[实用新型]一种与煤电热源耦合的高压空气储能发电系统

说明书

本实用新型公开了一种与煤电热源耦合的高压空气储能发电系统，包括煤电机组、汽轮机冷端系统和储能发电系统，汽轮机冷端系统包括循环水泵和冷却水塔，吸收汽轮机低压缸排汽热量后进入冷却水塔；蒸汽透平排汽进入小凝汽器冷凝后的凝结水进入煤电机组凝汽器；小凝汽器进口冷却水取自煤电机组循环水泵出口，出水汇入煤电机组冷却水塔入口母管。充分利用煤电机组热力系统这个具备各种热源等级的热载体，通过气水换热器及管道阀门系统，将空气压缩储能环节的放热用于加热低压加热器侧凝结水，用高温给水以逆流梯级加热方式提高进入膨胀发电机的空气温度；相比于现有的气态压缩空气储能系统，本实用新型取消了储热系统，降低了系统投资以及运行成本。

技术领域

本实用新型属于电源侧储能系统技术领域，具体为一种与煤电热源耦合的高压空气储能发电系统。

背景技术

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。要达到碳中和，一般有两种方法：一是通过特殊的方式去除温室气体，例如碳补偿。二是使用可再生能源，减少碳排放。

目前一次能源呈富煤贫油少气的单一结构，煤炭占一次能源消费的比重依然较高，达到57.7%。能源结构存在能源安全形势严峻、碳减排压力大、能源消费结构不合理、生态环境问题突出、能源利用效率较低等问题。清洁化是能源转型的重要方向之一，要大力发展海上风电、安全高效发展核电、积极开发流域大型水电、推进煤炭清洁高效灵活发电。

具有极强随机性和波动性特征的光伏、风能等新能源电力并网，出现了有别于传统功角振荡的网络谐振不稳定问题，是电网规划和运行中必须要进行的工作。

在电源侧、电网侧和用户侧建设大规模储能装置，提升电力系统运行灵活性及安全性，是解决新能源高比例消纳问题的有效途径。储能技术分为物理和化学储能，前者主要有抽水蓄能、压缩空气等，后者主要有电池、氢气储能等。抽水蓄能技术成熟，效率较高（~75%），但存在地理位置限制等问题，难以大规模推广；电池储能技术响应快、体积小、建设周期短，但存在容量较小、整体寿命短、工业污染大等缺点；氢能能量密度大，但储运技术尚未彻底解决，极大抬升了用能成本。压缩空气储能技术具有寿命长、环境污染小、运行维护费用低等特点，具备规模化推广应用潜力。

按照空气介质状态划分，空气储能分为低温液态和高压气态两大类。压缩空气储能项目应用于电网侧或用户侧，多为高压气态，或存储于废弃盐矿，或储于定制钢罐。应用于电网侧或用户侧的高压气态储能系统，通过设置储热系统将热量在压缩储能环节和膨胀释能环节实现时空转换。现有压缩空气储能发电系统存在压缩机放热和膨胀机吸热之间的强耦合关系，压缩机和膨胀机的高效运行难以兼顾：对于空气膨胀发电机来讲，其内效率与入口空气温度成正比关系，要求空气压缩过程提供高温热量；对于空气压缩机来讲，最高效的应为等温压缩。

实用新型内容

本实用新型的目的在于打破现有高压空气储能系统存在的压缩机放热和膨胀机吸热之间的强耦合关系，提供一种与煤电热源耦合的高压空气储能发电系统。本实用新型在煤电机组附近建设高压空气储能发电系统，将储能压缩过程的压缩热用于加热凝结水，排挤汽轮机低压缸回热系统抽汽；由高压加热器出口给水提供释能膨胀发电过程的加热热源；设置蒸汽透平驱动空气压缩机，驱动汽源取自中压缸排汽和进汽。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种与煤电热源耦合的高压空气储能发电系统，包括：

煤电机组；

汽轮机冷端系统，所述汽轮机冷端系统包括循环水泵和冷却水塔，冷却水塔出口冷却水经循环水泵加压后进入凝汽器，吸收汽轮机低压缸排汽热量后进入冷却水塔；

储能发电系统，所述储能发电系统包括空气压缩机；蒸汽透平排汽进入小凝汽器冷凝后的凝结水进入煤电机组凝汽器；小凝汽器进口冷却水取自煤电机组循环水泵出口，出水汇入煤电机组冷却水塔入口母管。