)中换热后的排汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。
10.根据权利要求7所述的耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能系统的工作方法，其特征在于，抽汽利用储热换热器(10)中换热后的蒸汽冷凝成凝结水汇入凝结水系。
CN202111322850.XA 2021-11-09 2021-11-09 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统 Active CN114033516B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111322850.XA CN114033516B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111322850.XA CN114033516B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114033516A CN114033516A (zh) 2022-02-11
CN114033516B true CN114033516B (zh) 2023-03-31

Family

ID=80136997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111322850.XA Active CN114033516B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114033516B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114893267B (zh) * 2022-04-08 2024-04-09 东南大学 用于高背压-抽凝热电联供系统的液态二氧化碳储能系统
CN115853607A (zh) * 2022-12-09 2023-03-28 国能龙源蓝天节能技术有限公司 一种火电机组调峰储能热力系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104279012A (zh) * 2013-07-04 2015-01-14 中国科学院过程工程研究所 一种基于深冷储能的核电调峰系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6955050B2 (en) * 2003-12-16 2005-10-18 Active Power, Inc. Thermal storage unit and methods for using the same to heat a fluid
CN108533343A (zh) * 2018-03-29 2018-09-14 华北电力大学 一种利用orc提高压缩空气储能效率的方法和系统
CN111927584B (zh) * 2020-09-08 2024-11-05 西安热工研究院有限公司 提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统及方法
CN112780409B (zh) * 2021-03-18 2023-08-11 西安热工研究院有限公司 一种采用连续爆轰的燃机与液态压缩空气储能耦合系统及方法
CN113565591B (zh) * 2021-07-29 2023-05-30 西安热工研究院有限公司 热电联产机组耦合空气储能膨胀发电系统及优化运行方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104279012A (zh) * 2013-07-04 2015-01-14 中国科学院过程工程研究所 一种基于深冷储能的核电调峰系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114033516A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114060111B (zh) 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
WO2021184773A1 (zh) 一种发电厂空气储能灵活性调峰系统及方法
CN111927584B (zh) 提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统及方法
CN110374838A (zh) 一种基于lng冷量利用的跨临界二氧化碳储能系统及方法
CN111121389B (zh) 一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统的使用方法
CN114033515B (zh) 具有引射汇流装置的液态压缩空气储能方法及系统
WO2022027844A1 (zh) 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法
CN111305918A (zh) 一种无冷源损失的汽驱空气储能调峰系统及方法
CN203906025U (zh) 一种海岛供能系统
CN111305920A (zh) 一种汽驱空气储能调峰系统及方法
CN212054836U (zh) 一种发电厂空气储能灵活性调峰系统
CN112780375B (zh) 一种与火电厂耦合的压缩空气储能系统及其使用方法
CN109630220B (zh) 新型高密度空气储能发电系统
CN212054838U (zh) 一种蒸汽补热空气储能调峰系统
CN111305917A (zh) 一种蒸汽补热空气储能调峰系统及方法
CN114033516B (zh) 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统
CN111271143A (zh) 一种提高电力灵活性的系统及方法
CN211900716U (zh) 一种无冷源损失的汽驱空气储能调峰系统
CN114109543B (zh) 利用汽轮机旁路补热的液态压缩空气储能方法及系统
CN215486194U (zh) 一种与火电厂耦合的压缩空气储能系统
CN221838496U (zh) 一种共用换热器的绝热压缩空气储能系统
CN114060112B (zh) 空冷机组排汽余热利用的液态压缩空气储能方法及系统
CN212406828U (zh) 提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能系统
CN112096468A (zh) 与燃煤发电机组热力系统耦合的液态压缩空气储能系统
CN212054837U (zh) 一种提高电力灵活性的系统

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