【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及儲能，具體涉及一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、在當(dāng)前新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的大趨勢下，為探索新形勢下火電企業(yè)生存空間和延續(xù)性，火電企業(yè)在積極進(jìn)行環(huán)境污染治理的同時也在創(chuàng)新循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展和協(xié)同生產(chǎn)方式。綜合能源服務(wù)作為其中一種集成的能量供應(yīng)體系，可以有效的將提升現(xiàn)有電源點的能源梯級利用效率，為城市周邊用戶就近提供“熱、電、冷、汽、水、氫、壓縮空氣”等綜合能源供應(yīng)服務(wù)。同時，由于風(fēng)電、光伏具有波動性、間歇性特征，隨著電力系統(tǒng)中風(fēng)、光接入比例顯著增加，系統(tǒng)的可控性降低，安全風(fēng)險增加。因此，針對電力系統(tǒng)供需變化而發(fā)展的儲能技術(shù)是保障未來清潔能源大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行的關(guān)鍵。儲能技術(shù)可以在電力系統(tǒng)中增加電能存儲環(huán)節(jié)，提升電網(wǎng)運行的靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。
2、壓縮空氣作為第四大工業(yè)能源是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的動力源之一，其制備需要消耗巨大的能量。目前，利用壓縮空氣為儲能介質(zhì)的壓縮空氣儲能技術(shù)具有規(guī)模大、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，其中，深冷液化空氣儲能技術(shù)能將空氣以低壓、低溫、液態(tài)存儲，能量密度高，罐體壓力低，安全性好，且不受地理位置限制具有很好的應(yīng)用前景。然而，深冷空氣儲能技術(shù)中，空氣壓縮過程會產(chǎn)生大量壓縮熱需要冷卻，在膨脹釋放能量過程中又需要加熱，同時有泵等設(shè)備需要消耗大量電能，因此需要改進(jìn)深冷空氣儲能技術(shù)，減少能耗并提高能量利用效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的壓縮空氣儲能
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)一方面提供了一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)與火電機組熱力系統(tǒng)耦合，包括空氣過濾裝置、空氣壓縮裝置、一級冷卻器、二級冷卻器、空氣純化裝置、空氣液化及儲存系統(tǒng)、加壓液空泵、背壓機、第一發(fā)電機、一級加熱器、二級加熱器和膨脹透平；
3、其中，所述空氣過濾裝置用于過濾原料空氣，所述空氣壓縮裝置用于壓縮過濾后的空氣，所述一級冷卻器和二級冷卻器用于將壓縮后的空氣逐級冷卻，所述空氣純化裝置用于將冷卻后的壓縮空氣凈化并除去雜質(zhì)，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)用于將除去雜質(zhì)后的壓縮空氣加壓液化為液化空氣并儲存，所述加壓液空泵用于將儲存的液化空氣加壓，所述背壓機用于利用來自火電機組熱力系統(tǒng)的蒸汽驅(qū)動加壓液空泵，所述背壓機具有蒸汽入口和排汽口，所述蒸汽入口用于接收來自火電機組熱力系統(tǒng)的蒸汽，所述排汽口用于向所述一級加熱器提供蒸汽，所述一級加熱器和二級加熱器用于將加壓后的液化空氣加熱氣化，所述一級加熱器的熱源為來自所述背壓機排出的蒸汽，所述膨脹透平用于利用加熱氣化后的空氣驅(qū)動所述第一發(fā)電機。
4、優(yōu)選地，所述一級冷卻器和所述二級冷卻器的冷源中至少一個為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水。
5、優(yōu)選地，所述一級冷卻器的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水，所述二級冷卻器的冷源為天然水源或廠用冷卻水。
6、優(yōu)選地，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)包括液化空氣儲罐、空氣壓縮機和冷卻器，其中，所述空氣壓縮機用于將所述空氣純化裝置除去雜質(zhì)后的壓縮空氣加壓液化，所述冷卻器用于將加壓液化后的液化空氣冷卻，所述液化空氣儲罐用于儲存冷卻后的液化空氣。
7、優(yōu)選地，所述冷卻器的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水。
8、優(yōu)選地，所述背壓機還連接有第二發(fā)電機，用于在所述加壓液空泵停止運行或有多余能量時發(fā)電。
9、優(yōu)選地，所述二級加熱器的熱源為來自火電機組熱力系統(tǒng)抽汽的蒸汽。
10、本專利技術(shù)第二方面提供了一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能方法，所述方法在前述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)中實施，包括儲能階段和釋能階段；
11、所述儲能階段包括：將原料空氣經(jīng)空氣過濾裝置過濾后，在空氣壓縮裝置中進(jìn)行壓縮處理，將所得壓縮空氣在一級冷卻器和二級冷卻器中進(jìn)行多級冷卻處理，然后將冷卻后的壓縮空氣在空氣純化裝置中凈化后，在空氣液化及儲存系統(tǒng)中進(jìn)行加壓液化并儲存得到的液化空氣；
12、所述釋能階段包括：將所述儲能階段儲存的液化空氣在加壓液空泵中進(jìn)行加壓處理，再將加壓后的液化空氣在一級加熱器和二級加熱器進(jìn)行加熱氣化，然后利用加熱氣化后的空氣經(jīng)過膨脹透平驅(qū)動第一發(fā)電機發(fā)電。
13、優(yōu)選地，所述壓縮處理使壓縮后的空氣的壓力為5-10mpa，溫度為200-240℃。
14、優(yōu)選地，所述多級冷卻處理包括在一級冷卻器中將壓縮空氣冷卻至65-75℃的一級冷卻，以及將一級冷卻后的壓縮空氣在二級冷卻器中冷卻至32-38℃的二級冷卻。
15、優(yōu)選地，所述一級冷卻器的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水，所述二級冷卻器的冷源為天然水源或廠用冷卻水。
16、優(yōu)選地，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)包括液化空氣儲罐、空氣壓縮機和冷卻器；
17、其中，所述空氣壓縮機用于將所述空氣純化裝置除去雜質(zhì)后的壓縮空氣加壓液化，所述冷卻器用于將加壓液化后的液化空氣冷卻，所述液化空氣儲罐用于儲存冷卻后的液化空氣。
