一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了属于压缩空气蓄能领域的一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统，该系统主要包括压缩空气蓄能子系统、吸收式制冷子系统及燃气透平发电子系统。压缩空气蓄能子系统采用多级压缩，级间两级冷却的方式，常温水与第一级压气机出口的高温空气换热生成蒸汽，蒸汽送入吸收式制冷机，产生的低温水进入二级冷却器并对压缩后的空气进行二次冷却。燃气透平发电子系统中布置回热器，燃气透平排气被用于加热储气室出口的高压空气，高压气体进入燃烧室中与天然气混合燃烧产生高温高压燃气，燃气进入透平做功，发出电能送入电网。所述系统充分利用了空气压缩过程的间冷热和透平排气中的余热，有效地降低了电耗与热耗，提升了整个系统的总效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于压缩空气蓄能领域，特别涉及一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系 统。 一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统
【背景技术】
[0002] 压缩空气蓄能系统具有储能量大、成本低、环境影响小等特点，是一种发展潜力非 常大的蓄能方式。电网负荷低谷或可再生能源发电量超过电网消纳量时，一部分或全部的 剩余电能被用来驱动压气机压缩空气，高压空气存储在地下洞穴或人造储气室中；电网高 负荷时期，高压空气被释放出来，与补充的燃料(天然气、石油等）在燃烧室中混合燃烧并产 生高温高压的燃气，燃气在透平中膨胀做功并用于发电。
[0003] 我国华北、西北、东北等三北地区化石能源丰富，燃煤电厂众多。但是由于水资源 缺乏，三北地区抽水蓄能调峰陷入发展瓶颈。压缩空气蓄能对水资源要求低，非常适合地质 条件稳定的三北众多区域。开发大容量、高效率的压缩空气蓄能系统，既满足我国可再生能 源电力发展需求，又符合我国节能减排战略。
[0004] 传统的压缩空气蓄能系统采用分级压缩，中间冷却的方式，以降低压气机进口空 气的温度，达到减少压气机耗功的目的，但是对于空气冷却过程产生的间冷热，传统压缩空 气蓄能系统并未回收利用而直接排放掉，造成的能量损失降低了系统的效率。集成吸收式 制冷的压缩空气蓄能系统将空气压缩过程中产生的间冷热用于加热冷却水并生成蒸汽，这 部分蒸汽可用于吸收式制冷产生低温水，低温水被输送到压气机入口前的二级冷却器中对 高压空气二次冷却，这种间冷热的利用方式有利于进一步降低压缩空气蓄能系统的耗电 量，提高整个系统的效率。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是提出一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统，该系统主要 包括压缩空气蓄能子系统、吸收式制冷子系统及燃气透平发电子系统。
[0006] 所述压缩空气蓄能系统由原动机、第一级轴流式压气机、第二级离心式压气机、第 三级离心式压气机、第四级离心式压气机串联连接，第一级轴流式压气机的输出经过换热 器、一号冷却器后连接到第二级离心式压气机的输入，第二级离心式压气机输出经过二号 冷却器、三号冷却器后连接到第三级离心式压气机的输入，第三级离心式压气机的输出经 过四号冷却器、五号冷却器后连接到第四级离心式压气机的输入，第四级离心式压气机的 输出经过六号冷却器后连接到储气室。
[0007] 所述吸收式制冷子系统中储水箱输出的常温水进入换热器，换热器中产生的蒸汽 进入吸收式制冷机，吸收式制冷机产生的低温水分成三股经管道分别进入一号冷却器、三 号冷却器、五号冷却器冷却压缩空气后经管道汇合进入储水箱。
[0008] 所述燃气透平发电系统由回热器、1号燃烧室、高压燃气透平、2号燃烧室、低压燃 气透平和发电机依次连接，储气室输出的压缩空气经节流阀节流至固定压力，高压空气经 回热器后进入1号燃烧室，1号燃烧室输出的高温燃气进入高压燃气透平，高压燃气透平的 输出进入2号燃烧室，2号燃烧室输出的高温燃气进入低压燃气透平，高压燃气透平、低压 燃气透平和发电机连接在一个传动轴上，低压燃气透平的高温排气经回热器后排出。
[0009] 所述集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统由压缩空气蓄能子系统、吸收式制冷子 系统以及燃气透平发电子系统紧密结合；当电网处于用电低谷或者电网无法消纳大量可再 生能源电能时，富余的电网电能或可再生能源电能被供给压缩空气蓄能系统中的原动机， 驱动四级压气机压缩空气，并将高压空气存储到储气室中；轴流式压气机输出的高温空气 进入换热器中加热常温水产生蒸汽，蒸汽送入吸收式制冷机中；在用电高峰时，将高压空气 从储气室中释放出来，经节流阀节流后进入回热器与低压燃气透平的排气换热，回热器输 出的高温高压空气进入1号燃烧室与天然气混合燃烧，高温燃气驱动高压燃气透平发电， 高压燃气透平的排气进入2号燃烧室与天然气混合燃烧之后进入低压燃气透平并驱动透 平做功发电，电能用于电网调峰。
[0010] 所述吸收式制冷子系统中，吸收式制冷机采用常规串联流程的双效溴化锂吸收式 制冷循环，储水箱中常温水进入换热器中与第一级轴流式压气机出口的高温空气换热，换 热器中产生的150°C、5bar左右的蒸汽进入吸收式制冷机，产生的低温水分成三股分别进 入级间第二级冷却器对高压空气进行二次冷却之后经管道汇合并进入储水箱中。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为集成吸收式制冷机的压缩空气蓄能系统示意图
