一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统的制作方法

1.本发明实施例涉及物理储能技术领域，具体涉及一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统。


背景技术：

2.为了适应高比例可再生能源接入电网，燃气轮机发电机组需要实现降负荷运行，为可再生能源发电提供入网空间。然而，随着燃气轮机发电机组的发电功率的降低，燃气轮机发电机组热效率逐渐降低，当燃气轮机发电机组的发电功率达到一定值时，燃气轮机发电机组热效率极低，运行经济性不佳，尤其是燃气蒸汽联合循环发电机组低负荷运行时的经济性极差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种既能实现燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行的系统，又能满足燃气蒸汽联合循环发电机组运行经济性的储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统。
4.为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统，包括燃气轮机发电机组，汽轮机发电机组，压缩空气储能装置，烟气余热储热装置，燃气轮机发电机组分别连接汽轮机发电机组和压缩空气储能装置，汽轮机发电机组连接烟气余热储热装置。
5.进一步地，燃气轮机发电机组包括第一压缩机，燃烧器，燃气轮机，第一发电机，第一压缩机连接燃烧器，燃烧器设置有燃料通道，燃烧器连接燃气轮机，第一压缩机轴连接燃气轮机，燃气轮机轴连接第一发电机；燃烧器中的燃料和压缩空气混合燃烧，为燃气轮机供能。
6.进一步地，汽轮机发电机组包括汽轮机，第二发电机，冷凝器，给水泵，余热锅炉，余热锅炉连接燃气轮机，余热锅炉和给水泵，冷凝器，汽轮机依次闭环连接，汽轮机轴连接第二发电机；燃气轮机产生的中温烟气向余热锅炉供热，将给水泵从冷凝器抽出的水加热，为汽轮机供能。
7.进一步地，压缩空气储能装置包括压缩空气储罐，第二压缩机，电动机，电动机电连接第一发电机，第一发电机和电动机之间设置有电开关，电动机轴连接第二压缩机，第二压缩机连接压缩空气储罐，压缩空气储罐连接燃烧器；第一发电机驱动电动机向第二压缩机供能，第二压缩机压缩空气并储存在压缩空气储罐，压缩空气储罐用于向燃烧器提供压缩空气。
8.进一步地，烟气余热储热装置包括储热换热器，释热换热器，低温熔盐罐和高温熔盐罐，储热换热器连接燃气轮机，储热换热器和高温熔盐罐，释热换热器，低温熔盐罐依次闭环连接，给水泵连接释热换热器，释热换热器连接汽轮机。燃气轮机排出的中温烟气向储热换热器供热，通过加热熔盐进行热量转换和储存，高温熔盐罐向释热换热器供热，产生过
热蒸汽向汽轮机供能。
9.进一步地，第一压缩机与燃烧器的连接管道设置有第一阀门，燃料通道设置有第二阀门，第一阀门用于控制压缩空气进气量，第二阀门用于控制燃料用量。
10.进一步地，给水泵与余热锅炉的连接管道设置有第三阀门，余热锅炉与汽轮机的连接管道设置有第四阀门，余热锅炉与燃气轮机的连接管道设置有第五阀门。
11.进一步地，第二压缩机与压缩空气储罐的连接管道设置有第六阀门，燃烧器与压缩空气储罐的连接管道设置有第七阀门。
12.进一步地，给水泵与释热换热器的连接管道设置有第八阀门，释热换热器与汽轮机的连接管道设置有第九阀门，燃气轮机与储热换热器的连接管道设置有第十阀门。
13.进一步地，低温熔盐罐和高温熔盐罐中的熔盐为多元混合硝酸熔盐，熔盐热稳定性好，便于热量转换储存。
14.进一步地，熔盐工作温度为150℃～540℃。
15.本发明的有益效果为：正常运行模式下，燃气轮机发电机组和汽轮机发电机组投入运行；降负荷运行模式下，燃气轮机发电机组、压缩空气储能装置和烟气余热储热装置投入运行；升负荷运行模式下，燃气轮机发电机组、汽轮机发电机组、压缩空气储能装置和烟气余热储热装置均投入运行。储能时既可以在低负荷运行状态下满足燃气蒸汽联合循环发电机组的高效率运行，又能实现降负荷运行，达到深度调峰的目的；释能时既可以增加机组发电功率，又能提升机组负荷响应速率；这样燃气蒸汽联合循环发电机组实现了灵活性运行。
附图说明
16.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
17.图1为本发明的系统示意图；
18.图中：1、燃气轮机发电机组；2、汽轮机发电机组；3、压缩空气储能装置；4、烟气余热储热装置；11、第一压缩机；12、第一阀门；13、第二阀门；14、燃烧器；15、燃气轮机；16、第一发电机；21、汽轮机；22、第二发电机；23、冷凝器；24、给水泵；25、第三阀门；26、余热锅炉；27、第四阀门；28、第五阀门；31、压缩空气储罐；32、第二压缩机；33、电动机；34、第六阀门；35、第七阀门；36、电开关；41、储热换热器；42、低温熔盐罐；43、第八阀门；44、第九阀门；45、释热换热器；46、高温熔盐罐；47、第十阀门。
