[发明专利]基于火电烟气再热的压缩空气储能系统及方法

权利要求书

1.一种基于火电烟气再热的压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统包括：等温压缩机系统、水力恒压储气系统、锅炉烟气循环系统以及回热式空气透平系统；其中，

所述等温压缩机系统用于生成高压常温压缩空气，所述高压常温压缩空气存储于所述水力恒压储气系统，或者，所述高压常温压缩空气进入所述回热式空气透平系统中进行膨胀做功；

所述水力恒压储气系统用于存储所述等温压缩机系统生成的所述高压常温压缩空气；

所述锅炉烟气循环系统用于将高温烟气输送至所述回热式透平系统的再热器中加热所述高压常温压缩空气；

所述回热式空气透平系统用于对所述高压常温压缩空气进行预热和回热处理，所述高压常温压缩空气膨胀做功带动发电机发电，以存储电能。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述等温压缩机系统用于生成高压常温压缩空气，包括：

所述等温压缩机系统基于多级离心式压缩机，利用水对压缩机内冷、级间以及末级后的空气冷却，以对空气进行近等温压缩处理，得到所述高压常温压缩空气；或者

所述等温压缩机系统基于多级往复式压缩机，利用气缸内喷水和级间冷却对空气进行近等温压缩处理，得到所述高压常温压缩空气。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中，

所述等温压缩机系统中的各个压缩机的内部、各个压缩机之间以及压缩机末级后设置有冷却器，以在近等温压缩处理过程中对空气进行冷却处理；

所述等温压缩机系统的出口与所述水力恒压储气系统和所述回热式空气透平系统相连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水力恒压储气系统，包括：多个钢制高压储气罐、水池、高压水泵以及水力马达；其中，

所述多个钢制高压储气罐为相联通状态，所述多个钢制高压储气罐内部容纳水气混合物；

所述高压水泵的入口与水池相连，所述高压水泵的出口与所述钢制高压储气罐的底部相连；

所述水力马达的入口与所述钢制高压储气罐的底部相连，所述水力马达的出口与所述水池相连。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述存储所述等温压缩机系统生成的所述高压常温压缩空气，包括：

将所述高压常温压缩空气存储至所述钢制高压储气罐中，向所述钢制高压储气罐中注入或者排出高压水以维持所述高压常温压缩空气的压力恒定。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述向所述钢制高压储气罐中注入或者排出高压水以维持所述高压常温压缩空气的压力恒定，包括：

当所述水力恒压储气系统充气时，高压水流带动所述水力马达做功发电，将水降至常压排入所述水池中；

当所述水力恒压储气系统放气时，所述高压水泵消耗电力，将水升至高压打入所述钢制高压储气罐，以保持所述钢制高压储气罐内的所述高压常温压缩空气的压力恒定。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锅炉烟气循环系统用于将高温烟气输送至所述回热式透平系统的再热器中加热所述高压常温压缩空气，包括：

获取所述高温烟气的最高烟气温度需求；

从火电锅炉烟道开口通过烟气管道形成外部烟气循环通道，以从所述火电锅炉烟道中引出所述最高烟气温度需求对应的所述高温烟气。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述回热式空气透平系统，包括：空气预热器和再热器；其中，

所述空气预热器用于将透平机排气与进气进行回热换热处理，以提升进气温度；

所述再热器串联在透平机的级间，所述再热器的热侧为与所述锅炉烟气循环系统的所述烟气管道相连接，以基于所述高温烟气加热空气进行多级再热式膨胀做功，以存储电能。

9.一种基于火电烟气再热的压缩空气储能方法，其特征在于，被基于火电烟气再热的压缩空气储能系统执行，所述基于火电烟气再热的压缩空气储能系统包括：等温压缩机系统、水力恒压储气系统、锅炉烟气循环系统以及回热式空气透平系统；所述方法包括：

基于所述等温压缩机系统生成高压常温压缩空气，其中，所述高压常温压缩空气存储于所述水力恒压储气系统，或者，所述高压常温压缩空气进入所述回热式空气透平系统中进行膨胀做功；

基于所述锅炉烟气循环系统将高温烟气输送至所述回热式透平系统的再热器中加热所述高压常温压缩空气；

基于所述回热式空气透平系统所述高压常温压缩空气进行预热和回热处理，使得所述高压常温压缩空气膨胀做功带动发电机发电，以存储电能。