[发明专利]基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法

权利要求书

1.基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：由第一汽轮机组（1）、第一阀门（2）、第二阀门（3）、第二汽轮机组（4）、凝汽器（5）、制冷压缩机（6）、空气压缩机（7）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）、复叠制冷/储冷系统（11）、第六阀门（12）、液体空气储罐（13）、第七阀门（14）、空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）所组成；

所述第一汽轮机组（1）包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸，中压缸出口通过第一阀门（2）依次与低压缸和凝汽器（5）连接，中压缸出口通过第二阀门（3）与第二汽轮机组（4）蒸汽入口连接；第二汽轮机组（4）通过连接轴直接带动制冷压缩机（6）转动，制冷压缩机（6）驱动复叠制冷/储冷系统（11），第二汽轮机组（4）出口与凝汽器（5）入口连接；空气压缩机（7）出口通过第三阀门（8）依次与复叠制冷/储冷系统（11）级间供气冷却侧入口（a）、复叠制冷/储冷系统（11）级间供气冷却侧出口（b）连接，复叠制冷/储冷系统（11）级间供气冷却侧出口（b）通过第四阀门（9）与空气压缩机（7）第一级间吸气入口（a）连接、通过第五阀门（10）与空气压缩机（7）第二级间吸气入口（b）连接；空气压缩机（7）出口依次与复叠制冷/储冷系统（11）降温液化侧入口（c）、复叠制冷/储冷系统（11）降温液化侧出口（d）、第六阀门（12）和液体空气储罐（13）连接；液体空气储罐（13）出口通过第七阀门（14）依次与复叠制冷/储冷系统（11）冷能回收侧入口（e）、复叠制冷/储冷系统（11）冷能回收侧出口（f）、空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）连接；该系统利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷系统，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷系统进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了系统储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了系统投资和占地面积。

2.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：所述第二阀门（3）与第一汽轮机组（1）的中压缸出口连接，或根据发电机组情况优化筛选抽汽位置。

3.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：所述复叠制冷/储冷系统（11）通过蒸汽驱动的制冷压缩机（6）来带动，调峰期间高负荷运行，非调峰期间基本不运行。

4.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：所述空气压缩机（7）第一级间吸气入口（a）和第二级间吸气入口（b）表示多个级间吸气入口，空气压缩机由电能或蒸汽驱动。

5.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：所述空气加热装置（15）由第一汽轮机组（1）的抽汽作为热源。

6.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：所述空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）为一级或者多级，空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）数量一一对应，每级空气加热装置后串联对应的空气膨胀机。

7.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，其特征在于：该系统适用于热电联产机组和纯凝机组，深冷制取成本大幅度降低，空气压缩机（7）出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷系统（11）进行一定的降温后重新进入空气压缩机（7）内部不同工作级，压缩过程空气温升较小、单位质量空气的压缩耗功较小，具有较高的储能效率和经济性。

8.权利要求1至7任一项所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统的运行方法，其特征在于：包括储能模式和释能模式，具体如下：

储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第二阀门（3）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）和第六阀门（12），调整第一阀门（2）的开度，关闭第七阀门（14）；第一汽轮机组（1）中压缸出口的一部分蒸汽通过第二阀门（3）进入第二汽轮机组（4）推动其高速转动，第二汽轮机组（4）通过连接轴带动制冷压缩机（6）旋转从而驱动复叠制冷/储冷系统（11）运行，产生的冷量直接储存在复叠制冷/储冷系统（11）中，第二汽轮机组（4）出口乏汽进入凝汽器（5）放热生成凝结水；第一汽轮机组（1）中压缸出口的其余蒸汽先进入第一汽轮机组（1）的低压缸作功，再进入凝汽器（5）放热生成凝结水；通过电能或者蒸汽驱动空气压缩机（7）压缩空气，一小部分高压空气通过第三阀门（8）进入复叠制冷/储冷系统（11）进行降温，降温后的空气分别通过第四阀门（9）和第五阀门（10）进入空气压缩机（7）的不同工作级，以降低空气压缩过程中的温升、减小单位质量空气的压缩耗功，其余空气进入复叠制冷/储冷系统（11）进行降温液化，液态空气通过第六阀门（12）进入液体空气储罐（13）进行储存；

释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第二阀门（3）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）和第六阀门（12），打开第一阀门（2）和第七阀门（14）；低温液态空气从液体空气储罐（13）流出，经复叠制冷/储冷系统（11）进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入空气加热装置（15）吸收热量，高温高压空气进入空气膨胀机（16）膨胀作功输出电能，空气膨胀机（16）出口为常压常温空气，排入周围环境。