[0012] 实施方式
[0013] 本实用新型提出了一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统。下面结合附图和实 例予以说明。
[0014] 如图1所示的集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统主要包括压缩空气蓄能子系 统、吸收式制冷子系统及燃气透平发电子系统。储气室15作为能量存储单元分别连接压缩 空气蓄能子系统和燃气透平发电子系统，吸收式制冷子系统与压缩空气蓄能子系统由换热 器6、一号冷却器7、三号冷却器9、五号冷却器11连接。
[0015] 当电网处于用电低谷或大量可再生能源电能无法被电网接收时，将剩余电力供给 原动机1，用来驱动四级压气机压缩空气，第一级轴流式压气机2输出的高温空气在换热器 6中与常温水换热，产生的蒸汽进入吸收式制冷机13用于产生低温水，低温水分成三股分 别进入一号冷却器7、三号冷却器9、五号冷却器11对压缩空气进行二次冷却。压缩后的空 气经六号冷却器14后进入储气室15中存储。
[0016] 在系统对外发电期间，储气室15中出来的高压空气经节流阀16后进入回热器17 中与低压燃气透平21的高温排气换热，回热器17出口的高温空气进入燃烧室18与补充的 天然气混合燃烧产生高温高压的燃气，燃气进入高压燃气透平19中膨胀做功，高压燃气透 平19的排气进入燃烧室20中与天然气混合燃烧后再进入低压燃气透平21中膨胀做功，低 压燃气透平21的排气经回热器17后排出，发电机22产生的电能供给电网。
[0017] 本实用新型可用其他的不违背本发明的思想和主要特征的具体形式来概述。因 此，本发明的上述实施方案是对本发明进行说明，并非对本发明进行限定。因此，在与本 发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围
【权利要求】
1. 一种集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统，其特征是所述系统包括3个子系统：压 缩空气蓄能子系统、吸收式制冷子系统以及燃气透平发电子系统；其中： 所述压缩空气蓄能发电系统由原动机（1)、第一级轴流式压气机（2)、第二级离心式压 气机（3)、第三级离心式压气机（4)、第四级离心式压气机（5)串联连接，第一级轴流式压气 机（2)的输出经过换热器（6)、一号冷却器（7)后连接到第二级离心式压气机（3)的输入， 第二级离心式压气机（3)输出经过二号冷却器（8)、三号冷却器（9)后连接到第三级离心式 压气机（4)的输入，第三级离心式压气机（4)的输出经过四号冷却器（10)、五号冷却器（11) 后连接到第四级离心式压气机（5)的输入，第四级离心式压气机（5)的输出经过六号冷却 器（14)后连接到储气室（15); 所述吸收式制冷子系统中储水箱（12)输出的常温水进入换热器（6)，换热器（6)中产 生的蒸汽进入吸收式制冷机（13)，吸收式制冷机（13)产生的低温水分成三股经管道分别 进入一号冷却器（7)、三号冷却器（9)、五号冷却器（11)冷却压缩空气后经管道汇合进入储 水箱（12); 所述燃气透平发电系统由回热器（17)、1号燃烧室（18)、高压燃气透平（19)、2号燃烧 室（20)、低压燃气透平（21)和发电机（22)依次连接，储气室（15)输出的压缩空气经节流 阀（16)节流至固定压力，高压空气经回热器（17)后进入1号燃烧室（18)，1号燃烧室（18) 输出的高温燃气进入高压燃气透平（19)，高压燃气透平（19)的输出进入2号燃烧室（20)，2 号燃烧室（20)输出的高温燃气进入低压燃气透平（21)，高压燃气透平（19)、低压燃气透平 (21)和发电机（22)连接在一个传动轴上，低压燃气透平（21)的高温排气经回热器（17)后 排出。
2. 根据权利要求1所述集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统，其特征在于，所述系统 由压缩空气蓄能子系统、吸收式制冷子系统以及燃气透平发电子系统紧密结合；当电网处 于用电低谷或者电网无法消纳大量可再生能源电能时，富余的电能被供给压缩空气蓄能系 统中的原动机（1)，驱动四级压气机压缩空气，并将高压空气存储到储气室（15)中；轴流式 压气机（2)输出的高温空气进入换热器（6)中加热常温水产生蒸汽，蒸汽送入吸收式制冷 机（13)中；在用电高峰时，将高压空气从储气室（15)中释放出来，经节流阀（16)节流后进 入回热器（17)与低压燃气透平（21)的排气换热，回热器（17)输出的空气进入1号燃烧室 (18)与天然气混合燃烧产生高温燃气，高温燃气驱动高压燃气透平（19)发电，高压燃气透 平（19 )的排气进入2号燃烧室（20 )与天然气混合燃烧之后进入低压燃气透平（21)并驱动 透平做功发电，电能用于电网调峰。
3. 根据权利要求1所述集成吸收式制冷的压缩空气蓄能系统，其特征在于，所述吸收 式制冷子系统中，吸收式制冷机（13)采用常规串联流程的双效溴化锂吸收式制冷循环，储 水箱（12)中常温水进入换热器（6)中与第一级轴流式压气机（2)出口的高温空气换热，换 热器（6)中产生的150°C、5bar左右的蒸汽进入吸收式制冷机（13)，产生的低温水分成三股 分别进入级间第二级冷却器对高压空气进行二次冷却之后经管道汇合并进入储水箱（12) 中。
【文档编号】F02C7/143GK203892021SQ201420156030
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】刘文毅, 刘林植, 侯勇, 李庆, 徐钢, 杨勇平 申请人:华北电力大学