一种压缩空气复合式蓄能发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种压缩空气复合式蓄能发电装置，包括压气机、空气蓄能柜、空气透平、发电机、并网系统，其特征在于还包括一套设置有相变蓄能锅炉的复合式余能蓄能发电装置等，可将压气机出口高温高压空气降温到合适温度送入空气蓄能柜，而相变蓄能锅炉内工质由固态变为液态，当发电时该相变蓄能锅炉将余能发电环路的工质加热后推动余能汽轮机发电，而空气透平排出的低温空气则用于将余能汽轮机排出的乏汽冷凝并送入相变蓄能锅炉加热循环发电。该复合式蓄能发电系统可集成为一体化的以电蓄电模块装置，可分为若干容量等级进行标准化生产。由此可提供蓄能发电效率。可广泛应用于高耗电工商业企业，大幅节省电费、兼作备用电源、实现电网移峰填谷。
【专利说明】一种压缩空气复合式蓄能发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业节能和蓄能发电【技术领域】，特别涉及一种压缩空气复合式蓄能发电装置。
【背景技术】
[0002]工商业企业往往需要耗费大量电力用于驱动生产设备及维持生产所需的配套动力设备，其耗电容量少则几千kW、多则几万乃至十几万kW以上。耗电量大对企业意味着能耗成本大、压缩产品利润空间；对公共电网则意味着必须为其配套更多的用电容量及其输配电设备，并且电网的电力峰谷负荷相差越来越大，导致越来越依赖于大型火电厂进行调峰作业，而在夜间低谷电期间维持火力发电将导致效率显著下降、煤耗增大、单位供电量的污染排放显著提高等，降低全网的运行效率与经济性。
[0003]为了改善电力负荷平衡问题、实行移峰填谷、提高电力生产和输配的运行效率、降低总体投资规模、盘活闲置或开工不足的处于服役期的电力生产设备的存量资产及其产能、控制过量投资、改善全网运行经济性、提高电力供应的可靠性安全性等，已大力推行了峰谷电价政策、鼓励发展分布式能源等政策，这为引导企业根据自身条件采取合适的节能措施提供了政策支持。
[0004]另外，许多工商业企业往往设置备用电源，如柴油发动机等以供停电时应急之用。
[0005]电力通常难以大规模储存。各类蓄电池储存容量有限、成本高、寿命较为有限、报废后加大污染且难以规模化回收利用。
[0006]抽水蓄能电站是洁净有效的储存电力的技术方法，但对地质条件要求高、造价高、环境影响大，只在个别有条件的地域方可实施。
[0007]近年来已出现较多的采用压缩空气蓄能、再驱动空气透平发电的研究和应用，例如风力发电可通过设置空气柜的方式将瞬态变化的风力通过压缩空气蓄能的方法转变为连续或有规律输出电能，彻底该笔原有的手有风无风及风力大小等影响而出现的时有时无“神经电“现象。
[0008]另外，采用氟利昂等有机工质驱动的螺杆膨胀机低温发电技术已经日趋成熟。
[0009]为此，有必要探寻一种新兴的技术方法，既改善电网峰谷特性，又可大幅降低企业耗电费用，使企业微观经济效益与电网整体优化运行结合起来，解决上述实际应用矛盾。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种压缩空气复合式蓄能发电装置，可在低谷电期间压缩空气并储存于空气柜中，而高峰电价期间空气膨胀发电。
[0011]本实用新型的具体描述是:一种压缩空气复合式蓄能发电装置，包括压气机、空气蓄能柜、空气透平、发电机、并网系统，其特征在于还包括一套设置有相变蓄能锅炉的复合式余能蓄能发电装置，其中压气机2的吸气口与空气A相连，排气口通过相变蓄能锅炉3的高温空气侧与空气蓄能柜4的进气口 I相连，空气蓄能柜4的供气口 O与空气透平5的进气口相连，空气透平5的排气口与余能凝汽器6的进气口相连，余能凝汽器6内的空气通过排气口 D排出，余能凝汽器6的乏汽侧进口与余能汽轮机10的排气口相连，余能凝汽器6的下部热井凝结水出口通过凝结液泵7与相变蓄能锅炉3的蒸发侧进口相连，相变蓄能锅炉3的蒸发侧出口与余能汽轮机10的主蒸汽进口相连，空气透平5通过联轴装置与发电机8相连，发电机8和余能发电机11通过并网装置9与电网12相连，压气机2通过联轴装置与电动机I相连，电动机I与电网12相连。
[0012]压气机选用单台多级结构，或选用多台串联、中间冷却结构。
[0013]相变蓄能锅炉3采用高温金属或复合有机物作为蓄能工质的热管传热锅炉结构。
[0014]空气蓄能柜4选用壁面保温的圆柱形、球形或椭圆柱体结构。
[0015]空气透平5选用单级向心轮结构，或分为高压级、低压级串联的两级结构。
[0016]空气透平5选用抽气结构。
[0017]余能凝汽器6选用空气进入管侧的凝汽器结构，或采用外融冰蓄冷盘管换热器结构。
[0018]并网装置9的组成部分中包含变压器。
[0019]余能汽轮机10采用单缸蒸汽轮机结构。
[0020]余能汽轮机10采用有机工质驱动的双级作功的螺杆膨胀机结构。
[0021]本实用新型的特点及有益效果:
[0022]本实用新型采用压缩空气蓄能发电与余能发电相结合的复合式蓄能发电系统，并可将整个压缩空气蓄能发电系统集成为一个一体化的以电蓄电模块装置，可分为若干容量等级进行标准化生产。可在夜间低谷电价期间压缩空气蓄能，而昼间高峰电价期间利用压缩空气通过空气透平并网发电，发电效率可达55?70%，如峰谷电价相差3.5?4倍，则扣除能源成本后可节省电费50?65%。可广泛应用于高耗电工商业企业，大幅节省电费、兼作备用电源、还可供热供冷，对电网平衡也具有重大实用价值。具有较高的经济社会效益和工程实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是一种压缩空气复合式蓄能发电装置结构示意图。
