CN111928511B - 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法 - Google Patents

基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111928511B
CN111928511B CN202010790621.XA CN202010790621A CN111928511B CN 111928511 B CN111928511 B CN 111928511B CN 202010790621 A CN202010790621 A CN 202010790621A CN 111928511 B CN111928511 B CN 111928511B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
valve
compressor
outlet
cold storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010790621.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111928511A (zh
Inventor
张建元
居文平
常东锋
王伟
雒青
范庆伟
黄嘉驷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd, Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202010790621.XA priority Critical patent/CN111928511B/zh
Priority to PCT/CN2020/126290 priority patent/WO2022027844A1/zh
Publication of CN111928511A publication Critical patent/CN111928511A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111928511B publication Critical patent/CN111928511B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0251—Intermittent or alternating process, so-called batch process, e.g. "peak-shaving"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0282—Steam turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/90—Hot gas waste turbine of an indirect heated gas for power generation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/40—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明公开了基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法，该***由第一汽轮机组、第二汽轮机组、凝汽器、制冷压缩机、空气压缩机、复叠制冷/储冷***、液体空气储罐、空气加热装置、空气膨胀机和和控制阀门组成，该***的运行方法包括包括储能模式和释能模式；该***利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷***，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了***储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。

Description

基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法
技术领域
本发明属于储能调峰技术领域，具体涉及基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法，适用于以燃煤机组为典型的各种热发电厂，能够提高燃煤机组的调峰能力和储能***的经济性。
背景技术
目前我国风能、太阳能等可再生能源逐年迅猛发展，加之全社会用电量逐年攀升，电网用电峰谷差日益增大，电网对燃煤机组调峰次数及深度的要求均大幅提升。
目前提高燃煤机组调峰能力的技术主要有电锅炉蓄热技术、水罐蓄热技术、汽轮机蒸汽流程改造技术、电化学电池储能技术等，电锅炉蓄热技术是将电能转化为热能后用于供暖，调峰能力强，但能量品质大幅度降低、只适用于热电联产机组，水罐蓄热技术和汽轮机蒸汽流程改造技术热经济性较好、投资相对低，但调峰能力有限，也只适用于热电联产机组，电化学电池储能技术响应快、体积小、建设周期短，但寿命短、平均成本很高、安全风险大，是否适合建设大规模储能实施仍需工程示范验证。
发明内容
为克服现有燃煤机组调峰技术的不足，本发明提出基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法，空气压缩过程中压力和温度迅速升高，大部分高品位电能因此转化为热能，造成压缩机耗能很大、工况恶化，***储能效率降低，此外深冷制取过程中耗能很大、COP很低，这也是影响液化空气储能***经济性的关键因素，本发明可以有效解决这些问题。调峰期间机组产生大量多余的具备作功能力的蒸汽，利用该部分蒸汽驱动小汽轮机再带动制冷压缩机压缩制冷工质，最终通过复叠制冷***获得所需冷量并储存，该部分冷量的生产成本基本为零；空气压缩机出口处部分高压空气经过储冷***进行一定的降温后，通过中间吸气的形式送至压缩机内部不同工作级，以此降低空气温度，实现整体压缩过程温升较小、耗功较少，进而提高储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，由第一汽轮机组1、第一阀门2、第二阀门3、第二汽轮机组4、凝汽器5、制冷压缩机6、空气压缩机7、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10、复叠制冷/储冷***11、第六阀门12、液体空气储罐13、第七阀门14、空气加热装置15和空气膨胀机16所组成；
