一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括壓氣機(jī)、空氣蓄能柜、空氣透平、發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于還包括一套設(shè)置有余熱相變蓄能器并對(duì)空氣透平進(jìn)氣進(jìn)行補(bǔ)熱的余能蓄能發(fā)電裝置，可將壓氣機(jī)出口高溫高壓空氣降溫到合適溫度送入空氣蓄能柜，而余熱相變蓄能器內(nèi)工質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，當(dāng)發(fā)電時(shí)該相變蓄能器通過余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路加熱進(jìn)入空氣透平的高壓空氣以提高其熱焓值及其作功能力，從而提高蓄能發(fā)電量。該余熱蓄能補(bǔ)熱式蓄能發(fā)電系統(tǒng)可集成為一體化的以電蓄電模塊裝置，可分為若干容量等級(jí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。可廣泛應(yīng)用于高耗電工商業(yè)企業(yè)，大幅節(jié)省電費(fèi)、兼作備用電源、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)移峰填谷。
【專利說明】一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)節(jié)能和蓄能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工商業(yè)企業(yè)往往需要耗費(fèi)大量電力用于驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備及維持生產(chǎn)所需的配套動(dòng)力設(shè)備，其耗電容量少則幾千kW、多則幾萬乃至十幾萬kW以上。耗電量大對(duì)企業(yè)意味著能耗成本大、壓縮產(chǎn)品利潤(rùn)空間；對(duì)公共電網(wǎng)則意味著必須為其配套更多的用電容量及其輸配電設(shè)備，并且電網(wǎng)的電力峰谷負(fù)荷相差越來越大，導(dǎo)致越來越依賴于大型火電廠進(jìn)行調(diào)峰作業(yè)，而在夜間低谷電期間維持火力發(fā)電將導(dǎo)致效率顯著下降、煤耗增大、單位供電量的污染排放顯著提高等，降低全網(wǎng)的運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性。
[0003]為了改善電力負(fù)荷平衡問題、實(shí)行移峰填谷、提高電力生產(chǎn)和輸配的運(yùn)行效率、降低總體投資規(guī)模、盤活閑置或開工不足的處于服役期的電力生產(chǎn)設(shè)備的存量資產(chǎn)及其產(chǎn)能、控制過量投資、改善全網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、提高電力供應(yīng)的可靠性安全性等，已大力推行了峰谷電價(jià)政策、鼓勵(lì)發(fā)展分布式能源等政策，這為引導(dǎo)企業(yè)根據(jù)自身?xiàng)l件采取合適的節(jié)能措施提供了政策支持。
[0004]另外，許多工商業(yè)企業(yè)往往設(shè)置備用電源，如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等以供停電時(shí)應(yīng)急之用。
[0005]電力通常難以大規(guī)模儲(chǔ)存。各類蓄電池儲(chǔ)存容量有限、成本高、壽命較為有限、報(bào)廢后加大污染且難以規(guī)模化回收利用。
[0006]抽水蓄能電站是潔凈有效的儲(chǔ)存電力的技術(shù)方法，但對(duì)地質(zhì)條件要求高、造價(jià)高、環(huán)境影響大，只在個(gè)別有條件的地域方可實(shí)施。
[0007]近年來已出現(xiàn)較多的采用壓縮空氣蓄能、再驅(qū)動(dòng)空氣透平發(fā)電的研究和應(yīng)用，例如風(fēng)力發(fā)電可通過設(shè)置空氣柜的方式將瞬態(tài)變化的風(fēng)力通過壓縮空氣蓄能的方法轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)或有規(guī)律輸出電能，徹底該筆原有的手有風(fēng)無風(fēng)及風(fēng)力大小等影響而出現(xiàn)的時(shí)有時(shí)無“神經(jīng)電”現(xiàn)象。
[0008]另外，采用不同的熱管或其它技術(shù)的熱量轉(zhuǎn)移技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。
[0009]為此，有必要探尋一種新興的技術(shù)方法，既改善電網(wǎng)峰谷特性，又可大幅降低企業(yè)耗電費(fèi)用，使企業(yè)微觀經(jīng)濟(jì)效益與電網(wǎng)整體優(yōu)化運(yùn)行結(jié)合起來，解決上述實(shí)際應(yīng)用矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，可在低谷電期間壓縮空氣并儲(chǔ)存于空氣柜中，而高峰電價(jià)期間空氣膨脹發(fā)電。
