[发明专利]压缩空气储能辅助燃煤机组深度调峰的系统及方法

说明书

本发明涉及一种压缩空气储能辅助燃煤机组深度调峰的系统及方法，系统包括燃煤发电子系统及与燃煤发电子系统相连的压缩空气储能子系统，压缩空气储能子系统包括压缩模块、储气装置和发电模块；压缩模块包括第四汽轮机单元及通过气体管道依次串联的至少一级空气压缩单元和一级压力匹配单元，空气压缩单元和压力匹配单元分别包括依次串联的空气压缩装置和间冷换热装置，压力匹配单元的间冷换热装置连通储气装置，空气压缩单元的空气压缩装置与第四汽轮机单元同轴连接，压力匹配单元还包括变频器和电动机，电动机与压力匹配单元的空气压缩装置同轴连接，并连接变频器。本发明可以辅助调峰，提高系统运行的灵活性，并保证压缩模块定压、稳定运行。

技术领域

本发明涉及火力发电及压缩空气储能技术领域，具体涉及一种压缩空气储能辅助燃煤机组深度调峰的系统及方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，长时间内煤炭在能源供给结构中仍将占较高比例，煤电作为电力安全保障的“压舱石”，仍是电力系统中的基础保障型电源。

同时，风电、光伏的快速发展及网-源建设不协调等原因，导致部分大型可再生能源基地的电网调峰能力严重不足，出现弃风、弃光现象。

燃煤机组深度调峰的本质是通过降低最小出力或允许频繁启停来实现负荷谷段的发电空间让渡，以此辅助可再生能源消纳。然而，深度调峰阶段不仅燃煤机组的能耗成本大幅提升，而且包含低负荷运行风险、磨损寿命损失、附加污染物排放等隐性成本。虽有调峰补偿，但从目前的情况看，火电企业深度调峰的意愿明显不足。

压缩空气储能是一种清洁物理储能技术，具有存储容量大、使用寿命长、多能联储联供的特点。将压缩空气储能与燃煤机组耦合，对电能和热能进行转化、存储和再利用，可显著增强燃煤机组的调峰容量和灵活性，进而促进可再生能源消纳、助力电力系统低碳化转型。但是，现有的压缩空气储能系统，压缩模块存在运行工况不稳定的问题，特别是在储气压力大幅度变化时。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种压缩空气储能辅助燃煤机组深度调峰的系统，它可以辅助调峰，提高系统运行的灵活性，并保证压缩模块定压、稳定运行，降低压缩功耗。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种压缩空气储能辅助燃煤机组深度调峰的系统，包括燃煤发电子系统及与所述燃煤发电子系统相连的压缩空气储能子系统，所述压缩空气储能子系统包括压缩模块、储气装置和发电模块；其中，

所述压缩模块包括适于在所述燃煤发电子系统的多余蒸汽的作用下膨胀做功的第四汽轮机单元及通过气体管道依次串联的至少一级空气压缩单元和一级压力匹配单元，所述空气压缩单元和所述压力匹配单元分别包括依次串联的空气压缩装置和间冷换热装置，所述压力匹配单元的间冷换热装置连通所述储气装置，所述空气压缩单元的空气压缩装置与所述第四汽轮机单元同轴连接，所述压力匹配单元还包括变频器和电动机，所述电动机与所述压力匹配单元的空气压缩装置同轴连接，并连接所述变频器；

所述发电模块包括至少一级空气做功单元和第二发电机，所述储气装置和所述至少一级空气做功单元通过气体管道依次串联，每级空气做功单元包括依次串联的间热换热装置和空气做功装置，所述第二发电机与所述空气做功装置同轴连接。

进一步提供了一种燃煤发电子系统的具体结构，所述燃煤发电子系统包括锅炉、第一汽轮机单元、第二汽轮机单元、第三汽轮机单元、第一发电机和回水管路；其中，

所述锅炉的蒸汽出口分别连通所述第一汽轮机单元、所述第二汽轮机单元和所述第三汽轮机单元，所述第一汽轮机单元、所述第二汽轮机单元、所述第三汽轮机单元和所述第一发电机依次同轴连接；

所述回水管路具有沿水流方向依次安装的凝汽器、凝水泵、低压再热器、除氧器、给水泵和高压再热器，所述凝汽器的入口连通所述第三汽轮机单元的出口，所述高压再热器的出口连通所述锅炉。