一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统的制作方法

本实用新型涉及压缩空气储能技术领域，特别涉及一种与热电联产机组耦合的储能系统，具体涉及一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统。

背景技术：

近年来，随着国民经济的快速发展，电网的电力负荷峰谷差逐渐加大，同时用户对基本用电电能质量的要求也越来越高，因此必须采取相应的措施，对电网中的不平衡负荷进行调整，从而起到保证电力系统稳定运行，满足用户需求的目的，即需要对电力负荷进行调峰。通常情况下，电网依赖火电机组、燃气轮机机组等发电机组进行调峰。对发电机组进行配置时，预留负荷余量，即机组均工作于非满负荷的低效运行状态。在用电高峰时，提高发电机组出力，保证客户用电;在用电低谷时，降低机组的出力，达到电源侧及负荷侧的平衡;即依靠频繁调整负荷的方式进行电网调峰。这样的调峰状态不仅不经济、高效，同时也不利于机组的安全稳定运行。以火电机组为例，频繁调峰状态下火电机组具有更高的煤耗，且缩短机组检修时间，增加运行成本，极不合理。近年来蓬勃发展的储能技术可以将用电低谷时新能源等发电机组的多余电能储存起来，尤其是夜间负荷低时进行储能，在电网用电高峰时再将存储的电能以合理的方式释放出来，从而达到调峰/削峰填谷的目的。这样不仅能够合理地降低城市大峰谷差给电网造成的压力，同时也能起到科学的节能减排效果。

针对我国热电联产的电厂，提出热电厂储能优化运行，即汽轮机与空气压缩机耦合储能系统，储存利用电网负荷低谷期时汽轮机组所产生的过剩电能。这种新提出的系统，通过对汽轮机和空气压缩机的布置，对于汽轮机组而言，利用汽轮机组的抽汽加热热网回水和压缩空气，热网回水温度和压缩空气温度得到提高，有效利用了蒸汽热量和增加了压缩空气做功能力，既实现了供热，也提高了能量利用率；对于空气压缩机组而言，空气压缩机利用电网负荷低谷期时汽轮机组所生产的过剩电能压缩空气，进入储气罐储存，在电网负荷高峰期时，释放压缩空气进入空气膨胀机做功发电，可以有效降低汽轮机组的电能损失，提高了汽轮机组的调峰能力。

技术实现要素：

本实用新型针对汽轮机组在电网负荷低谷期运行时电能过剩的问题，提供了一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统，通过耦合汽轮机系统与压缩空气系统实现汽轮机组的储能和调峰，利用从汽轮机中低压缸之间的连通管中的抽汽，加热热网回水，用于供热，利用从汽轮机高压缸的末级抽汽用于加热压缩空气，使得压缩空气吸热后进入空气膨胀机做功发电。本实用新型通过耦合汽轮机系统和压缩空气储能系统，在用电低谷期通过压缩空气将过剩电能储存，同时回收空气压缩时产生的热量，用于加热热网回水；在用电负荷高时释从汽轮机高压缸末级抽汽，加热释放的压缩空气，使压缩空气进入空气膨胀机充分做功发电，提供更多电能，有效提升了燃煤热电联产机组的灵活性和经济性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统，该系统主要包括汽轮机系统、热网供热系统和压缩空气储能系统；其特征在于，所述的汽轮机系统中，汽轮机高压缸与汽轮机中压缸串联，汽轮机高压缸末级抽汽口与二号加热器进汽口连接，汽轮机中低压缸连通管出汽口与三号换热器进汽口连接，汽轮机中压缸与汽轮机低压缸串联，汽轮机低压缸与一号发电机串联；热网供热系统中，一号换热器出水口与三号换热器入水口连接；压缩空气储能系统中，一号发电机与空气压缩机连接，空气压缩机排气口与一号换热器进气口连接，一号换热器排气口与储气罐进气口连接，储气罐出气口与二号换热器进气口连接，二号换热器出气口与空气膨胀机进气口连接，空气膨胀机与二号发电机串联。

所述的轮机系统将电网负荷低谷期时一号发电机所产生的过剩电能用于空气压缩机压缩空气，并将压缩空气储存在储气罐。原本在电网负荷低谷期会被浪费的电能被有效储存起来，节约了能量，提高了整个系统的能量利用效率。

