一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法与流程

1.本发明涉及储能领域，具体为一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法。


背景技术：

2.冷热电三联供，即cchp(combined cooling,heating and power)，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热，利用压缩机膨胀的冷能供冷。通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用；同时还可以提供并网电力作能源互补，整个系统的经济收益及效率均相应增加。
3.燃机由于运行灵活，响应速率快，已经被广泛的应用于分布式能源系统中，并承担一定的调频调峰任务，同时通过耦合吸收式热泵，还可以将系统改造为冷热电三联供机组，为分布式能源系统的重要技术方向之一。但是，该系统采用燃机余热驱动热泵，热功率和燃机功率直接相关，以热定电模式下机组无法同时参与调峰。通过燃机与储能系统耦合能够解决这一问题，但是目前相关的运行模式匮乏。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法，设计合理，结构简单，能有效实现深度调峰、电能存储以及冷热电三联供。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法，所述储能型冷热电三联供燃机系统包括燃烧室，膨胀机，同轴连接的发电机和燃机透平，以及同轴连接的压气机和电动机；
7.所述膨胀机输出端与发电机连接，膨胀机的出口端连接燃烧室，两者之间连接管路经低温换热器与低温储能装置换热储冷；所述燃机透平的进口端连接燃烧室的烟气出口，出口端经烟气高温换热器与高温储能装置换热储热；
8.所述压气机的出口端和膨胀机的入口端之间设置压缩空气储能装置；所述压气机和压缩空气储能装置连接的管路上设置有压缩空气高温换热器；
9.所述调峰控制方法包括，根据需求侧当前的用电状态，调节压缩空气储能装置的工作状态以及膨胀机和燃机透平的功率进行需求侧的响应，同时利用低温储能装置和高温储能装置对应进行需求侧的供冷和供热。
10.进一步的，当需求侧的用电状态在用电高峰期时，压缩空气储能装置供气，驱动膨胀机做功驱动发电机发电；减压后的空气与燃气混合驱动燃机透平做功驱动发电机发电；根据需求侧响应需求，调节燃机透平与膨胀机功率。
11.进一步的，当需求侧的用电状态在用电平峰期时，压缩空气储能装置供气，驱动膨
胀机做功驱动发电机发电；调节燃机透平与膨胀机功率，直至燃机透平退出，膨胀机单独进行需求侧响应。
12.进一步的，当需求侧的用电状态在低谷期时，膨胀机和燃机透平停机，压气机开始工作，压缩空气储能装置进行集气储能作业。
13.进一步的，当需求侧的用电状态在用电高峰期时，高温储能装置通过烟气高温换热器回收燃机透平出口端烟气的余热进行储热。
14.进一步的，当需求侧的用电状态在低谷期时，高温储能装置通过压缩空气高温换热器回收高温压缩空气热量实现储热。
15.进一步的，当需求侧的用电状态在用电高峰期时，低温储能装置通过低温换热器与膨胀机输出端的低温气体换热实现储冷。
16.进一步的，当需求侧的用电状态在用电平峰期时，低温储能装置通过低温换热器与膨胀机输出端的低温气体换热实现储冷。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
18.本发明利用一套系统，根据需求侧当前的用电状态是高峰、平峰还是低谷，调节压缩空气储能装置的工作状态进行供气或集气，以及膨胀机和燃机透平的功率进行需求侧的响应，从而在调峰过程中充分利用低温储能装置和高温储能装置进行冷能和热能的储存，对应进行需求侧的供冷和供热；同时利用压缩空气储能装置对电力峰值进行存储和释放调整。
19.本发明能实现压缩空气储能装置供气和膨胀机/燃机透平发电模式、压缩空气储能装置供气和膨胀机发电模式、膨胀机/燃机透平停机和压气机压气调峰储能模式、供热模式、供冷模式五种运行模式的灵活切换，使得系统在任何一种状态下都能进行能量的充分利用，有效增强适应性，从而实现了对分布式能源电力需求波峰、平峰和波谷的需求侧响应，实现电力系统的削峰填谷，同时也能为分布式能源系统的热需求和冷需求提供响应，大大提高了能源的综合利用功效。
附图说明
20.图1为本发明实施例中所述方法采用的系统的结构示意图。
