[发明专利]一种采用背压小汽轮机驱动的水下压缩空气储能调峰系统及方法

说明书

一种采用背压小汽轮机驱动的水下压缩空气储能调峰系统及方法，包括燃煤发电机组和水下压缩空气储能系统；燃煤发电机组包括燃煤锅炉和汽轮机组，燃煤锅炉的再热器出口一路连接汽轮机中压缸，另一路与水下压缩空气储能调峰系统相连；水下压缩空气储能系统包括背压式汽轮机以及空气压缩机，空气压缩机通过压缩机侧油气换热器连接水下混凝土储气室，压缩机侧油气换热器连接冷油罐，压缩机侧油气换热器连接热油罐，水下混凝土储气室连接空气透平侧油气换热器，空气透平侧油气换热器连接热油罐，空气透平侧油气换热器连接冷油罐，空气透平侧油气换热器连接空气透平机。本发明实现空气压缩机排气压力和空气透平入口压力恒定，提高储能系统整体运行效率。

技术领域

本发明涉及热能综合利用技术领域，特别涉及一种采用背压小汽轮机驱动的水下压缩空气储能调峰系统及方法。

背景技术

我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。要实现这一目标可再生能源(风能、太阳能、水能、海洋能等)的大规模开发利用势在必行，但可再生能源存在能量密度低、间歇性、随机性等先天性缺陷，阻碍其高效、低成本和规模化开发利用。尤其是可再生能源电能的波动性会对电网造成较大冲击，降低电网的稳定性。建设大规模储能装置，提升电力系统运行灵活性及安全性，是解决新能源高比例消纳问题的有效途径。

目前，实现商业化大规模储能技术有抽水蓄能和压缩空气储能。抽水蓄能具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期长等优点，是应用最为广泛的电能存储技术。但是，抽水储能电站需要建造上下两个水库和水坝，地理条件要求特殊，建设周期长，初期投资大，容易引发生态环境问题。压缩空气储能具有可靠性高、经济性好、对环境影响小等优点，有望成为抽水蓄能的补充技术。但大规模地下压缩空气储能仍受到地质条件约束较多，对地质条件有较为严苛的要求。并且通常将高压压缩空气存储在容积固定的岩洞、矿洞、盐穴以及人造刚性容器中。存储的压缩空气在释放时经过的减压过程造成大量损失。若不对压缩空气进行减压，会造成空气透平入口压力不断变化，使空气透平长时间工作在非额定工况，导致空气透平效率降低。

非定压存储的压缩空气也增加了压缩机和空气透平的研发成本和研发难度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用背压小汽轮机驱动的水下压缩空气储能调峰系统及方法，通过燃煤发电机组与水下压缩空气储能系统的耦合，采用机组抽汽驱动的背压小汽轮机，带动水下压缩空气储能系统的空气压缩机运行，实现对机组抽汽热量的合理梯级利用，降低压缩空气储能系统厂用电率，实现空气压缩机排气压力和空气透平入口压力的恒定，提高储能系统整体运行效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用背压小汽轮机驱动的水下压缩空气储能调峰系统，包括燃煤发电机组和水下压缩空气储能系统；

所述燃煤发电机组包括燃煤锅炉1和汽轮机组，燃煤锅炉1的再热器出口分为两路，一路连接汽轮机中压缸3进汽，另一路与水下压缩空气储能调峰系统相连；

所述水下压缩空气储能系统包括背压式汽轮机7以及空气压缩机8，背压式汽轮机7驱动空气压缩机8，空气压缩机8的压缩空气出口连接压缩机侧油气换热器9，压缩机侧油气换热器9气侧出口连接水下混凝土储气室10，压缩机侧油气换热器9油侧入口连接冷油罐15，压缩机侧油气换热器9油侧出口连接热油罐14，所述水下混凝土储气室10气侧出口连接空气透平侧油气换热器11，空气透平侧油气换热器11油侧入口连接热油罐14，空气透平侧油气换热器11油侧出口连接冷油罐15，空气透平侧油气换热器11出口连接空气透平机12，空气透平机12驱动空气透平发电机13发电。

所述汽轮机组包括汽轮机高压缸2，汽轮机高压缸2的排汽口连接燃煤锅炉1的再热器进口，再热蒸汽出口分为两路，一路连接汽轮机中压缸3的进汽口，另一路连接背压式汽轮机7的进汽口，汽轮机中压缸3的排汽口连接汽轮机低压缸4进汽口。

所述压缩机侧油气换热器9数量与空气压缩机8数量相同。