一种分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，属于压缩空气储能领域。


背景技术：

2.目前随着新能源电力装机比例的不断上升，以及国内经济社会结构的不断变化，电网在发电端和用电端的运行方式都在发生的深刻变化，发电负荷和用电负荷都存在波动性、随机性和不可预测性，尤其是近年来电网白天和夜间用电负荷的峰谷差越来越大。目前夜间电网调峰单一依靠火电机组的情况愈加突出，这不仅降低了火电机组的利用率，造成发电煤耗增加，形成了极大的能源浪费，而且对调峰机组的寿命造成极大地伤害。
3.长期以来，电网在发电侧配备一定比例的燃气发电机组作为调峰调频使用，其快速启停的特点可以在白天为电网提供紧急电力备用。近年来，电力储能技术是解决上述问题的另一个重要技术方向，在电网削峰填谷、平抑可再生能源波动、提供紧急功率支撑等方面发挥了积极作用。压缩空气储能发电是大规模清洁物理储能领域的一个重要方向，目前我国国内正在快速发展过程中，国内已有多座非补燃式压缩空气储能电站正在建设过程中。
4.但是无论是燃气发电机组还是压宿空气储能发电机组，都有着一定的局限性。燃气轮机每天启停的运行方式只能在白天提供电力支撑，无法在夜间电网用电低谷期提供帮助。而几年来快速发展的压缩空气储能技术能够在夜间等电网用电低谷期从网上拉电，但是在白天等电网用电高峰期发电容量较低，一般不超过100mw，对电网的功率支撑不足。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对上述存在的问题提供一种分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，利用天然气补燃技术，不仅可以为电网用电低谷期提供负向负荷支撑，在白天的发电容量能够达到200mw以上，远超储能时消耗的功率，在电网用电高峰期时顶峰发电能力更强。从而解决燃气轮机不能够提供储能功能、普通储能发电机组容量较低的问题。
6.上述的目的通过以下的技术方案实现：
7.一种分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，包括压缩空气储能模块、溴化锂制冷模块、燃气发电模块、空气透平机发电模块、气气换热器模块，空气再热器；所述压缩空气储能模块连接储气装置，热媒水模块用于冷却压缩储能模块的压缩热，并用于溴化锂制冷模块的制冷热源，所述储气装置经过气气换热器模块连接空气透平发电模块，所述空气透平发电模块的排气系统连接空气再热器，所述空气再热器连接燃气发电模块，所述燃气发电模块的排气系统连接气气换热器模块以及空气再热器的换热介质端口。
8.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述压缩空气储能模块包括2-4段串联的空气储能压缩机，串联的空气储能压缩机的级间带有冷却器以冷却压缩热。
9.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述溴化锂制冷模块包括溴化锂制冷机组、冷水罐、热水罐；所述冷水罐中冷水用冷水输送泵加压后进入级间冷却器冷，从级间冷却器出来的水进入热水罐中用以作为溴化锂制冷机组的热源。
10.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述空气透平机发电模块包括空气透平机、空气发电机，所述储气装置中的压缩空气经过气气换热器模块的换热后进入所述空气透平机做功从而带动空气发电机发电，所述空气透平机的排气系统连接所述空气再热器。
11.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述燃气发电模块包括燃气涡轮机、燃气发电机和燃烧器，所述燃烧器的空气入口连接所述空气再热器的出口，所述燃气轮机的排气端口连接所述气气换热器模块以及空气再热器用于加热从所述储气装置出来的压缩空气以及从所述空气透平机出来的压缩空气。
12.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述气气换热器模块包括一组串联的气气换热器。
13.有益效果：
14.本实用新型采用压缩空气-燃气再热型联合循环压缩空气储能发电，主要包括压缩空气储能模块、热媒水模块、溴化锂制冷模块、燃气发电模块、空气透平机发电模块、气气换热器模块和阀门等附属部件。在夜间电网用电低谷期时，从电网中拉电带动压缩机模块将空气储存在储气装置中，并用循环热媒水进行换热与储热，热媒水用作溴化锂制冷机组的热源。在白天等电网用电高峰期时燃气发电模块发电，燃气轮机做完功的乏气在气气换热器模块中加热从储气装置中排出的压缩空气，从而使压缩空气成为高温、高压气体，具备膨胀做工能力从而进入空气透平机中发电。