具体实施方式
19.下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
20.参照说明书附图1所示，本发明提供一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统，包括燃气轮机发电机组1，汽轮机发电机组2，压缩空气储能装置3，烟气余热储热装置4，燃气轮机发电机组1分别连接汽轮机发电机组2和压缩空气储能装置3，汽轮机发电机组2连接烟气余热储热装置4。
21.燃气轮机发电机组1包括第一压缩机11，燃烧器14，燃气轮机15，第一发电机16，第
一压缩机11连接燃烧器14，第一压缩机11与燃烧器14的连接管道设置有第一阀门12，燃烧器14设置有燃料通道，燃料通道设置有第二阀门13，燃烧器14连接燃气轮机15，第一压缩机11轴连接燃气轮机15，燃气轮机15轴连接第一发电机16。汽轮机发电机组2包括汽轮机21，第二发电机22，冷凝器23，给水泵24，余热锅炉26，余热锅炉26连接燃气轮机15，余热锅炉26与燃气轮机15的连接管道设置有第五阀门28，余热锅炉26和给水泵24，冷凝器23，汽轮机21依次闭环连接，给水泵24与余热锅炉26的连接管道设置有第三阀门25，余热锅炉26与汽轮机21的连接管道设置有第四阀门27，汽轮机21轴连接第二发电机22。
22.压缩空气储能装置3包括压缩空气储罐31，第二压缩机32，电动机33，电动机33电连接第一发电机16，第一发电机16和电动机33之间设置有电开关36，电动机33轴连接第二压缩机32，第二压缩机32连接压缩空气储罐31，第二压缩机32与压缩空气储罐31的连接管道设置有第六阀门34，压缩空气储罐31连接燃烧器14，燃烧器14与压缩空气储罐31的连接管道设置有第七阀门35。
23.烟气余热储热装置4包括储热换热器41，释热换热器45，低温熔盐罐42和高温熔盐罐46，储热换热器41连接燃气轮机15，储热换热器41和高温熔盐罐46，释热换热器45，低温熔盐罐42依次闭环连接，燃气轮机15与储热换热器41的连接管道设置有第十阀门47，给水泵24连接释热换热器45，给水泵24与释热换热器45的连接管道设置有第八阀门43，释热换热器45连接汽轮机21，释热换热器45与汽轮机21的连接管道设置有第九阀门44。
24.本发明的工作流程为：
25.正常运行模式，燃气轮机发电机组1和汽轮机发电机组2投入运行，第七阀门35关闭、电开关36断开，第十阀门47关闭，第五阀门28打开，第八阀门43和第九阀门44关闭，燃气轮机发电机组1和汽轮机发电机组2联合运行，实现燃气蒸汽联合循环发电，通过调节燃料和压缩空气进气量实现变负荷运行。
26.当机组负荷降低至一定程度时，一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统的降负荷运行模式启动：燃气轮机发电机组1、压缩空气储能装置3和烟气余热储热装置4投入运行，电开关36打开，第六阀门34打开，第七阀门35关闭，第一发电机16和电动机33电连接，电动机33和第二压缩机32轴连接，利用电能驱动第二压缩机32将空气压缩，储存在压缩空气储罐31中，实现了燃气轮机发电机组1减负荷运行；同时，第五阀门28关闭，将汽轮机发电机组2切除运行，汽轮机发电机组2发电功率为零，燃气轮机15排出进入余热锅炉26的中温烟气，经第十阀门47进入储热换热器41，加热由低温熔盐罐42抽出的熔盐进入高温熔盐罐46储存，所选熔盐为多元混合硝酸熔，熔盐工作温度为150℃～540℃，被冷却的烟气经处理排入环境；这样燃气蒸汽联合循环发电机组的发电功率在低负荷运行状态下进一步实现了降负荷运行。
27.当机组需要升负荷运行时，一种储能的燃气蒸汽联合循环发电机组灵活性运行系统的升负荷运行模式启动：燃气轮机发电机组1、汽轮机发电机组2、压缩空气储能装置3和烟气余热储热装置4均投入运行，第一压缩机11与燃气轮机15的联轴器断开，并处于静止，第一阀门12关闭，第六阀门34关闭和第七阀门35打开，将压缩空气储罐31内的压缩空气通入燃烧器14与经第二阀门13进入的燃料混合燃烧，推动燃气轮机15转动，并带动第一发电机16发电；燃气轮机15排出的中温烟气经第五阀门28进入余热锅炉26，加热一部分由给水泵24从冷凝器23抽出的给水，并产生过热蒸汽经第四阀门2727进入汽轮机21，并带动第二
发电机22发电，第十阀门47关闭；同时，另一部分由给水泵24从冷凝器23抽出的给水经第八阀门43进入释热换热器45，被从高温熔盐罐46抽出的高温熔盐加热，给水加热产生过热蒸汽后经第九阀门44进入汽轮机21，并带动第二发电机22发电，汽轮机21排出的蒸汽在冷凝器23中冷凝，在释热换热器45内被冷却的熔盐回流至低温熔盐罐42储存；这样利用压缩空气释能减少第一压缩机11耗功，增加机组发电功率，利用释热换热器45加热给水产生过热蒸汽，推动汽轮机21发电做功，进一步增加机组发电功率，实现了机组快速升负荷，还能提高机组负荷响应速率。
28.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。