背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于清洁能源综合利用技术领域，涉及一种背压式热电机组用的热电联供 型压缩空气储能系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着中国风电开发利用规模持续扩大，风电并网运行和市场消纳已成为制约风电 发展的重要因素。我国风电比较集中地三北地区，冬季夜间风速很大，但是夜间电负荷需求 较低，由于冬季供暖期为保证供热要求，热电联产机组多数运行在"以热定电"的模式，特别 是对于热电厂中大量存在的背压式热电机组，其输出热电比固定，难以参与调峰，造成低谷 时严重的弃风现象。
[0003] 随着储能技术的发展，利用储能对风电进行"削峰填谷"，在夜间电负荷低谷时存 储多余的风电，在白天电负荷高峰时释放，已经成为提高风电的消纳能力的有效手段。特别 是压缩空气储能技术因其具有储能成本低、环境友好、无相变损耗的优点而成为近年来备 受关注的大规模储能技术。
[0004] 文献《基于压缩空气储能的风电场功率调节及效益分析》提出了一种应用于风电 场的压缩空气储能技术，中国发明专利CN201210153370也提出一种能够用于风电场的串 级压缩空气储能系统，由于系统带有储热和回热装置，因此能够最大限度地减低系统对外 界排放热量中所含的有效能量，回收压缩机压缩过程中放出的热量，提高了系统的热效率。
[0005] 中国发明专利CN201310614128提到一种风力发电、压缩空气储能、火力发电一体 的发电系统，该系统在用电低谷利用火电厂蒸汽推动压缩机压缩空气储能，高峰时刻膨胀 发电同时利用火电厂高温炉渣预热膨胀空气以提高系统效率。
[0006] 但是上述的利用压缩空气储能提高风电消纳的方法都只涉及到单一的电能的存 储，未能够将储能和调节现有热电联产机组的热电比结合起来，以提高热电机组自身的调 峰能力，减少同等消纳风电下需要的储能容量。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种背压式热电机组用的热电联供型 压缩空气储能系统及方法，它具有解决冬季供热期间，热电联产机组运行与风电并网之间 的矛盾而导致的风电被迫大量弃风问题优点。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统，包括：热电联产机组和 绝热压缩空气储能系统；
[0010] 所述热电联产机组包括热电机组锅炉，所述热电机组锅炉的输出端分为两条支 路，其中一条支路通过汽轮机与热用户的输入端连接，另外一条支路通过热电机组减温减 压阀与热用户的输入端连接，所述汽轮机与发电机连接；所述用户的输出端通过第二汽水 换热器与热电机组锅炉的输入端连接；
[0011] 所述绝热压缩空气储能系统包括依次连接的压缩机、第二汽水换热器、储气罐、第 一汽水换热器、透平膨胀设备、第一离合器、发电电动机、第二离合器，所述第二离合器与压 缩机连接；
[0012] 所述热用户与第一汽水换热器并联，在热用户与第一汽水换热器的输入管道上还 设有蒸汽调节阀；
[0013] 压缩空气储能系统和热电联产机组进行电能和热能的耦合：压缩空气储能系统压 缩空气储能时能够向热电联产机组供热，释放空气发电时能够吸收热电联产机组的热能。
[0014] 所述压缩机输出高压高温空气经管路通过第二汽水换热器和热电机组锅炉的回 水端进行热交换，从而对供热回水在进入热电机组锅炉前加热。
[0015] 所述第一汽水换热器连接进入透平膨胀设备前的高压空气管路和汽轮机的蒸汽 输出管路，从而能够利用汽轮机蒸汽热量加热进入透平膨胀设备前的气体。
[0016] 一种背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统调节方法：
[0017] 当电网负荷处于低谷而风电发电处于高峰时刻，压缩空气储能处于压缩储能模 式，将部分风电能转换为高压空气能存储；同时压缩过程中产生的高压高温空气经过第二 汽水换热器后对供热管道的回水通路进行加热，以此减少热联机组汽轮机端需要输出的热 量，从而热联机组汽轮机为风电提供额外的上网空间；
[0018] 当电网负荷高峰而风电功率处于低谷时，储气罐释放高压空气膨胀发电，同时膨 胀过程中高压气体通过第一汽水换热器吸收热电机组汽轮机的热量并将其转换为电能，从 而热电联产机组输出电能用于调峰。
[0019] 一种背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统调节方法，包括如下步 骤：
[0020] 步骤（1):获取下一个调度时间段T内的风电预测输出功率、热负荷需求预测数据 和电负荷需求预测数据；
[0021] 步骤（2):根据t时刻背压式热电机组的煤耗量、t时刻消纳的风电功率等效煤耗 量和压缩空气储能系统t时刻等效耗能来设置系统目标函数；
[0022] 步骤⑶：设置约束条件，根据步骤⑵的系统目标函数和约束条件，求解出任意 时刻绝热压缩空气储能系统和热电联产机组最优输出功率；所述约束条件包括电负荷平衡 约束、热负荷平衡约束、热电联产机组处理约束、机组爬坡速率约束以及绝热压缩空气储能 系统容量约束。
[0023] 所述步骤（2)的步骤为：
[0024] 对于背压式热电联产机组的供热煤耗量表示为发电功率的二次形式：
【主权项】
1. 一种背压式热电机组用的热电联供型压缩空气储能系统，其特征是，包括：热电联 产机组和绝热压缩空气储能系统； 所述热电联产机组包括热电机组锅炉，所述热电机组锅炉的输出端分为两条支路，其 中一条支路通过汽轮机与热用户的输入端连接，另外一条支路通过热电机组减温减压阀与 热用户的输入端连接，所述汽轮机与发电机连接；所述用户的输出端通过第二汽水换热器