一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置及系统方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置及系统方法，所述系统装置包括液化空气储能子系统和火电机组子系统；所述液化空气储能子系统通过第一储热模块与所述火电机组子系统的换热模块与构成连接；所述液化空气储能子系统还通过第一储冷模块所述火电机组子系统的凝汽模块相连；所述系统装置采用液化空气储能系统辅助火电机组实现深度调峰，并在火电机组子系统中结合储热水技术，克服火电机组抽汽量变化的过程中引起的凝结水流量变化的限制，进而提高火电机组变负荷速率和深度调峰的能力，有利于生产应用。有利于生产应用。有利于生产应用。

【技术实现步骤摘要】
一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置及系统方法


[0001]本专利技术属于火力发电
，具体涉及一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置及系统方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国分布式能源发展迅猛，如光伏、风电等，但目前由于太阳能、风能等可再生能源存在波动性、间歇性、地域局限性等特点，在开发、并网、交易等环节还存在诸多瓶颈，如增量配电网改革进展缓慢，试点项目进展总体缓慢等。同时，为了有效地实现需求侧管理，近几年内，火电联合调频仍是一种市场化的选择，是发电侧储能的主要市场贡献者。
[0003]为了减小负荷峰谷差、降低供电成本，需要引入火电机组深度调峰、快速起动与快速负荷变动。深入挖掘火电机组调峰储能能力成为促进可再生能源发电、并网和消纳的主要技术路径。
[0004]到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件。目前，大规模储能技术只有抽水蓄能和压缩空气储能可实现商业化，但抽水蓄能电站的建设受到地理条件的严格限制。
[0005]由于锅炉低负荷稳定燃烧的限制和安全性的考虑，通常火电机组深度调峰的最低负荷约为30％的额定负荷，新型电力系统希望火电厂在低谷负荷时段带15％
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20％的额定负荷，在高峰负荷时段超过105％的额定负荷，在这种情况下，就需要配套储能系统，来实现深度调峰。
[0006]压缩空气储能技术包括传统压缩空气储能、蓄热式压缩空气储能、液化空气储能和超临界压缩空气储能等。其中，液态空气储能具有大规模长时储能、清洁低碳、安全、长寿命和不受地理条件限制等突出优点，其应用场景广泛，可以独立地输出冷、热、电能的储能系统，能够较好的耦合火电厂热力系统。
[0007]CN111121389A公开了一种深度耦合燃煤机组液化空气储能发电系统，包括空气压缩及凝结水加热系统、空气液化储能系统、空气膨胀发电系统及冷量回收储存系统；空气压缩及凝结水加热系统包括空气压缩机及换热器；空气液化储能系统与空气压缩及凝结水加热系统连接；空气膨胀发电系统与空气液化储能系统连接；冷量回收储存系统与空气膨胀发电系统及空气压缩及凝结水加热系统连接。
[0008]CN209516640U提供了一种火电厂压缩液化空气储能调峰调频系统，包括火电厂发电机组、液化空气储能调峰调频装置和调峰调频控制平台；调峰调频控制平台分别与火电厂发电机组和液化空气储能调峰调频装置通讯连接；火电厂发电机组和液化空气储能调峰调频装置之间电力连接；火电厂发电机组和液化空气储能调峰调频装置分别与电网电力连接。
[0009]基于上述火电厂与压缩液化空气储能技术的耦合，如何提供一种更为优化的耦合技术，从而实现稳定、快速响应电网负荷调度具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置及系统方法，所述系统装置采用液化空气储能系统辅助火电机组实现深度调峰，并在火电机组子系统中结合储热水技术，克服火电机组抽汽量变化的过程中引起的凝结水流量变化的限制，进而提高火电机组变负荷速率和深度调峰的能力，有利于生产应用。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置，所述系统装置包括液化空气储能子系统和火电机组子系统；
[0013]所述液化空气储能子系统包括压缩模块、液空储能模块、第一储热模块、第一储冷模块和发电模块；所述压缩模块、所述液空储能模块和所述发电模块依次相连；所述压缩模块还通过所述第一储热模块与所述发电模块相连；所述第一储冷模块与所述液空储能模块构成循环连接；
[0014]所述火电机组子系统包括锅炉、汽轮机组、凝汽模块、低压加热模块、除氧模块、高压加热模块、第二储冷模块、换热模块以及第二储热模块；
[0015]所述锅炉、所述汽轮机组、所述凝汽模块、所述低压加热模块、所述除氧模块和所述高压加热模块依次构成循环连接；所述凝汽模块还依次通过第二储冷模块、换热模块以及第二储热模块与所述除氧模块相连；所述低压加热模块还与所述第一储冷模块相连；所述汽轮机组还分别独立地与所述高压加热模块和所述除氧模块相连；
[0016]所述液化空气储能子系统通过第一储热模块与所述火电机组子系统的换热模块与构成连接；
[0017]所述液化空气储能子系统还通过第一储冷模块所述火电机组子系统的凝汽模块相连。
[0018]由于回热技术可显著提高蒸汽朗肯循环的效率，因此得以广泛应用于热力发电厂。随着技术的不断进步，现代火力发电厂基本采用抽汽回热方式加热凝结水和给水，提高锅炉的给水温度，其中8段抽汽和10段抽汽应用较多。
[0019]研究和实验表明，同步改变凝结水流量和低压缸抽汽流量可以快速改变汽轮发电机组的出力，进而能够快速响应电网负荷调度。但抽汽和凝结水的流量的变化必然引起除氧器及凝汽器水位的变化，进而限制火电机组进一步快速相应电网负荷调度。
