[实用新型]一种光热复合式非补燃压缩空气发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及压缩空气储能领域，特别是涉及一种光热复合式非补燃压缩空气发电系统。

背景技术

随着环境问题的日益加剧和可再生能源发电的蓬勃发展，如何应对可再生能源如风电、光伏电源产生的波动性和不确定性，成为目前电力工业发展的突出问题。储能技术是解决这一问题的核心技术。

现有的储能方式主要有：抽水蓄能和压缩空气蓄能。抽水蓄能是实现大规模储能的主要方式，在国际储能市场中所占的装机容量最大，但由于其电站的建站对地质、地理条件、水源等要求苛刻，电站建站往往受限，因此压缩空气储能开始被广泛研究。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量，压缩机驱动空气压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气的形式储存在储气室中；当电力系统用电负荷达到高峰发电量不足时，系统释能，储气室将储气空间内的压缩空气释放出来，带动发电机发电，完成了电能—空气势能—电能的转化。压缩空气储能对地理和地质条件无特殊要求，山洞、荒滩、废弃矿井，甚至海滩、海底都可以，储气库可采用管线钢深埋地下，几乎不占用土地，也可以采用钢制的高压储罐作为高压气体的存储空间；储能采用自然界的大气作为工质，吸气和排气都在环境大气中进行，不会带来污染和生态问题，是一种真正能够实现零排放环境友好的储能方式。

现有技术中，为了提高电能的转化率，压缩空气储能系统还包括级间冷却器、天然气补燃装置和储热装置，在储能过程中，压缩机将空气进行多级压缩，压缩气体产生的压缩热通过级间冷却后将常温压缩空气存储在储气室中；在系统释能的过程中，压缩空气进入天然气补燃室，经加热后形成高温高压的压缩空气进入汽轮机带动发电机发电。现有技术存在成本高、储热效果差、采用天然气补燃产生碳排放污染环境的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种光热复合式非补燃压缩空气发电系统，以解决现有补燃式压缩空气储能技术中存在的成本高、有碳排放、依赖天然气的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种光热复合式非补燃压缩空气发电系统，包括：太阳能光热单元、储气单元和高速透平发电单元；

所述太阳能光热单元包括低温储油罐、高温储油罐、导热介质、泵、槽式集热器、加热器和油气换热器；所述低温储油罐的输出端与所述槽式集热器输入端之间连接有所述泵，用于将所述导热介质从所述低温储油罐中泵入所述槽式集热器中，所述槽式集热器利用太阳能加热所述导热介质；所述槽式集热器的输出端与所述高温储油罐的输入端之间连接加热器，所述低温储油罐的输入端与所述高温储油罐的输出端之间连接油气换热器；所述油气换热器的气路进口连接所述储气单元的输出端，用于加热所述储气单元输出的高压空气，加热后的所述高压空气输入所述高速透平发电单元进行发电。

其中，所述储气单元包括电动机、空气压缩机和储气室；所述空气压缩机通过所述电动机驱动，所述空气压缩机的输出端连接所述储气室的进口。

其中，所述储气室的进口和出口分别设置控制阀，用于控制输入和输出储气室的气体的流量。

其中，所述空气压缩机采用二级压缩，每级压缩出口均设有冷却器，用于冷却压缩后的气体。

其中，所述高速透平发电单元包括空气膨胀透平、高速发电机组和电力电子变流器，所述电力电子变流器用于将高频交流电实现交流 -直流-交流的变换。

其中，所述高速透平发电单元包括透平控制装置。

其中，所述高速透平发电单元包括电力电子变流器控制装置，所述电力电子变流器控制装置依据不同工况下透平的转速来调整控制参数，用于保证经变频后输出的电能质量。

其中，所述低温储油罐和所述高温储油罐中均设有氮气保护装置。

其中，所述低温储油罐和所述高温储油罐外表包有保温材料。

(三)有益效果

本实用新型提供的光热复合式非补燃压缩空气发电系统，通过采用太阳能槽式集热器和加热器来为高压空气提供高温热源，避免了现有技术中补燃式压缩空气储能技术存在的成本高、有碳排放、依赖天然气的问题，降低了对环境的污染，节省了成本。另外，通过同时设置槽式集热器和加热器，使得在利用太阳能储热的同时，还可通过加热器对导热介质进行加热，进而通过油气换热器实现对高压空气的加热，既提高了系统释能效率，又可满足系统在不同工况下的稳定运行。

附图说明

图1为光热复合式非补燃压缩空气发电系统示意图；