与热电机组锅炉的输入端连接； 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；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； 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。
2. 如权利要求1所述的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，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。
3. 如权利要求1所述的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，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。
4. 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，其特征是， 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； 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。
5. -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，其特征是，包括 如下步骤： 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； 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； 步骤（3):设置约束条件，根据步骤（2)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。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤（2)的步骤为： 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：
式中：C1 (i, t)表不t时刻背压式热电机组的煤耗量，ap bi、Ci为背压式热电机组i的 煤耗系数；/C为第i台背压式热电机组在t时刻的发电功率； 消纳的风电部分无需消耗燃料，所以t时刻消纳风电消耗的等效煤耗量C2(t)为 C2 (t) = O (2)； 绝热压缩空气储能系统工作过程中不可避免的造成损耗，设绝热压缩空气储能系统储 能效率为η，则压缩空气储能系统t时刻等效耗能C3(t)为： C1(O = Cl-Z7) Cep：3 ⑶； 式中c_为整个系统单位功率平均能耗，；4为绝热压缩空气储能系统在t时刻的发电 功率； Pel表示背压热电机组发电功率，？&表示消纳的风电功率，Pe3表示压缩空气储能系统发 电功率； 综上，建立系统目标函数为：
其中，C(t)为整个系统的总煤耗量，C1(^t)表示t时刻背压式热电机组的煤耗量， c2(t)为t时刻消纳的风电功率等效煤耗量，c3(t)为压缩空气储能系统t时刻等效耗能， 表示第i台热电机组在t时刻的电功率，乂2表示在t时刻消纳的风电电功率，/4表示 压缩空气储能系统t时刻的电功率。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤（3)的电负荷平衡约束和热负荷平衡 约束：
式中为t时刻等效电负荷功率，/匕,为t时刻热负荷功率，Cv为绝热压缩空气储能 系统热电比。
8. 如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤（3)的热电联产机组出力约束：
其中，(^表示热电联产机组的热电比，K 常数，P &min，热电联产机组i最小有功出 力，Pel，_u分别为热电联产机组i最大有功出力。
9. 如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤（3)的机组爬坡速率约束：
Pup，热电联产机组i向上爬坡速率约束，P d。?，热电联产机组i向下爬坡速率约束。
10.如权利要求5所述的方法，其特征是，所述步骤（3)的绝热压缩空气储能系统容量 约束：
式中η < T，S为储能额定容量； 根据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。
【专利摘要】本发明公开了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，系统包括背压式热电联产机组和绝热压缩空气储能系统。本发明在夜间用电低谷时通过压缩空气储能装置将多余的电能压缩存储，同时压缩空气过程产生的热量通过热交换装置给热电联产机组供热，在白天用电高峰时，压缩空气膨胀发电，同时吸收热电机组产生的多余热量。本发明在通过压缩空气存储电能的同时，还能够通过空气压缩和释放过程中的热量调节背压式热电机组的热电比，提高热电联产机组自身的调峰能力，相比于已有的单一电能的储能系统，在相同的储能容量下，本发明提出的系统能够提供更大的风电消纳空间。
【IPC分类】F01K23-02, F01K11-02, F24D5-00
【公开号】CN104675458
【申请号】CN201510066753
【发明人】张承慧, 李珂, 田崇翼, 严毅
【申请人】山东大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月9日