[发明专利]一种基于弃热制冷的液化空气储能调峰系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于弃热制冷的液化空气储能调峰系统和方法，该系统由第一汽轮机组、凝汽器、第二汽轮机组、制冷压缩机、复叠制冷系统、冷却装置、储冷装置、空气压缩机、液体空气储罐、加热器、空气膨胀机、储热系统和控制阀门组成，该系统的运行方法包括包括储能模式和释能模式；本发明利用多余蒸汽驱动复叠制冷系统获得所需冷量，深冷生产成本大幅度降低，有效利用蒸汽潜热，提高了储能效率，同时利用已有冷却装置为复叠制冷系统提供冷却，降低了复叠制冷系统的建设成本，同时提高了燃煤机组设备的利用率。

技术领域

本发明属于储能调峰技术领域，具体涉及一种基于弃热制冷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，本发明提出一种基于弃热制冷的液化空气储能调峰系统和方法，深冷制取过程中耗能较大、COP很低，制冷温度在﹣150℃时制冷COP一般不超过0.2，这也是影响液化压缩空气储能技术经济性的关键因素，本发明可以有效解决这一问题。调峰期间机组产生大量多余的具备作功能力的蒸汽，直接利用这部分蒸汽驱动小汽轮机再带动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，该部分冷量的生产成本基本为零；小汽轮机出口中压排汽的热量被储存起来，膨胀过程中用于加热低温空气，空气压缩机的出口温度可以进一步降低，提高了储能效率；调峰期间凝汽器工作负荷低，冷却装置利用率不高，利用已有冷却装置为复叠制冷系统提供冷却，降低了复叠制冷系统的建设成本，同时提高了燃煤机组设备的利用率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于弃热制冷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、凝汽器4、第二汽轮机组5、制冷压缩机6、复叠制冷系统7、冷却装置8、第三阀门9、第四阀门10、储冷装置11、空气压缩机12、液体空气储罐13、加热器14、空气膨胀机15、储热系统16、第五阀门17、第六阀门18和第七阀门19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、凝汽器4连接，中压缸出口通过第二阀门3与第二汽轮机组5蒸汽入口连接；第二汽轮机组5通过连接轴直接带动制冷压缩机6转动，制冷压缩机6驱动复叠制冷系统7，复叠制冷系统7通过第七阀门19与储冷装置11连接；冷却装置8通过第三阀门9与凝汽器4连接、通过第四阀门10与复叠制冷系统7连接；空气压缩机12出口依次与储冷装置11降温液化侧入口、储冷装置11降温液化侧出口、液体空气储罐13、储冷装置11冷能回收侧入口、储冷装置11冷能回收侧出口、加热器14低温侧入口、加热器14低温侧出口和空气膨胀机15连接；第二汽轮机组5出口依次与储热系统16高温侧入口、储热系统16高温侧出口、第五阀门17和凝汽器4出口连接，储热系统16通过第六阀门18与加热器14连接；该系统利用多余蒸汽驱动复叠制冷系统获得所需冷量，深冷生产成本大幅度降低，有效利用了蒸汽潜热，提高了储能效率，同时利用已有冷却装置为复叠制冷系统提供冷却，降低了复叠制冷系统的建设成本，同时提高了燃煤机组设备的利用率。

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。