所述第一汽轮机组1包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸，中压缸出口通过第一阀门2依次与低压缸和凝汽器5连接，中压缸出口通过第二阀门3与第二汽轮机组4蒸汽入口连接；第二汽轮机组4通过连接轴直接带动制冷压缩机6转动，制冷压缩机6驱动复叠制冷/储冷***11，第二汽轮机组4出口与凝汽器5入口连接；空气压缩机7出口通过第三阀门8依次与复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧入口a、复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧出口b连接，复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧出口b通过第四阀门9与空气压缩机7第一级间吸气入口a连接、通过第五阀门10与空气压缩机7第二级间吸气入口b连接；空气压缩机7出口依次与复叠制冷/储冷***11降温液化侧入口c、复叠制冷/储冷***11降温液化侧出口d、第六阀门12和液体空气储罐13连接；液体空气储罐13出口通过第七阀门14依次与复叠制冷/储冷***11冷能回收侧入口e、复叠制冷/储冷***11冷能回收侧出口f、空气加热装置15和空气膨胀机16连接；该***利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷***，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了***储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。
所述第二阀门3与第一汽轮机组1的中压缸出口连接，或根据发电机组情况优化筛选抽汽位置。
所述复叠制冷/储冷***11通过蒸汽驱动的制冷压缩机6来带动，调峰期间高负荷运行，非调峰期间基本不运行。
所述空气压缩机7第一级间吸气入口a和第二级间吸气入口b表示多个级间吸气入口，空气压缩机由电能或蒸汽驱动。
所述空气加热装置15由第一汽轮机组1的抽汽作为热源。
所述空气加热装置15和空气膨胀机16为一级或者多级，空气加热装置15和空气膨胀机16数量一一对应，每级空气加热装置后串联对应的空气膨胀机。
该***适用于热电联产机组和纯凝机组，深冷制取成本大幅度降低，空气压缩机7出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***11进行一定的降温后重新进入空气压缩机7内部不同工作级，压缩过程空气温升较小、单位质量空气的压缩耗功较小，具有较高的储能效率和经济性。
所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***的运行方法，包括储能模式和释能模式，具体如下：
储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第二阀门3、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10和第六阀门12，调整第一阀门2的开度，关闭第七阀门14；第一汽轮机组1中压缸出口的一部分蒸汽通过第二阀门3进入第二汽轮机组4推动其高速转动，第二汽轮机组4通过连接轴带动制冷压缩机6旋转从而驱动复叠制冷/储冷***11运行，产生的冷量直接储存在复叠制冷/储冷***11中，第二汽轮机组4出口乏汽进入凝汽器5放热生成凝结水；第一汽轮机组1中压缸出口的其余蒸汽先进入第一汽轮机组1的低压缸作功，再进入凝汽器5放热生成凝结水；通过电能或者蒸汽驱动空气压缩机7压缩空气，一小部分高压空气通过第三阀门8进入复叠制冷/储冷***11进行降温，降温后的空气分别通过第四阀门9和第五阀门10进入空气压缩机7的不同工作级，以降低空气压缩过程中的温升、减小单位质量空气的压缩耗功，其余空气进入复叠制冷/储冷***11进行降温液化，液态空气通过第六阀门12进入液体空气储罐13进行储存；
释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第二阀门3、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10和第六阀门12，打开第一阀门2和第七阀门14；低温液态空气从液体空气储罐13流出，经复叠制冷/储冷***11进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入空气加热装置15吸收热量，高温高压空气进入空气膨胀机16膨胀作功输出电能，空气膨胀机16出口为常压常温空气，排入周围环境。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法，适用于以燃煤机组为典型的各种热发电厂，能够提高燃煤机组的调峰能力和储能***的经济性，该***利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷***，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了***储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。
附图说明
图1是本发明的***示意图。
图中：
1-第一汽轮机组 2-第一阀门 3-第二阀门 4-第二汽轮机组 5-凝汽器 6-制冷压缩机 7-空气压缩机 8-第三阀门 9-第四阀门 10-第五阀门 11-复叠制冷/储冷*** 12-第六阀门 13-液体空气储罐 14-第七阀门 15-空气加热装置 16-空气膨胀机
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，由第一汽轮机组1、第一阀门2、第二阀门3、第二汽轮机组4、凝汽器5、制冷压缩机6、空气压缩机7、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10、复叠制冷/储冷***11、第六阀门12、液体空气储罐13、第七阀门14、空气加热装置15和空气膨胀机16所组成。