[0011]本發(fā)明的具體描述是:一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括壓氣機(jī)、空氣蓄能柜、空氣透平、發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于還包括一套設(shè)置有余熱相變蓄能器并對(duì)空氣透平進(jìn)氣進(jìn)行補(bǔ)熱的余能蓄能發(fā)電裝置，其中壓氣機(jī)2的吸氣口 A與環(huán)境空氣相連，排氣口通過相變蓄能器3的高溫空氣側(cè)與空氣蓄能柜4的進(jìn)氣口 I相連，空氣蓄能柜4的供氣口 O通過余熱補(bǔ)熱器6的空氣側(cè)與空氣透平7的進(jìn)氣口相連，空氣透平7的排氣口D與環(huán)境空氣相連,相變蓄能器3的余熱放熱側(cè)與余熱補(bǔ)熱器6的余熱加熱側(cè)通過余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5相連，空氣透平7通過聯(lián)軸裝置與發(fā)電機(jī)8相連，發(fā)電機(jī)8通過并網(wǎng)裝置9與電網(wǎng)12相連,壓氣機(jī)2通過聯(lián)軸裝置與電動(dòng)機(jī)I相連，電動(dòng)機(jī)I與電網(wǎng)12相連。
[0012]壓氣機(jī)2選用單臺(tái)多級(jí)結(jié)構(gòu)，或選用多臺(tái)串聯(lián)、中間冷卻結(jié)構(gòu)。
[0013]相變蓄能器3采用高溫金屬或復(fù)合有機(jī)物作為蓄能工質(zhì)的熱管傳熱蓄能器。
[0014]空氣蓄能柜4選用壁面保溫的圓柱形、球形或橢圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0015]空氣透平7選用單級(jí)向心輪結(jié)構(gòu)，或分為高壓級(jí)、低壓級(jí)串聯(lián)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)。
[0016]空氣透平7選用抽氣結(jié)構(gòu)。
[0017]余熱補(bǔ)熱器6采用熱管換熱器結(jié)構(gòu)。
[0018]并網(wǎng)裝置9的組成部分中包含變壓器。
[0019]余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5采用熱管換熱環(huán)路結(jié)構(gòu)。
[0020]余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5采用水一蒸汽換熱環(huán)路。
[0021]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明采用壓縮空氣蓄能發(fā)電結(jié)合余熱蓄能并用于提高空氣透平進(jìn)氣溫度以提高發(fā)電效率，并可將整個(gè)壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)集成為一個(gè)一體化的以電蓄電模塊裝置，可分為若干容量等級(jí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)?？稍谝归g低谷電價(jià)期間壓縮空氣蓄能，而晝間高峰電價(jià)期間利用壓縮空氣通過空氣透平并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電效率可達(dá)55?70%，如峰谷電價(jià)相差3.5?4倍，則扣除能源成本后可節(jié)省電費(fèi)50?65%?？蓮V泛應(yīng)用于高耗電工商業(yè)企業(yè)，大幅節(jié)省電費(fèi)、兼作備用電源、還可供熱供冷，對(duì)電網(wǎng)平衡也具有重大實(shí)用價(jià)值。具有較高的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和工程實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖1中各部件編號(hào)與名稱如下。
[0024]電動(dòng)機(jī)1、壓氣機(jī)2、相變蓄能器3、空氣蓄能柜4、余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5、余熱補(bǔ)熱器6、空氣透平7、發(fā)電機(jī)8、并網(wǎng)裝置9、電網(wǎng)10、吸氣口 A、抽汽口 C、排氣口 D、進(jìn)氣口 1、供氣口O0
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明提出的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明的具體實(shí)施例如下。一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括壓氣機(jī)、空氣蓄能柜、空氣透平、發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于還包括一套設(shè)置有余熱相變蓄能器并對(duì)空氣透平進(jìn)氣進(jìn)行補(bǔ)熱的余能蓄能發(fā)電裝置，其中壓氣機(jī)2的吸氣口 A與環(huán)境空氣相連，排氣口通過相變蓄能器3的高溫空氣側(cè)與空氣蓄能柜4的進(jìn)氣口 I相連，空氣蓄能柜4的供氣口 O通過余熱補(bǔ)熱器6的空氣側(cè)與空氣透平7的進(jìn)氣口相連，空氣透平7的排氣口 D與環(huán)境空氣相連,相變蓄能器3的余熱放熱側(cè)與余熱補(bǔ)熱器6的余熱加熱側(cè)通過余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5相連，空氣透平7通過聯(lián)軸裝置與發(fā)電機(jī)8相連，發(fā)電機(jī)8通過并網(wǎng)裝置9與電網(wǎng)12相連,壓氣機(jī)2通過聯(lián)軸裝置與電動(dòng)機(jī)I相連，電動(dòng)機(jī)I與電網(wǎng)12相連。
