[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

说明书

本发明公开了基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法，该系统由第一汽轮机组、第二汽轮机组、凝汽器、制冷压缩机、空气压缩机、复叠制冷/储冷系统、液体空气储罐、空气加热装置、空气膨胀机和和控制阀门组成，该系统的运行方法包括包括储能模式和释能模式；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。

技术领域

本发明属于储能调峰技术领域，具体涉及基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法，适用于以燃煤机组为典型的各种热发电厂，能够提高燃煤机组的调峰能力和储能系统的经济性。

背景技术

目前我国风能、太阳能等可再生能源逐年迅猛发展，加之全社会用电量逐年攀升，电网用电峰谷差日益增大，电网对燃煤机组调峰次数及深度的要求均大幅提升。

目前提高燃煤机组调峰能力的技术主要有电锅炉蓄热技术、水罐蓄热技术、汽轮机蒸汽流程改造技术、电化学电池储能技术等，电锅炉蓄热技术是将电能转化为热能后用于供暖，调峰能力强，但能量品质大幅度降低、只适用于热电联产机组，水罐蓄热技术和汽轮机蒸汽流程改造技术热经济性较好、投资相对低，但调峰能力有限，也只适用于热电联产机组，电化学电池储能技术响应快、体积小、建设周期短，但寿命短、平均成本很高、安全风险大，是否适合建设大规模储能实施仍需工程示范验证。

发明内容

为克服现有燃煤机组调峰技术的不足，本发明提出基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统和方法，空气压缩过程中压力和温度迅速升高，大部分高品位电能因此转化为热能，造成压缩机耗能很大、工况恶化，系统储能效率降低，此外深冷制取过程中耗能很大、COP很低，这也是影响液化空气储能系统经济性的关键因素，本发明可以有效解决这些问题。调峰期间机组产生大量多余的具备作功能力的蒸汽，利用该部分蒸汽驱动小汽轮机再带动制冷压缩机压缩制冷工质，最终通过复叠制冷系统获得所需冷量并储存，该部分冷量的生产成本基本为零；空气压缩机出口处部分高压空气经过储冷系统进行一定的降温后，通过中间吸气的形式送至压缩机内部不同工作级，以此降低空气温度，实现整体压缩过程温升较小、耗功较少，进而提高储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了系统投资和占地面积。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰系统，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。