[0020]本专利技术所述系统装置用液化空气储能子系统在低谷负荷时段储能，空气可储存100％至105％的电能额定负荷，实现深度调峰；另外，将液化空气储能子系统中储热模块多余的压缩热用于加热火电机组子系统中的凝结水，可以在调峰过程中保证储水温度满足火电机组子系统补水要求，也可以在火电机组稳定负荷段减少抽汽，增加汽轮机组出力，提高火电机组能量利用效率，且压缩热辅助加热凝结水在火电机组升降负荷过程中正常运行，不受火电机组负荷变化的影响；液化空气储能子系统储冷模块中多余的冷量用于降低火电机组凝汽模块中凝结水温度，从而降低背压，保持真空度，提高发电效率；并且结合储热水技术，在汽轮机组中合理耦合储热设备，维持除氧器和凝汽器水位的稳定，克服火电机组抽汽量变化的过程中引起的凝结水流量变化的限制，进而提高火电机组变负荷速率和深度调峰的能力。
[0021]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，所述液化空气储能子系统还包括净化模块，所述净化模块、所述压缩模块、所述液空储能模块和所述发电模块依次相连。
[0023]优选地，所述压缩模块包括至少2组压缩机组，例如2组、3组、4组或5组等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且串联设置。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述液空储能模块包括依次连接的第一冷却装置、液空储罐、低温泵以及汽化装置，其中，所述第一冷却装置与所述压缩模块相连，所述汽化装置与所述发电模块相连。
[0025]优选地，所述发电模块包括至少2组透平机组，例如2组、3组、4组或5组等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且串联设置。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一储热模块包括依次连接的第二冷却装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液化空气储能辅助火电机组深度调峰的系统装置，其特征在于，所述系统装置包括液化空气储能子系统和火电机组子系统；所述液化空气储能子系统包括压缩模块、液空储能模块、第一储热模块、第一储冷模块和发电模块；所述压缩模块、所述液空储能模块和所述发电模块依次相连；所述压缩模块还通过所述第一储热模块与所述发电模块相连；所述第一储冷模块与所述液空储能模块构成循环连接；所述火电机组子系统包括锅炉、汽轮机组、凝汽模块、低压加热模块、除氧模块、高压加热模块、第二储冷模块、换热模块以及第二储热模块；所述锅炉、所述汽轮机组、所述凝汽模块、所述低压加热模块、所述除氧模块和所述高压加热模块依次构成循环连接；所述凝汽模块还依次通过第二储冷模块、换热模块以及第二储热模块与所述除氧模块相连；所述低压加热模块还与所述第一储冷模块相连；所述汽轮机组还分别独立地与所述高压加热模块和所述除氧模块相连；所述液化空气储能子系统通过第一储热模块与所述火电机组子系统的换热模块与构成连接；所述液化空气储能子系统还通过第一储冷模块所述火电机组子系统的凝汽模块相连。2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述液化空气储能子系统还包括净化模块，所述净化模块、所述压缩模块、所述液空储能模块和所述发电模块依次相连；优选地，所述压缩模块包括至少2组压缩机组，且串联设置。3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述液空储能模块包括依次连接的第一冷却装置、液空储罐、低温泵以及汽化装置，其中，所述第一冷却装置与所述压缩模块相连，所述汽化装置与所述发电模块相连；优选地，所述发电模块包括至少2组透平机组，且串联设置。4.根据权利要求1
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3任一项所述的系统装置，其特征在于，所述第一储热模块包括依次连接的第二冷却装置、储热装置和加热装置，其中，所述第二冷却装置与所述压缩模块相连，所述加热装置与所述发电模块相连；优选地，所述第二冷却装置包括级间冷却装置；优选地，所述储热装置的储热介质包括导热油；优选地，所述加热装置包括级间加热装置。5.根据权利要求3所述的系统装置，其特征在于，所述第一储冷模块包括深冷存储装置，所述深冷存储装置分别独立地与所述第一冷却装置和所述汽化装置相连。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的系统装置，其特征在于，所述汽轮机组包括依次连接的高压缸、中压缸和低压缸，其中所述高压缸与所述锅炉相连，所述低压缸与所述凝汽模块相连；优选地，所述凝汽模块包括凝汽器和凝结水泵；优选地，所述除氧模块包括除氧器和给水泵；优选地，所述高压加热模块包括高压加热器，所述低压加热模块包括低压加热器；优选地，所述第二储冷模块包括冷水罐和第一水泵；优选地，所述换热模块包括换热器；优选地，所述第二储热模块包括热水罐和第二水泵。
7.根据权利要求1
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6任一项所述的系统装置，其特征在于，所述火电机组子系统还包括第一加热模块，所述加热模块位于所述换热模块与所述第二储热模块之间；优选地，所述第一加热模块包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐望人，史进渊，华浩磊，王宇轩，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：