第一汽轮机组1包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸，中压缸出口通过第一阀门2依次与低压缸和凝汽器5连接，中压缸出口通过第二阀门3与第二汽轮机组4蒸汽入口连接；第二汽轮机组4通过连接轴直接带动制冷压缩机6转动，制冷压缩机6驱动复叠制冷/储冷***11，第二汽轮机组4出口与凝汽器5入口连接；空气压缩机7出口通过第三阀门8依次与复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧入口a、复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧出口b连接，复叠制冷/储冷***11级间供气冷却侧出口b通过第四阀门9与空气压缩机7第一级间吸气入口a连接、通过第五阀门10与空气压缩机7第二级间吸气入口b连接；空气压缩机7出口依次与复叠制冷/储冷***11降温液化侧入口c、复叠制冷/储冷***11降温液化侧出口d、第六阀门12和液体空气储罐13连接；液体空气储罐13出口通过第七阀门14依次与复叠制冷/储冷***11冷能回收侧入口e、复叠制冷/储冷***11冷能回收侧出口f、空气加热装置15和空气膨胀机16连接；该***利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷***，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了***储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。
本发明基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***可以按照以下储能模式和释能模式运行。
储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第二阀门3、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10和第六阀门12，调整第一阀门2的开度，关闭第七阀门14；第一汽轮机组1中压缸出口的一部分蒸汽通过第二阀门3进入第二汽轮机组4推动其高速转动，第二汽轮机组4通过连接轴带动制冷压缩机6旋转从而驱动复叠制冷/储冷***11运行，产生的冷量直接储存在复叠制冷/储冷***11中，第二汽轮机组4出口乏汽进入凝汽器5放热生成凝结水；第一汽轮机组1中压缸出口的其余蒸汽先进入第一汽轮机组1的低压缸作功，再进入凝汽器5放热生成凝结水；通过电能或者蒸汽驱动空气压缩机7压缩空气，一小部分高压空气通过第三阀门8进入复叠制冷/储冷***11进行降温，降温后的空气分别通过第四阀门9和第五阀门10进入空气压缩机7的不同工作级，以降低空气压缩过程中的温升、减小单位质量空气的压缩耗功，其余空气进入复叠制冷/储冷***11进行降温液化，液态空气通过第六阀门12进入液体空气储罐13进行储存。
释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第二阀门3、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门10和第六阀门12，打开第一阀门2和第七阀门14；低温液态空气从液体空气储罐13流出，经复叠制冷/储冷***11进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入空气加热装置15吸收热量，高温高压空气进入空气膨胀机16膨胀作功输出电能，空气膨胀机16出口为常压常温空气，排入周围环境。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：由第一汽轮机组（1）、第一阀门（2）、第二阀门（3）、第二汽轮机组（4）、凝汽器（5）、制冷压缩机（6）、空气压缩机（7）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）、复叠制冷/储冷***（11）、第六阀门（12）、液体空气储罐（13）、第七阀门（14）、空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）所组成；
所述第一汽轮机组（1）包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸，中压缸出口通过第一阀门（2）依次与低压缸和凝汽器（5）连接，中压缸出口通过第二阀门（3）与第二汽轮机组（4）蒸汽入口连接；第二汽轮机组（4）通过连接轴直接带动制冷压缩机（6）转动，制冷压缩机（6）驱动复叠制冷/储冷***（11），第二汽轮机组（4）出口与凝汽器（5）入口连接；空气压缩机（7）出口通过第三阀门（8）依次与复叠制冷/储冷***（11）级间供气冷却侧入口（a）、复叠制冷/储冷***（11）级间供气冷却侧出口（b）连接，复叠制冷/储冷***（11）级间供气冷却侧出口（b）通过第四阀门（9）与空气压缩机（7）第一级间吸气入口（a）连接、通过第五阀门（10）与空气压缩机（7）第二级间吸气入口（b）连接；空气压缩机（7）出口依次与复叠制冷/储冷***（11）降温液化侧入口（c）、复叠制冷/储冷***（11）降温液化侧出口（d）、第六阀门（12）和液体空气储罐（13）连接；液体空气储罐（13）出口通过第七阀门（14）依次与复叠制冷/储冷***（11）冷能回收侧入口（e）、复叠制冷/储冷***（11）冷能回收侧出口（f）、空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）连接；该***利用多余蒸汽驱动复叠制冷/储冷***，降低了能量传递损失并且大幅度降低深冷生产成本，空气压缩机出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***进行一定的降温后重新进入空气压缩机内部不同工作级，降低了压缩过程的温升和耗功，提高了***储能效率，同时无需再设置级间冷却器，降低了***投资和占地面积。
2.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：所述第二阀门（3）与第一汽轮机组（1）的中压缸出口连接，或根据发电机组情况优化筛选抽汽位置。
3.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：所述复叠制冷/储冷***（11）通过蒸汽驱动的制冷压缩机（6）来带动，调峰期间高负荷运行，非调峰期间基本不运行。
4.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：所述空气压缩机（7）第一级间吸气入口（a）和第二级间吸气入口（b）表示多个级间吸气入口，空气压缩机由电能或蒸汽驱动。
5.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：所述空气加热装置（15）由第一汽轮机组（1）的抽汽作为热源。