附图说明
15.图1是本实用新型的系统示意图。
16.图中1、空气再热器；2、储气装置；3、空气储能压缩机；4、冷却器；5、溴化锂制冷机组；6、冷水罐；7、热水罐；8、空气透平机；9、空气发电机；10、燃气涡轮机；11、燃气发电机；12、燃烧器； 13、气气换热器。
具体实施方式
17.实施例1：
18.如图1所示：本实施例的一种分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，包括压缩空气储能模块、溴化锂制冷模块、燃气发电模块、空气透平机发电模块、气气换热器模块，空气再热器1；所述压缩空气储能模块连接储气装置2，热媒水模块用于冷却压缩储能模块的压缩热，并用于溴化锂制冷模块的制冷热源，所述储气装置经过气气换热器模块连接空气透平发电模块，所述空气透平发电模块的排气系统连接空气再热器，所述空气再热器连接燃气发电模块，所述燃气发电模块的排气系统连接气气换热器模块以及空气再热器的换热介质端口。
19.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述压缩空气储能模块包括2-4段串联的空气储能压缩机3，串联的空气储能压缩机的级间带有冷却器4以冷却压缩
热。
20.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述溴化锂制冷模块包括溴化锂制冷机组5、冷水罐6、热水罐7；所述冷水罐中冷水用冷水输送泵加压后进入级间冷却器冷，从级间冷却器出来的水进入热水罐中用以作为溴化锂制冷机组的热源。
21.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述空气透平机发电模块包括空气透平机8、空气发电机9，所述储气装置中的压缩空气经过气气换热器模块的换热后进入所述空气透平机做功从而带动空气发电机发电，所述空气透平机的排气系统连接所述空气再热器。
22.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述燃气发电模块包括燃气涡轮机10、燃气发电机11和燃烧器12，所述燃烧器的空气入口连接所述空气再热器的出口，所述燃气轮机的排气端口连接所述气气换热器模块以及空气再热器用于加热从所述储气装置出来的压缩空气以及从所述空气透平机出来的压缩空气。
23.所述的分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统，所述气气换热器模块包括一组串联的气气换热器13。
24.用上述分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电系统进行分段膨胀做功的大容量压缩空气储能发电的方法，该方法为：
25.（1）压缩空气储能模块经过2-4级对空气的压缩，级间带有冷却器以冷却压缩热，冷水罐中冷水用冷水输送泵加压后进入级间冷却器冷却各段压缩机出口的空气，冷水被加热成热水（75-95℃）后储存在热水罐中，用以作为溴化锂制冷机组的热源，制冷时用热水输送泵送入溴化锂制冷机组。从溴化锂制冷机组放热后，热媒水进入冷水罐储存备用。冷却器之后的压缩空气温度降低从而降低下一级压缩过程中的压缩电能消耗。压缩储能过程压缩空气流量大于20万m3/h，压缩时间持续6-8小时，使得末端压缩机出口压缩空气压力6-14mpa，并通过级间冷却器的冷却使得压缩空气温度不高于50℃，进入储气装置存储；
26.（2）储气装置出口的压缩空气流量为600-1800t/h，压力为8-12mpa，温度30-50℃，输送至空气透平机发电模块的过程中经过3-5级气气换热器吸收涡轮机排气热量后，温度升高至300-550℃进入空气透平机做功，空气透平排气压力为1.0-3.0mpa的中压排气，中压排气压力满足燃气轮机涡轮机进口的压力要求，空气透平发电功率为60-200mw；
27.（3）空气透平中压排气进入燃烧室与天然气混然，提高温度至1100℃—1350℃后进入燃气涡轮机膨胀做功，带动燃气涡轮机发电，燃气涡轮机排气压力降至略高于大气压，温度降低至500℃-650℃，在气气换热器中放热给从储气装置中派出的高压压缩空气，降低温度至90℃-130℃后排入大气，涡轮机发电功率为100-300mw。
28.本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。