[发明专利]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

说明书

本发明公开了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，本发明将储能系统与火电机组相结合，在储能过程中，从汽轮机中抽取蒸汽，一部分与高温储热工质在汽轮机抽汽利用储热换热器中进行热交换，一部分推动多级间冷压缩机，一部分驱动吸收式热泵，升温后的热泵出口处的余热水，与高温储热工质在循环水余热利用储热换热器进行热交换，将热能储存于循环水余热利用高温工质储罐，压缩后的空气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。本发明实现在了火电电源侧储能与释能的自由转换过程，对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。

技术领域

本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及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。

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。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种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，能够实现火电电源侧，储能与释能的自由转换过程，储能过程中汽轮机开启高压及低压旁路运行，可达到机组深度调峰与能量存储的双重能效。

为了达到上述目的，火电机组循环水余热利用的液态压缩空气储能系统，包括火电汽轮机，火电汽轮机的抽汽通过管路连接吸收式热泵、汽轮机抽汽利用储热换热器和背压式汽轮机；

汽轮机抽汽利用储热换热器的热工质出口通过管路连接汽轮机抽汽利用高温工质储罐，汽轮机抽汽利用高温工质储罐的工质作为热源通过管路连接汽轮机抽汽利用释能换热器，汽轮机抽汽利用释能换热器放热后的工质出口连接汽轮机抽汽利用低温工质储罐，汽轮机抽汽利用低温工质储罐连接汽轮机抽汽利用储热换热器；

背压式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循环水余热利用释能换热器；