一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统的制作方法

本技术属于燃煤机组深度调峰，具体涉及一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统。

背景技术：

1、为构建以新能源为主体的新型电力系统，助力实现“双碳”目标，新能源大规模接入电力系统。不断优化燃煤机组深度调峰技术，从而提高电网对新能源的消纳能力，是燃煤机组的发展趋势。对于燃煤机组而言，深度调峰会造成燃煤机组的能耗成本大幅提升，而且还存在低负荷运行风险、磨损寿命损失、附加污染物排放等隐性成本。

2、储能技术与燃煤机组耦合，电网负荷低谷期，对电能进行储存，降低对外供电量，电网负荷高峰期，释放储存的电能，增加供电量，可显著提升燃煤机组的双向调峰能力，且不需要对机组的原有设备进行改造，不会给机组的运行造成不利影响。先进压缩空气储能技术、储能和发电均利用空气进行，能量转换过程中没有燃烧或电化学环节，且系统响应速度优于燃煤机组和抽水蓄能电站。

3、基于此，本实用新型提出一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰方法，并充分利用燃煤机组的给水回热系统和烟气余热利用系统对深度调峰方法进行了优化。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，以解决深度调峰会造成燃煤机组的能耗成本大幅提升，而且还存在低负荷运行风险、磨损寿命损失、附加污染物排放等隐性成本的技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

3、一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，包括压缩空气储能系统、燃煤机组给水回热系统和燃煤机组烟气余热利用系统，压缩空气储能系统包括电动机、空气压缩机、气水换热器、储气库、空气加热器和压缩空气储能系统发电机，燃煤机组给水回热系统包括凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵、高压加热器组、锅炉和凝汽器热井，燃煤机组烟气余热利用系统包括脱硝装置、空气预热器和除尘器；

4、电动机和空气压缩机串联，空气压缩机与气水换热器气侧入口连接，气水换热器气侧出口通过第四阀门与储气库连接，气水换热器水侧入口通过第一阀门与凝结水泵出口连接，气水换热器水侧出口回到燃煤机组给水回热系统；储气库通过第五阀门与空气加热器气侧入口连接，空气加热器气侧出口与空气透平入口连接，空气透平出口乏气通过排气挡板门、消音器、排气筒排放至大气，空气透平与压缩空气储能系统发电机串联，产生电能输送至电网，空气加热器烟气侧出入口均接入燃煤机组烟气余热利用系统。

5、优选地，气水换热器水侧出口回到燃煤机组给水回热系统接入点被配置为：当气水换热器水侧出口温度与某一级高压加热器出口水侧温度相同时，气水换热器水侧出口需通过第三阀门和升压泵与该级高压加热器出口水侧连接；当气水换热器水侧出口温度与除氧器出口给水温度相同时，气水换热器水侧出口通过第二阀门与除氧器出口连接。

6、优选地，燃煤机组烟气余热利用系统还包括第iii级低温省煤器和第iv级低温省煤器，空气加热器烟气侧出入口与燃煤机组烟气余热利用系统接入点被配置为：燃煤机组设置有空气预热器旁路烟道时，燃煤机组第iii级低温省煤器出口引出一路烟气通过第六阀门与空气加热器烟气侧入口连接，空气加热器烟气侧出口通过第七阀门与第iv级低温省煤器出口连接；燃煤机组未设置空气预热器旁路烟道时，空气预热器入口前引出一路烟气至空气加热器烟气侧入口，空气加热器烟气侧出口与空气预热器出口烟道连接。

7、优选地，系统在电网负荷低谷期时，电动机用电来源于燃煤机组厂用电，电动机用于带动空气压缩机对空气进行压缩，并将压缩后的空气储存在储气库。

8、优选地，系统在用电负荷低时，空气压缩机用于压缩空气产生热能并通过气水换热器加热燃煤机组给水回热系统中的部分给水。

9、优选地，系统在电网负荷高峰期时，空气透平用于对储气库储存的压缩空气膨胀做功，带动压缩空气储能系统发电机发出电能输送至电网。

10、优选地，系统在电网负荷高峰期时，空气加热器的热源来自于燃煤机组烟气余热，空气加热器用于加热储气库释放的压缩空气，提高空气透平入口压缩空气温度，从而提升压缩空气的做功能力。

11、本实用新型与现有技术相比，具有如下显著优点：

12、1)以压缩空气为储能介质，对电能和热能进行转换、储存和再利用，显著提升燃煤机组的双向调峰能力，且不需要对燃煤机组的原有设备进行改造，不会给燃煤机组的运行造成不利影响。

13、2)利用空气压缩产生的热能加热燃煤机组的给水，提高燃煤机组锅炉给水温度，利用燃煤机组烟气余热对膨胀侧压缩空气进行加热，提升空气透平膨胀做功能力，既实现了能量的梯级利用，又替代了常规压缩空气储能系统的储热、储冷罐，简化了压缩空气储能系统设备。

技术特征：

1.一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，包括压缩空气储能系统、燃煤机组给水回热系统和燃煤机组烟气余热利用系统，压缩空气储能系统包括电动机(1)、空气压缩机(2)、气水换热器(3)、储气库(4)、空气加热器(5)和压缩空气储能系统发电机(7)，燃煤机组给水回热系统包括凝结水泵(8)、低压加热器组(9)、除氧器(10)、给水泵(11)、高压加热器组(12)、锅炉(13)和凝汽器热井(14)，燃煤机组烟气余热利用系统包括脱硝装置(15)、空气预热器(16)和除尘器(17)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：气水换热器(3)水侧出口回到燃煤机组给水回热系统接入点被配置为：当气水换热器(3)水侧出口温度与某一级高压加热器出口水侧温度相同时，气水换热器(3)水侧出口需通过第三阀门(33)和升压泵(20)与该级高压加热器出口水侧连接；当气水换热器(3)水侧出口温度与除氧器(10)出口给水温度相同时，气水换热器(3)水侧出口通过第二阀门(32)与除氧器(10)出口连接。

3.根据权利要求1所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：燃煤机组烟气余热利用系统还包括第iii级低温省煤器(18)和第iv级低温省煤器(19)，空气加热器(5)烟气侧出入口与燃煤机组烟气余热利用系统接入点被配置为：燃煤机组设置有空气预热器旁路烟道时，燃煤机组第iii级低温省煤器(18)出口引出一路烟气通过第六阀门(36)与空气加热器(5)烟气侧入口连接，空气加热器(5)烟气侧出口通过第七阀门(37)与第iv级低温省煤器(19)出口连接；燃煤机组未设置空气预热器旁路烟道时，空气预热器(16)入口前引出一路烟气至空气加热器(5)烟气侧入口，空气加热器(5)烟气侧出口与空气预热器(16)出口烟道连接。

4.根据权利要求1所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：系统在电网负荷低谷期时，电动机(1)用电来源于燃煤机组厂用电，电动机(1)用于带动空气压缩机(2)对空气进行压缩，并将压缩后的空气储存在储气库(4)。

5.根据权利要求1或4所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：系统在用电负荷低时，空气压缩机(2)用于压缩空气产生热能并通过气水换热器(3)加热燃煤机组给水回热系统中的部分给水。

6.根据权利要求1所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：系统在电网负荷高峰期时，空气透平(6)用于对储气库(4)储存的压缩空气膨胀做功，带动压缩空气储能系统发电机(7)发出电能输送至电网。

7.根据权利要求1或6所述的基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，其特征在于：系统在电网负荷高峰期时，空气加热器(5)的热源来自于燃煤机组烟气余热，空气加热器(5)用于加热储气库(4)释放的压缩空气，提高空气透平(6)入口压缩空气温度，从而提升压缩空气的做功能力。

技术总结本技术公开了一种基于先进压缩空气储能的燃煤机组深度调峰系统，包括压缩空气储能系统、燃煤机组给水回热系统和燃煤机组烟气余热利用系统，压缩空气储能系统包括电动机、空气压缩机、气水换热器、储气库、空气加热器和压缩空气储能系统发电机，燃煤机组给水回热系统包括凝结水泵、低压加热器组、除氧器、给水泵、高压加热器组、锅炉和凝汽器热井，燃煤机组烟气余热利用系统包括脱硝装置、空气预热器和除尘器；本技术显著提升燃煤机组的双向调峰能力，且不需要对燃煤机组的原有设备进行改造，不会给燃煤机组的运行造成不利影响，既实现了能量的梯级利用，又替代了常规压缩空气储能系统的储热、储冷罐，简化了压缩空气储能系统设备。技术研发人员：许婷,祝玉章,陈东,于乐,丁锐,刘成伟,杨经琴,刘禹初,刘晓林,陈永安受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司技术研发日：20231027技术公布日：2024/6/20