[0027]壓氣機(jī)2選用單臺(tái)多級(jí)結(jié)構(gòu)，或選用多臺(tái)串聯(lián)、中間冷卻結(jié)構(gòu)。
[0028]相變蓄能器3采用高溫金屬或復(fù)合有機(jī)物作為蓄能工質(zhì)的熱管傳熱蓄能器。
[0029]空氣蓄能柜4選用壁面保溫的圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0030]空氣透平7分為高壓級(jí)、低壓級(jí)串聯(lián)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)。
[0031 ] 余熱補(bǔ)熱器6采用熱管換熱器結(jié)構(gòu)。
[0032]并網(wǎng)裝置9的組成部分中包含變壓器。
[0033]余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路5采用熱管換熱環(huán)路結(jié)構(gòu)。
[0034]需要說明的是，本發(fā)明提出了利用壓縮空氣蓄能發(fā)電及利用余熱進(jìn)行補(bǔ)熱的聯(lián)合蓄能發(fā)電設(shè)計(jì)與組成方法，以大規(guī)模推廣于高耗能企業(yè)，而按照此一設(shè)計(jì)方案可有不同的具體實(shí)施措施，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括壓氣機(jī)、空氣蓄能柜、空氣透平、發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于還包括一套設(shè)置有余熱相變蓄能器并對(duì)空氣透平進(jìn)氣進(jìn)行補(bǔ)熱的余能蓄能發(fā)電裝置，其中壓氣機(jī)(2)的吸氣口(A)與環(huán)境空氣相連，排氣口通過相變蓄能器(3)的高溫空氣側(cè)與空氣蓄能柜(4)的進(jìn)氣口(I)相連，空氣蓄能柜(4)的供氣口(O)通過余熱補(bǔ)熱器(6)的空氣側(cè)與空氣透平(7)的進(jìn)氣口相連，空氣透平(7)的排氣口(D)與環(huán)境空氣相連，相變蓄能器(3)的余熱放熱側(cè)與余熱補(bǔ)熱器(6)的余熱加熱側(cè)通過余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路(5)相連，空氣透平(7)通過聯(lián)軸裝置與發(fā)電機(jī)(8)相連，發(fā)電機(jī)(8)通過并網(wǎng)裝置(9)與電網(wǎng)(12)相連，壓氣機(jī)(2)通過聯(lián)軸裝置與電動(dòng)機(jī)(I)相連，電動(dòng)機(jī)(I)與電網(wǎng)(12)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的壓氣機(jī)(2)選用單臺(tái)多級(jí)結(jié)構(gòu)，或選用多臺(tái)串聯(lián)、中間冷卻結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的相變蓄能器(3)采用高溫金屬或復(fù)合有機(jī)物作為蓄能工質(zhì)的熱管傳熱蓄能器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的空氣蓄能柜(4)選用壁面保溫的圓柱形、球形或橢圓柱體結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的空氣透平(7)選用單級(jí)向心輪結(jié)構(gòu)，或分為高壓級(jí)、低壓級(jí)串聯(lián)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的空氣透平(7)選用抽氣結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱補(bǔ)熱器(6)采用熱管換熱器結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的并網(wǎng)裝置(9)的組成部分中包含變壓器。
9.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路(5)采用熱管換熱環(huán)路結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的基于余熱再熱的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱轉(zhuǎn)移環(huán)路(5)采用水一蒸汽換熱環(huán)路。
【文檔編號(hào)】F02C6/18GK103557078SQ201310374123
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月25日
【發(fā)明者】張茂勇 申請(qǐng)人:張茂勇