[发明专利]液化空气储能系统的发电装置及方法

说明书

本发明提出了一种液化空气储能系统的发电装置及方法，用于根据电网的需求功率调整输出功率，该装置包括：液化空气存储及气化部分，用于存储液化空气，并将液化空气加热气化，输出气化空气；膨胀机组，包括多个空气膨胀机，多个膨胀机的输出轴连接有SSS离合器，用于将气化空气的能量转化为机械动力；发电机组，用于将所述机械动力转化为电能并输出。本发明的发电方法和装置可以实现在电网负荷变化过程中，各级膨胀机及相应辅机均处于额定工况点附近稳定运行，在提高液化空气释能发电效率的同时也确保了机组和设备的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及液化空气储能技术领域，特别涉及一种液化空气储能系统的可变工况运行的发电装置及方法。

背景技术

液化空气储能技术(liquid Air Energy Storage，简称LAES)技术相比于其它同类型压缩空气储能技术有着存储压力低、储能密度高、不受地形限制等显著优点。通过液化空气储能技术在用电低谷期将弃风、光电进行存储，在用电高峰期将满足功频要求的电能输送到电网，即解决了新能源发电的供需不匹配问题又解决了其固有并网特性对电网的冲击。

虽然液化空气储能技术在解决新能源并网方面虽然有着上述一系列优点，但在释能环节仍存在技术上亟待解决的问题。由于在释能环节，多级膨胀机串联同步运行方式，这样机组在电网负荷需求变化时，就导致各级膨胀机均处于变工况运行状态，长时间偏离额定工况，造成各级膨胀机运行效率低下，从而降低了整个释能环节的效率。更为严重的是，在低负荷工况，由于各级膨胀机内部空气流量较低，易产生鼓风摩擦效应，导致末级叶片及缸体急速升温，甚至引发机组设备的损坏，造成极为严重的后果。

发明内容

本发明提出了一种液化空气储能系统的可变工况运行的发电装置及方法，以解决电网负荷变化过程中，各级膨胀机运行效率低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提出了一种液化空气储能系统的发电装置，用于根据电网的需求功率调整输出功率，该装置包括：液化空气存储及气化部分，用于存储液化空气，并将所述液化空气加热气化，输出气化空气；膨胀机组，包括多个空气膨胀机，所述多个空气膨胀机的输出轴连接有SSS离合器，用于将所述气化空气的能量转化为机械动力；发电机组，用于将所述机械动力转化为电能并输出。

进一步的，所述多个空气膨胀机之间为同轴串联连接。

进一步的，所述多个空气膨胀机之间为多轴并联连接，所述空气膨胀机的输出轴通过减速器与所述发电机组连接。

进一步的，所述膨胀机组还包括：多个再热器，分别连接于所述多个空气膨胀机的主气路中，用于将所述气化空气再次加热输送至相应的所述多个空气膨胀机。

进一步的，还包括：热量存储及释放部分，连接于所述再热器，用于存储和释放发电过程中气体所产生的热量。

进一步的，所述热量存储及释放部分包括：热介质储罐，用于存储储能阶段吸收压缩热后的高温储热介质；冷介质储罐，用于回收所述多个再热器冷却后的储热介质。

进一步的，还包括旁路控制阀门，连接于所述多个空气膨胀机，用于短接所述多个空气膨胀机的气路。

为了达到上述目的，相应的，提出了一种液化空气储能系统的发电方法，用于根据电网的需求功率调整输出功率，该方法包括：根据电网所需输出功率范围，设置液化空气储能系统的发电装置的多个功率输出层级；根据所述多个功率输出层级，确定每一功率输出层级对应的膨胀机组中投入运行的空气膨胀机数量，其中，所述空气膨胀机的输出轴连接有SSS离合器；根据电网需求的输出功率、所述功率输出层级和投入运行的空气膨胀机数量，实时控制所述膨胀机组进行发电。