[发明专利]动力回收的改进

说明书

一种系统，包括：低温储罐，其用于储存低温剂；泵，其与低温储罐流体连通，用于将来自低温储罐的低温剂泵送至高压；蒸发器，其与泵流体连通，用于蒸发来自泵的高压低温剂，以形成高压气体；动力回收装置，该动力回收装置包括用于传递机械动力的传动轴；以及电机，该电机被机械地联接到动力回收装置的传动轴，用于将动力回收装置回收的机械动力转换成电能。该系统可在动力回收模式和机动模式下操作，在动力回收模式下，动力回收装置由来自蒸发器供应的高压气体的机械动力驱动，并且回收所述机械动力，在机动模式下，动力回收装置由除蒸发器供应的高压气体以外的驱动装置驱动。

技术领域

本发明涉及动力回收系统和方法，尤其涉及低温动力回收系统和方法。

背景技术

电传输和配电网络(或电网)必须平衡发电与消费者需求。目前，这通常是通过以如下方式调制网络的发电侧(供电侧)来实现：开启和关停电站；和/或使一些发电站在接近满负荷的情况下连续运行，使得可以根据需要通过降低负载设定点或将电厂从电网中去除而增加或减少电力输出。总体平衡必须在逐秒的基础上进行维持。

不是被开启和关停而是通常在接近满负荷下连续运行以优化电力生产效率的发电厂(power plant)有时被称为基荷电厂(baseload plant)。这些通常涉及热力学蒸汽循环。典型的示例包括核电厂、燃煤电厂，和联合循环燃气轮机，其中使用燃气轮机的废热来加热蒸汽循环。由于升高温度源(核反应堆、熔炉、燃气轮机)和蒸汽循环的温度需要很长时间，因此这种热力学蒸汽电厂不能快速地开启和关停。联合循环燃气轮机的总启动时间通常为45分钟，而核电厂或燃煤电厂的启动时间通常为几个小时。因此，这些电厂在稍低的负载下运行，并且可以通过升高负载设定点来响应电力需求增加。由于这些电厂是已经在运行，因此通常可以在数秒内实现这种响应。

在短时间上开启以满足峰值需求的发电厂有时被称为调峰电厂。调峰电厂被设计用以提供更快的响应，但是不利于效率。因此，以上述方式平衡供应侧导致效率损失。在大的规模上，这些通常是开式循环燃气轮机，其使气体在类似于喷气发动机的燃气轮机中燃烧。空气通过压缩机被压缩、与可燃气体混合，并且在燃烧室中燃烧。所产生的高压热气体在涡轮机中膨胀以产生功，该产生的功在发电机中转换成电能。来自涡轮机的热废气被排放到大气，这不同于在闭式循环燃气涡轮机中被使用，其中它被用于加热蒸汽循环，如前所述，蒸汽循环需要时间来加热。开式循环燃气轮机电厂通常可在约15分钟内启动。这主要受限于：需要排空任何潜在的可燃气体的排气烟囱，这样的潜在的可燃气体会引起爆炸；以及需要以受控方式将涡轮加热到其工作温度，以避免快速的热冲击。因此，在高电力需求的预期中需要这些电厂，以允许启动系统所花费的时间。

目前，可获得基于各种技术并且因此表现出不同的启动持续时间的大量调峰电厂。这些电厂可分为两大类：

-基于非热力学的系统(例如，电池、水力电厂、飞轮)，以及

-基于热力学的系统(例如，开式循环燃气轮机(OCGT)、压缩空气储能(CAES)、液态空气储能(LAES))。

在水电调峰电厂(非热力学)中，允许水从高处流过涡轮机以驱动发电机。因为能量仅体现为保持在高处的水量的势能，所以仅通过打开阀门并且允许水进入涡轮机而相对快地启动发电厂。在这种情况下，启动时间受限于涡轮机达到额定速度以及在发电机被联接到电网之前将该速度精确控制为与电网同步所花费的时间。为了减少对电力输出信号作出反应所需的时间，水力发电厂可以设计用以在水流断开的情况下运行直至同步，然后保持与电网联接。在这种模式下，涡轮机持续旋转，并且发电机作为电机运行，联接到电网。当需要电力时，仅打开阀门以允许水进入涡轮机并发电。以这种方式，电厂可以在不到一分钟的时间内从空载状态转换到标称电力输出。水电调峰电厂提供了良性排放的另外优点，但需要构建特定的地理特征，这限制了它们的可部署性。

为了应对全球变暖，正在向网络中引入越来越多的间歇性可再生发电容量，包括风力涡轮机和太阳能集热器，这因引起在发电侧的部分的可用性方面的不确定性而进一步使电网平衡复杂；一种可以使用储能来解决的问题。