6.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：所述空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）为一级或者多级，空气加热装置（15）和空气膨胀机（16）数量一一对应，每级空气加热装置后串联对应的空气膨胀机。
7.根据权利要求1所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***，其特征在于：该***适用于热电联产机组和纯凝机组，深冷制取成本大幅度降低，空气压缩机（7）出口一小部分空气通过复叠制冷/储冷***（11）进行一定的降温后重新进入空气压缩机（7）内部不同工作级，压缩过程空气温升较小、单位质量空气的压缩耗功较小，具有较高的储能效率和经济性。
8.权利要求1至7任一项所述的基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***的运行方法，其特征在于：包括储能模式和释能模式，具体如下：
储能模式：电网用电低谷、需要燃煤机组降低发电负荷时开启储能模式，打开第二阀门（3）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）和第六阀门（12），调整第一阀门（2）的开度，关闭第七阀门（14）；第一汽轮机组（1）中压缸出口的一部分蒸汽通过第二阀门（3）进入第二汽轮机组（4）推动其高速转动，第二汽轮机组（4）通过连接轴带动制冷压缩机（6）旋转从而驱动复叠制冷/储冷***（11）运行，产生的冷量直接储存在复叠制冷/储冷***（11）中，第二汽轮机组（4）出口乏汽进入凝汽器（5）放热生成凝结水；第一汽轮机组（1）中压缸出口的其余蒸汽先进入第一汽轮机组（1）的低压缸作功，再进入凝汽器（5）放热生成凝结水；通过电能或者蒸汽驱动空气压缩机（7）压缩空气，一小部分高压空气通过第三阀门（8）进入复叠制冷/储冷***（11）进行降温，降温后的空气分别通过第四阀门（9）和第五阀门（10）进入空气压缩机（7）的不同工作级，以降低空气压缩过程中的温升、减小单位质量空气的压缩耗功，其余空气进入复叠制冷/储冷***（11）进行降温液化，液态空气通过第六阀门（12）进入液体空气储罐（13）进行储存；
释能模式：电网用电高峰、需要燃煤机组提升发电负荷时开启释能模式，关闭第二阀门（3）、第三阀门（8）、第四阀门（9）、第五阀门（10）和第六阀门（12），打开第一阀门（2）和第七阀门（14）；低温液态空气从液体空气储罐（13）流出，经复叠制冷/储冷***（11）进行冷能回收后生成的常温高压空气再进入空气加热装置（15）吸收热量，高温高压空气进入空气膨胀机（16）膨胀作功输出电能，空气膨胀机（16）出口为常压常温空气，排入周围环境。
CN202010790621.XA 2020-08-07 2020-08-07 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法 Active CN111928511B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010790621.XA CN111928511B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法
PCT/CN2020/126290 WO2022027844A1 (zh) 2020-08-07 2020-11-03 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010790621.XA CN111928511B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111928511A CN111928511A (zh) 2020-11-13
CN111928511B true CN111928511B (zh) 2021-09-07

Family

ID=73307592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010790621.XA Active CN111928511B (zh) 2020-08-07 2020-08-07 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111928511B (zh)
WO (1) WO2022027844A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114592929B (zh) * 2022-03-04 2023-09-29 西安热工研究院有限公司 一种用于煤电机组深度调峰的梯级储热***及方法
CN114592937B (zh) * 2022-04-11 2023-08-29 中国科学院工程热物理研究所 一种压缩空气和热泵储电耦合的储电***及方法
CN114810250A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 一种降低汽轮机排汽热损失的发电热力***
CN114856735B (zh) * 2022-04-25 2023-11-17 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种基于压缩空气储能的空气透平耦合燃气轮机发电***
CN114776401A (zh) * 2022-05-23 2022-07-22 西安热工研究院有限公司 一种干湿联合冷端的运行优化方法及***
CN115218608A (zh) * 2022-07-21 2022-10-21 北京中科富海低温科技有限公司 一种液空储气的工艺方法
CN115306500A (zh) * 2022-08-03 2022-11-08 哈尔滨工业大学 跨临界压缩二氧化碳储能***及其运行方法
CN117432490B (zh) * 2023-09-27 2024-06-04 华能核能技术研究院有限公司 一种核电机组耦合熔盐储能发电***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100024443A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 General Electric Company Heat recovery system
CN206440032U (zh) * 2017-01-12 2017-08-25 奥福能源股份有限公司 一种基于热泵的回收汽轮机组乏汽余热***