所述的网供热系统使来自汽轮机中低压缸连通管的抽汽通过三号换热器，加热热网回水，并且将空气压缩机压缩后的高温压缩气体通过一号换热器，加热热网回水，用于供热。

所述的缩空气储能系统消纳电网负荷低谷期汽轮机系统生产的过剩电能，通过空气压缩机将空气压缩后进入储气罐，在电网负荷高峰期时储气罐释放压缩空气，并且通过二号换热器吸收来自汽轮机高压缸末级抽汽的热量后进入空气膨胀机做功，带动二号发电机发电。

本实用新型具有以下优点和效果：

1）利用了电网负荷低谷期时过剩电能，用于空气压缩机压缩空气，并将压缩空气储存在储气罐，原本在电网负荷低谷期会被浪费的电能被有效储存起来，节约了能量，提高了整个系统的能量利用效率；

2）利用了压缩空气的热能，用于加热热网回水，在原有的汽轮机组运行工况下，节约了能量，提高了整个系统的能量利用效率，优化了汽轮机组的热经济性；

3）实现了对汽轮机组发电功率的滑动调节，能根据电网负荷情况灵活输出相应电能，提高了汽轮机组的调峰能力。

附图说明

图1一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统示意图。

图中：1-汽轮机高压缸；2-汽轮机中压缸；3-汽轮机低压缸；4-一号发电机；5-空气压缩机；6-一号换热器；7-储气罐；8-二号换热器；9-空气膨胀机；10-二号发电机；11-三号换热器。

具体实施方式

本实用新型提出了一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统，下面结合附图和实例给予说明。

如图1所示的一种与燃煤热电联产机组耦合的压缩空气储能系统，该系统主要包括汽轮机系统、热网供热系统和压缩空气储能系统；其特征在于，所述的汽轮机系统中，汽轮机高压缸1与汽轮机中压缸2串联，汽轮机高压缸1末级抽汽口与二号加热器8进汽口连接，汽轮机中低压缸连通管出汽口与三号换热器11进汽口连接，汽轮机中压缸2与汽轮机低压缸3串联，汽轮机低压缸3与一号发电机4串联；热网供热系统中，一号换热器6出水口与三号换热器11入水口连接；压缩空气储能系统中，一号发电机4与空气压缩机5连接，空气压缩机5排气口与一号换热器6进气口连接，一号换热器6排气口与储气罐7进气口连接，储气罐7出气口与二号换热器8进气口连接，二号换热器8出气口与空气膨胀机9进气口连接，空气膨胀机9与二号发电机10串联。

所述的汽轮机系统将电网负荷低谷期时一号发电机4所产生的过剩电能用于空气压缩机5压缩空气，并将压缩空气储存在储气罐7。原本在电网负荷低谷期会被浪费的电能被有效储存起来，节约了能量，提高了整个系统的能量利用效率。

所述的网供热系统使来自汽轮机中低压缸连通管的抽汽通过三号换热器11，加热热网回水，并且将空气压缩机5压缩后的高温压缩气体通过一号换热器6，加热热网回水，用于供热。

所述的缩空气储能系统消纳电网负荷低谷期汽轮机系统生产的过剩电能，通过空气压缩机5将空气压缩后进入储气罐7，在电网负荷高峰期时储气罐7释放压缩空气，并且通过二号换热器8吸收来自汽轮机高压缸末级抽汽的热量后进入空气膨胀机9做功，带动二号发电机10发电。

下面结合实施例对具体控制过程进行举例说明：

当汽轮机系统在电网负荷低谷期的工况下运行时，从汽轮机中低压缸之间的连通管抽汽，进入三号换热器11加热热网回水，一号发电机4生产的过剩电能用于空气压缩机5，压缩空气进入一号换热器6加热热网回水后进入储气罐7；当汽轮机系统在电网负荷高峰期的工况下运行时，储气罐7释放压缩空气，从汽轮机中低压缸之间的连通管抽汽，进入三号换热器11加热热网回水，从汽轮机高压缸1末级抽汽进入二号加热器8加热压缩空气，使压缩空气充分膨胀，推动空气膨胀机9做功，带动二号发电机10发电。

该系统通过耦合汽轮机系统和压缩空气储能系统，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，回收了空气压缩时产生的热量，用于加热热网回水，在电网负荷高峰期释放压缩空气膨胀做功发电，避免了电能损失，实现了汽轮机组的灵活调峰，提高了汽轮机组的经济性。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。