[0024]图1中各部件编号与名称如下。
[0025]电动机1、压气机2、相变蓄能锅炉3、空气蓄能柜4、空气透平5、余能凝汽器6、凝结液泵7、发电机8、并网装置9、余能汽轮机10、余能发电机11、电网12、空气A、压缩空气B、抽汽口 C、排气口 D、余能发电工质液态进口 H、余能发电工质气态出口 G、进气口 1、供气口
O、余能汽轮机抽汽口 CV。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型提出的压缩空气复合式蓄能发电装置，结合附图及实施例详细说明。
[0027]本实用新型的具体实施例如下。一种压缩空气复合式蓄能发电装置，包括压气机、空气蓄能柜、空气透平、发电机、并网系统，还包括一套设置有相变蓄能锅炉的复合式余能蓄能发电装置，其中压气机2的吸气口与空气A相连，排气口通过相变蓄能锅炉3的高温空气侧与空气蓄能柜4的进气口 I相连，空气蓄能柜4的供气口 O与空气透平5的进气口相连，空气透平5的排气口与余能凝汽器6的进气口相连，余能凝汽器6内的空气通过排气口D排出，余能凝汽器6的乏汽侧进口与余能汽轮机10的排气口相连，余能凝汽器6的下部热井凝结水出口通过凝结液泵7与相变蓄能锅炉3的蒸发侧进口相连，相变蓄能锅炉3的蒸发侧出口与余能汽轮机10的主蒸汽进口相连，空气透平5通过联轴装置与发电机8相连，发电机8和余能发电机11通过并网装置9与电网12相连，压气机2通过联轴装置与电动机I相连，电动机I与电网12相连。
[0028]压气机选用单台多级结构。
[0029]相变蓄能锅炉3采用高温复合有机物作为蓄能工质的热管传热锅炉结构。
[0030]空气蓄能柜4选用壁面保温的圆柱形结构。
[0031]空气透平5选用分为高压级、低压级串联的两级结构。
[0032]空气透平5选用抽气结构。
[0033]余能凝汽器6采用外融冰蓄冷盘管换热器结构。
[0034]余能汽轮机10采用单缸蒸汽轮机结构。
[0035]并网装置9的组成部分中包含变压器。
[0036]需要说明的是，本实用新型提出了利用压缩空气蓄能发电及利用余能蓄能发电的联合蓄能发电设计与组成方法，以大规模推广于高耗能企业，而按照此一设计方案可有不同的具体实施措施，均落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种压缩空气复合式蓄能发电装置，包括压气机、空气蓄能柜、空气透平、发电机、并网系统，其特征在于还包括一套设置有相变蓄能锅炉的复合式余能蓄能发电装置，其中压气机(2)的吸气口与空气(A)相连，排气口通过相变蓄能锅炉(3)的高温空气侧与空气蓄能柜(4)的进气口(I)相连，空气蓄能柜(4)的供气口(O)与空气透平(5)的进气口相连，空气透平(5 )的排气口与余能凝汽器(6 )的进气口相连，余能凝汽器(6 )内的空气通过排气口(D)排出，余能凝汽器(6)的乏汽侧进口与余能汽轮机(10)的排气口相连，余能凝汽器(6)的下部热井凝结水出口通过凝结液泵(7)与相变蓄能锅炉(3)的蒸发侧进口相连，相变蓄能锅炉(3)的蒸发侧出口与余能汽轮机(10)的主蒸汽进口相连，空气透平(5)通过联轴装置与发电机(8)相连，发电机(8)和余能发电机(11)通过并网装置(9)与电网(12)相连，压气机(2)通过联轴装置与电动机(I)相连，电动机(I)与电网(12)相连。
2.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的压气机选用单台多级结构，或选用多台串联、中间冷却结构。
3.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的相变蓄能锅炉(3)采用高温金属或复合有机物作为蓄能工质的热管传热锅炉结构。
4.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的空气蓄能柜(4)选用壁面保温的圆柱形、球形或椭圆柱体结构。
5.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的空气透平(5)选用单级向心轮结构，或分为高压级、低压级串联的两级结构。
6.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的空气透平(5)选用抽气结构。
7.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的余能凝汽器(6 )选用空气进入管侧的凝汽器结构，或采用外融冰蓄冷盘管换热器结构。
8.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的并网装置(9)的组成部分中包含变压器。
9.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的余能汽轮机(10)采用单缸蒸汽轮机结构。
10.如权利要求1所述的压缩空气复合式蓄能发电装置，其特征在于所述的余能汽轮机(10)采用有机工质驱动的双级作功的螺杆膨胀机结构。
【文档编号】F01D15/10GK203412633SQ201320503864
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月18日 优先权日:2013年8月18日
【发明者】张茂勇 申请人:张茂勇