CN109779704A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 西安交通大学 利用压缩式热泵降低空冷机组背压并对烟气除湿消白的***及方法
CN110678710A (zh) * 2017-05-24 2020-01-10 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备
CN111305920A (zh) * 2020-03-20 2020-06-19 西安西热节能技术有限公司 一种汽驱空气储能调峰***及方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347706A (en) * 1981-01-07 1982-09-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electric power generating plant having direct coupled steam and compressed air cycles
CN103410616B (zh) * 2013-08-22 2015-10-21 华北电力大学 大容量压缩空气储能高效发电***
CN108194153A (zh) * 2018-02-27 2018-06-22 葛洲坝中科储能技术有限公司 提升压缩空气储能***能量转化效率的方法及装置
KR102614152B1 (ko) * 2018-11-09 2023-12-13 현대자동차주식회사 히트펌프 시스템
CN209516640U (zh) * 2018-12-12 2019-10-18 赫普科技发展（北京）有限公司 一种火电厂压缩液化空气储能调峰调频***
CN109506383A (zh) * 2018-12-25 2019-03-22 天津商业大学 三级复叠直接接触冷凝制冷循环***
CN209344796U (zh) * 2018-12-29 2019-09-03 西安西热节能技术有限公司 一种应用于燃煤发电机组的空气储能调峰***
CN109883078A (zh) * 2019-01-23 2019-06-14 山东科技大学 一种复叠制冷***
CN111305918A (zh) * 2020-03-20 2020-06-19 西安西热节能技术有限公司 一种无冷源损失的汽驱空气储能调峰***及方法
CN111305919A (zh) * 2020-03-20 2020-06-19 西安西热节能技术有限公司 一种发电厂空气储能灵活性调峰***及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100024443A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 General Electric Company Heat recovery system
CN206440032U (zh) * 2017-01-12 2017-08-25 奥福能源股份有限公司 一种基于热泵的回收汽轮机组乏汽余热***
CN110678710A (zh) * 2017-05-24 2020-01-10 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备
CN109779704A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 西安交通大学 利用压缩式热泵降低空冷机组背压并对烟气除湿消白的***及方法
CN111305920A (zh) * 2020-03-20 2020-06-19 西安西热节能技术有限公司 一种汽驱空气储能调峰***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022027844A1 (zh) 2022-02-10
CN111928511A (zh) 2020-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111928511B (zh) 基于压缩机中间吸气的液化空气储能调峰***和方法
WO2021184773A1 (zh) 一种发电厂空气储能灵活性调峰***及方法
CN111305918A (zh) 一种无冷源损失的汽驱空气储能调峰***及方法
CN111305920B (zh) 一种汽驱空气储能调峰***及方法
CN112963207B (zh) 一种液化空气混合储能与发电一体化***及方法
CN111396162A (zh) 一种高效率的先进压缩空气储能***及方法
CN112178615B (zh) 一种基于液态压缩空气储能***的电汽气冷多联供***
CN112240540A (zh) 基于液态压缩空气储能的火电机组调峰调频***及方法
CN212054842U (zh) 一种汽驱空气储能调峰***
CN211900716U (zh) 一种无冷源损失的汽驱空气储能调峰***
CN213810561U (zh) 一种基于液态压缩空气储能的火电机组调峰调频***
CN113202584B (zh) 燃气-空气-蒸汽三工质联合循环发电***及方法
CN112302746A (zh) 一种高效利用压缩热的空气储能***和方法
CN111927584A (zh) 提升火电机组运行灵活性的液态压缩空气储能***及方法
CN114060111B (zh) 火电机组循环水余热利用的液态压缩空气储能方法及***
CN212054838U (zh) 一种蒸汽补热空气储能调峰***
CN213807777U (zh) 火力发电***和压缩空气储能***的耦合***
CN212054836U (zh) 一种发电厂空气储能灵活性调峰***
CN112780375A (zh) 一种与火电厂耦合的压缩空气储能***及其使用方法
CN114465254A (zh) 燃煤电站储能调峰***
CN111271143A (zh) 一种提高电力灵活性的***及方法
CN106677988B (zh) 一种风光储能***
CN114033516B (zh) 耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及***
CN111928525A (zh) 一种基于弃热制冷的液化空气储能调峰***和方法
CN215486194U (zh) 一种与火电厂耦合的压缩空气储能***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant