一种压缩空气储能与核能耦合调峰系统的制作方法

1.本实用新型涉及物理储能技术领域，特别是一种压缩空气储能与核能耦合调峰系统。


背景技术：

2.随着能源电力系统清洁低碳化转型，核电作为零碳能源体系的基础电源之一，在支撑电网消纳高比例新能源的作用正在凸显，核电与其他新能源协同发展的局面正在加快形成。
3.传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术开发的一种物理储能系统，在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。近年来，国内外学者相继开展了包括蓄热式压缩空气储能、超临界压缩空气储能等技术，在以上新型压缩空气储能技术中，压缩放热的合理利用以及膨胀气体的预热影响着系统储能性能，蓄热设备的使用使得压缩空气储能系统初投资及运行费用进一步提高。
4.基于核电机组自身热力系统热介质特性、压缩空气储能阶段释热、释能阶段吸热的运行特点，有必要将压缩空气储能技术有机应用于核电机组中。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种能够实现在保证核岛稳定运行的情况下，使核电机组进行储能和释能的压缩空气储能与核能耦合调峰系统。
6.本实用新型采用以下方法来实现：一种压缩空气储能与核能耦合调峰系统，包括空气压缩机和消声器，所述消声器接收大气环境中空气后输送至所述空气压缩机内，所述空气压缩机与一级释热换热器连接，所述一级释热换热器与给水泵和高压加热器连接，所述一级释热换热器的出口与给水增压泵连接设置，所述给水增压泵经增压后汇同所述高压加热器输送至蒸汽发生器；所述一级释热换热器的出气口与二级释热换热器的进气口连接，所述二级释热换热器经凝结水泵将二级低压加热器前的凝结水引入，所述二级释热换热器的出水口与凝结水增压泵连接，所述凝结水增压泵与所述二级低压加热器和一级低压加热器连接，所述二级释热换热器的出气口与三级释热换热器连接，所述三级释热换热器连接有储气库；所述储气库与一级吸热换热器连接，所述一级吸热换热器经所述二级低压加热器将所述一级低压加热器前凝结水水引入，所述一级吸热换热器与凝汽器连接，所述凝汽器连接有冷却装置。
7.进一步的，所述储气库包括闭冷水进水管和闭冷水出水管，所述三级释热换热器的进水口与所述闭冷水进水管连接设置，所述三级释热换热器的出水口与所述闭冷水出水管连接，所述三级释热换热器的出气口与储气库连接设置，所述储气库与所述一级吸热换热器连接。
8.进一步的，还包括二级吸热换热器，所述蒸汽发生器的出汽口与所述二级吸热换
热器连接，所述二级吸热换热器、高压缸与所述蒸汽发生器连接，高压缸与高压加热器连接，所述高压加热器经膨胀机与发电机连接。
9.进一步的，所述蒸汽发生器的出汽口与高压缸连接，所述高压缸与所述高压加热器和汽水再分离器连接，所述一级低压加热器和所述给水泵及除氧器连接，所述汽水再分离器的出口与低压缸连接，所述低压缸出口与所述一级低压加热器和所述二级低压加热器连接。
10.本实用新型的有益效果在于：本实用新型可一步提高核能利用效率，提高机组利用小时数，和常规带储热的蓄热式压缩空气储能系统比较，本实用新型更适合于压缩空气储能与核电的耦合调峰，具备系统相对简单，当核电机组需要适当调峰时,利用汽轮发电机产生的电能驱动压缩机将空气进行压缩,给水、凝结水、闭冷水将压缩机输出的高温高压压缩空气进行降温，降温后的压缩空气进入储气库中储存,实现了适度调峰时的储能；当核电组发电供电需求增加时，通过凝结水、主蒸汽热量将储气罐输出的压缩空气进行加热，膨胀机能够利用经加热器加热得到的高温高压进行做功。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构流程示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
13.请参阅图1所示，本实用新型提供了一实施例：一种压缩空气储能与核能耦合调峰系统，包括空气压缩机1和消声器2，所述消声器2接收大气环境中空气后输送至所述空气压缩机1内，所述空气压缩机1与一级释热换热器4连接，所述一级释热换热器4与给水泵41和高压加热器5连接，所述一级释热换热器4的出口与给水增压泵6连接设置，所述给水增压泵6经增压后汇同所述高压加热器5输送至蒸汽发生器7；所述一级释热换热器4的出气口与二级释热换热器8的进气口连接，所述二级释热换热器8经凝结水泵9将二级低压加热器10前凝结水引入，所述二级释热换热器8的出水口与凝结水增压泵11连接，所述凝结水增压泵11与所述二级低压加热器10和一级低压加热器12连接，所述二级释热换热器8的出气口与三级释热换热器13连接，所述三级释热换热器13连接有储气库；所述储气库与一级吸热换热器14连接，所述一级吸热换热器14经所述二级低压加热器10将所述一级低压加热器12前凝结水水引入，所述一级吸热换热器14与凝汽器15连接。
14.请继续参阅图1所述，本实用新型一实施例中，所述储气库包括闭冷水进水管16和闭冷水出水管17，所述三级释热换热器13的进水口与所述闭冷水进水管16连接设置，所述三级释热换热器13的出水口与所述闭冷水出水管17连接，所述三级释热换热器13的出气口与储气库18连接设置，所述储气库18与所述一级吸热换热器14连接。
15.请继续参阅图1所述，本实用新型一实施例中，还包括二级吸热换热器19，所述二级吸热换热器19、高压缸20与所述蒸汽发生器7连接，高压缸20与高压加热器5连接，所述二级吸热换热器19中高压空气经膨胀机22与发电机30连接。
16.请继续参阅图1所述，本实用新型一实施例中，所述蒸汽发生器7的出汽口与高压缸20连接，所述高压缸20与所述高压加热器5和汽水再分离器21连接，所述一级低压加热器
12和所述给水泵41及除氧器24连接，所述汽水再分离器21的出口与低压缸23连接，所述低压缸23出口与所述一级低压加热器12和所述二级低压加热器10连接。蒸汽发生器7的出汽口将蒸汽输送至高压缸20进行释压，然后再输送至汽水分离器21进行汽水分离，汽水分离后输送至低压缸23内进行释压，然后再通过低压缸23对一级低压加热器12和二级低压加热器10进行加热。
17.下面通过一具体实施例对本实用新型作进一步说明：
18.请继续参阅图1所述，当电网对于汽轮发电机3发出的电量不能完全消纳时，空气通过消声器2进入由汽轮发电机3发出的电驱动空气压缩机1，在空气压缩机1内空气由大气压被压缩成高温高压空气后排出，压缩机级数根据需要匹配。
19.为便于压缩空气进行储藏，需要对压缩空气进行冷却，本实用新型创新性的提出了将压缩空气热量回收于常规岛热力系统，主要流程如下：高温高压空气首先进入一级释热换热器4，由给水泵41后、高压加热器5前引出给水进入一级释热换热器4，在一级释热换热器4中空气被冷却至中间温度，给水被加热后进入给水增压泵6中，冷却水经增压后汇同高压加热器5中给水一同进入蒸汽发生器7中；空气从一级释热换热器4中出来后进入二级释热换热器8中，由凝结水泵9后、二级低压加热器10前中引出凝结水进入二级释热换热器8，在二级释热换热器8中空气进一步被冷却，冷却水被加热后进入凝结水增压泵11中，凝结水经凝结水增压泵11后回到二级低压加热器10、一级低压加热器12间热力系统；空气从二级释热换热器8中出来后进入三级释热换热器13中，厂区闭冷水经闭冷水进水管16将空气冷却至大气温度后经闭冷水出水管17回到厂区闭冷水系统，三级释热换热器13中热量由闭冷水流出系统；在三级释热换热器13中冷却结束后的空气进入到储气库18进行高压储存。
20.高压空气从储气库18由管路引出，首先经过一级吸热换热器14中吸热，由引自二级吸热换热器19后、一级低压加热器12前凝结水进行加热，凝结水在一级吸热换热器14中释热后回到凝汽器15中；经初步加热的空气进入二级吸热换热器19中，在二级吸热换热器19中空气由蒸汽发生器7通往高压缸20的饱和蒸汽进行加热，空气被蒸汽加热后蒸汽冷却成水，后自流到高压加热器5中，经加热后的高温高压空气推动膨胀机22驱动发电机30发电完成电网调峰。
21.本实用新型中空气压缩机、膨胀机、一级释热换热器、二级释热换热器、三级释热换热器、储气库、一级吸热换热器、二级吸热换热器、给水增压泵、凝结水增压泵、消声器、高压加热器、一级低压加热器、二级低压加热器、给水泵、凝结水泵、闭冷水进水管、闭冷水出水管、凝汽器、蒸汽发生器、高压缸、汽轮发电机、膨胀机发电机、除氧器、低压缸和汽水分离再热器均为现有技术，本领域技术人员已经能够清楚了解，在此不进行详细说明。
22.总之，本实用新型充分结合核电常规岛热力系统各设备进出口汽、水温度、压力参数情况并与已有蓄热式压缩空气储能技术有机结合，在此基础上运用热力系统完成压缩空气系统进行蓄放热，并根据电网对核电机组发电的需求进行储能和释能，达到在发电侧调峰的作用。
23.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。