21.图中：1.压气机，2.膨胀机，3.燃机透平，4.发电机，5.电动机，6.空气管路管路，7.燃烧室，8.燃气管路，9.烟气管路，10低温换热器，11.烟气高温换热器，12.压缩空气高温换热器，13.压缩空气储能装置，14.低温储能装置，15.高温储能装置。
具体实施方式
22.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
23.实施例一
24.本发明一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法，其使用的储能型冷热电三联供燃机系统的结构如图1所示，包括：压气机1、膨胀机2、燃机透平3、发电机4、电动机5、空气6、燃烧室7、燃气8、烟气9、低温换热器10、烟气高温换热器11、压缩空气高温换热器12、压缩空气储能装置13、低温储能装置14和高温储能装置15；
25.所述的空气6通过由电动机5驱动的压气机1压缩至高压后，通过压缩空气高温换热器12降温后送入压缩空气储能装置13储存，高压压缩空气进入与燃机透平3同轴布置的膨胀机2膨胀做功后，通过低温换热器10换热升温后与燃气8混合进入燃烧室7燃烧后通过燃机3膨胀做功，做功后的烟气9余热通过高温换热器11换热，将热量保存在高温储能装置15中，通过低温换热器10换热后的冷量送入低温储能装置14存储。
26.本发明一种储能型冷热电三联供燃机系统的调峰控制方法，包括：
27.根据分布式能源系统当前的用电状态，调节压缩空气储能装置13的工作状态以及膨胀机2和燃机透平3的功率进行需求侧的响应，具体如下，
28.在分布式能源系统用电高峰期，根据需求侧响应需求，调节燃机透平3与膨胀机2功率，系统处在压缩空气储能装置供气——膨胀机/燃机透平发电模式；利用压缩空气储能装置13存储的压缩空气，驱动膨胀机2做功，然后驱动发电机4发电；减压后的空气与燃气混合驱动燃机透平3做功，然后驱动发电机4发电，从而实现机组做功最大化；
29.在分布式能源系统用电平峰期，系统处在压缩空气储能装置供气——膨胀机发电模式；利用压缩空气储能装置13供气，驱动膨胀机2做功驱动发电机4发电；根据需求侧响应，调节燃机透平3与膨胀机2功率，直至燃机透平3退出，仅投入膨胀机2进行需求侧响应，直至退出系统全部停运；
30.在分布式能源系统用电低谷期，膨胀机/燃机透平停机——压气机压气调峰储能模式：根据需求侧响应需求，膨胀机2和燃机透平3停机，压气机1开始工作，系统通过压缩空气储能装置13进行集气实现储能功能。
31.根据分布式能源系统当前的用电状态，利用低温储能装置14和低温换热器10，以及高温储能装置15和烟气高温换热器11，对应进行需求侧的供冷和供热，具体如下，
32.供热模式：在压缩空气储能装置供气——膨胀机/燃机透平发电模式下，高温储能装置15通过烟气高温换热器11回收燃机透平3余热实现储热，在膨胀机/燃机透平停机——压气机压气调峰储能模式下，高温储能装置15通过压缩空气高温换热器12吸收高温压缩空气热量实现储热，在分布式能源需求侧有供热需求时，通过高温储能装置15放热供热；
33.供冷模式：在压缩空气储能装置供气——膨胀机/燃机透平发电模式和压缩空气储能装置供气——膨胀机发电模式下，低温储能装置14通过低温换热器10与膨胀机2后的低温气体换热实现储冷，在分布式能源需求侧有供冷需求时，通过低温储能装置14释放冷量供冷。
34.本实施例中，需求侧电力需求为50mw，总体装机为50mw，其中燃机为40mw，膨胀机为10mw，压气机为20mw，采用重力压缩空气储能装置13，储气压力9mpa，储能容量100mwh，采用压缩空气储能装置供气——膨胀机/燃机透平发电模式运行，燃机透平3与膨胀机2均满负荷运行，总发电量50mw。
35.实施例二
36.本实施例中，需求侧电力需求为5mw，总体装机为50mw，其中燃机透平3为40mw，膨胀机2为10mw，压气机1为20mw，采用重力压缩空气储能装置13，储气压力9mpa，储能容量100mwh，采用压缩空气储能装置供气——膨胀机发电模式运行，燃机透平3停运，膨胀机2通过离合器与燃机透平3脱离，膨胀机2按照5mw运行，通过压缩空气储能装置13供气。
37.实施例三
38.本实施例中，需求侧电力需求削峰为20mw，总体装机为50mw，其中燃机透平3为40mw，膨胀机2为10mw，压气机1为20mw，采用重力压缩空气储能装置，储气压力9mpa，储能容量100mwh，采用膨胀机/燃机停机——压气机压气调峰储能模式运行，燃机透平3和膨胀机2停运，压气机按照20mw运行，实现对电力系统削峰，并将压缩空气存储在重力压缩空气储能装置13中。