18、優(yōu)選地，所述冷卻器的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水。
19、優(yōu)選地，所述背壓機還連接有第二發(fā)電機，用于在所述加壓液空泵停止運行或有多余能量時發(fā)電。
20、優(yōu)選地，在所述釋能階段中，所述加壓處理使所述液化空氣的壓力達(dá)到5-7mpa。
21、優(yōu)選地，在所述釋能階段中，所述加熱氣化包括在所述一級加熱器（10）將液化空氣加熱為90-110℃的空氣的一級處理，和將一級處理后的空氣在所述二級加熱器（11）中加熱至160-180℃的空氣的二級處理。
22、優(yōu)選地，所述一級加熱器的熱源為所述背壓機排出的蒸汽，所述二級加熱器的熱源為來自火電機組熱力系統(tǒng)抽汽的蒸汽。
23、按照本專利技術(shù)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)與火電機組熱力系統(tǒng)相耦合，利用火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水和蒸汽作為冷熱源為儲能階段和熱能階段進(jìn)行熱量交換，有效利用了能源；儲能階段采用較高溫度的冷凝水和較低溫度的天然水源或廠用冷卻水為冷源進(jìn)行二級冷卻，可節(jié)省從火電機組中抽取高溫蒸汽加熱冷凝水的過程，既提高了冷卻效率，也充分回收熱量；在系統(tǒng)內(nèi)增加小型背壓機，在釋能階段利用蒸汽做功帶動加壓液空泵，并將背壓機排汽作為熱源用來加熱液化空氣，實現(xiàn)能量梯級利用，進(jìn)一步降低能耗；背壓機連接有本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)與火電機組熱力系統(tǒng)耦合，包括空氣過濾裝置（1）、空氣壓縮裝置（2）、一級冷卻器（3）、二級冷卻器（4）、空氣純化裝置（5）、空氣液化及儲存系統(tǒng)（6）、加壓液空泵（7）、背壓機（8）、第一發(fā)電機（9-1）、一級加熱器（10）、二級加熱器（11）和膨脹透平（12）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述一級冷卻器（3）的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水，所述二級冷卻器（4）的冷源為天然水源或廠用冷卻水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)（6）包括液化空氣儲罐（6-1）、空氣壓縮機（6-2）和冷卻器（6-3）；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻器（6-3）的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓機（8）還連接有第二發(fā)電機（9-2），用于在所述加壓液空泵（7）停止運行或有多余能量時發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要
7.一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能方法，其特征在于，所述方法在權(quán)利要求1-6中任意一項所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)中實施，包括儲能階段和釋能階段；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述壓縮處理使壓縮后的空氣的壓力為5-10MPa，溫度為200-240℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述多級冷卻處理包括在一級冷卻器（3）中將壓縮空氣冷卻至65-75℃的一級冷卻，以及將一級冷卻后的壓縮空氣在二級冷卻器（4）中冷卻至32-38℃的二級冷卻；
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)（6）包括液化空氣儲罐（6-1）、空氣壓縮機（6-2）和冷卻器（6-3）；
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述背壓機（8）還連接有第二發(fā)電機（9-2），用于在所述加壓液空泵（7）停止運行或有多余能量時發(fā)電。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述釋能階段中，所述加壓處理使所述液化空氣的壓力達(dá)到5-7MPa。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述釋能階段中，所述加熱氣化包括在所述一級加熱器（10）將液化空氣加熱為90-110℃的空氣的一級處理，和將一級處理后的空氣在所述二級加熱器（11）中加熱至160-180℃的空氣的二級處理；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)與火電機組熱力系統(tǒng)耦合，包括空氣過濾裝置（1）、空氣壓縮裝置（2）、一級冷卻器（3）、二級冷卻器（4）、空氣純化裝置（5）、空氣液化及儲存系統(tǒng)（6）、加壓液空泵（7）、背壓機（8）、第一發(fā)電機（9-1）、一級加熱器（10）、二級加熱器（11）和膨脹透平（12）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述一級冷卻器（3）的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水，所述二級冷卻器（4）的冷源為天然水源或廠用冷卻水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣液化及儲存系統(tǒng)（6）包括液化空氣儲罐（6-1）、空氣壓縮機（6-2）和冷卻器（6-3）；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻器（6-3）的冷源為來自火電機組熱力系統(tǒng)的冷凝水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述背壓機（8）還連接有第二發(fā)電機（9-2），用于在所述加壓液空泵（7）停止運行或有多余能量時發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述二級加熱器（11）的熱源為來自火電機組熱力系統(tǒng)抽汽的蒸汽。
7.一種可與火電機組熱力系統(tǒng)耦合的壓...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：裴鑫琦，姚宣，周嫻，松鵬，陳建，陳訓(xùn)強，羅天賜，
申請(專利權(quán))人：國能龍源環(huán)保有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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