专利摘要

本发明实施例公开了一种燃气轮机发电系统和方法，其包括多级空气压缩系统、太阳能相变蓄热系、空气液化系统和燃气轮机发电装置。其中，多级空气压缩系统用于利用电站低谷(低价)电能，将空气经过多级压缩达到常温高压状态；太阳能相变蓄热系用于利用太阳能集热装置和相变蓄热材料收集太阳能和压缩机产生的压缩热，以提高发电阶段空气燃烧前的温度，提高系统效率；空气液化系统用于将高压空气液化，以减小空气存储体积，提高系统能量密度；燃气轮机发电装置用于利用液态空气燃烧发电。

权利要求

1.一种燃气轮机发电系统，其特征在于，包括多级空气压缩系统(Ⅰ)、太阳能相变蓄热系统(Ⅱ)、空气液化系统(Ⅲ)和燃气轮机发电装置(Ⅳ)；

所述多级空气压缩系统(Ⅰ)包括：第一级空气压缩机(1)、第一级级间冷却器(2)、第二级空气压缩机(3)、第二级级间冷却器(4)、第三级空气压缩机(5)、第三级级间冷却器(6)、第四级空气压缩机(7)、第四级级间冷却器(8)，其中，第一级空气压缩机(1)的出口与第一级级间冷却器(2)的热端入口相连，第一级级间冷却器(2)的热端出口与第二级空气压缩机(3)的入口相连，第二级空气压缩机(3)的出口与第二级级间冷却器(4)的热端入口相连，第二级级间冷却器(4)的热端出口与第三级空气压缩机(5)的入口相连，第三级空气压缩机(5)的出口与第三级级间冷却器(6)的热端入口相连，第三级级间冷却器(6)的热端出口与第四级空气压缩机(7)的入口相连，第四级空气压缩机(7)的出口与第四级级间冷却器(8)的热端入口相连；

所述太阳能相变蓄热系统(Ⅱ)包括：太阳能集热器(9)、相变蓄热器(10)和导热油槽(11)，其中，导热油槽(11)的出口分别与太阳能集热器(9)入口、第一级级间冷却器(2)的冷端入口、第二级级间冷却器(4)的冷端入口、第三级级间冷却器(6)的冷端入口、第四级级间冷却器(8)的冷端入口和相变蓄热器(10)的入口相连，太阳能集热器(9)的出口与相变蓄热器(10)的入口相连，第一级级间冷却器(2)的冷端出口、第二级级间冷却器(4)的冷端出口、第三级级间冷却器(6)的冷端出口和第四级级间冷却器(8)的冷端出口均与相变蓄热器(10)的入口相连，相变蓄热器(10)的第一出口与导热油槽(11)的入口相连；

所述空气液化系统(Ⅲ)包括：主换热器(12)、节流阀(13)、低温液体储罐(14)和保冷箱(15)，其中，主换热器(12)、节流阀(13)和低温液体储罐(14)均位于保冷箱(15)内，主换热器(12)的热端入口与第四级级间冷却器(8)的热端出口相连，主换热器(12)的热端出口与节流阀(13)的入口相连，节流阀(13)的出口与低温液体储罐(14)的入口相连，低温液体储罐(14)的底部出口与主换热器(12)的冷端入口相连，低温液体储罐(14)的顶部出口排空；

所述燃气轮机发电装置(Ⅳ)包括：回热器(16)、燃烧室(17)、燃气透平(18)、发电机(19)，其中，回热器(16)的冷端入口与主换热器(12)的冷端出口相连，回热器(16)的热端入口与相变蓄热器(10)的第二出口相连，回热器(16)的热端出口与导热油槽(11)的入口相连，回热器(16)的冷端出口与燃烧室(17)的入口相连，燃烧室(17)的出口与燃气透平(18)的入口相连，燃气透平(18)与发电机(19)轴相连。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机发电系统，其特征在于，所述的太阳能集热器(9)采用平板型太阳能集热器。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机发电系统，其特征在于，所述相变蓄热器(10)内填充有相变蓄热材料，所述相变蓄热材料为熔融盐类高温相变蓄热材料，所述相变蓄热材料固液的相变温度区间在350K-700K之间。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机发电系统，其特征在于，所述主换热器(12)为绕管式换热器或板式换热器。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机发电系统，其特征在于，所述低温液体储罐(14)为压力容器，工作压力为10MPa以上。

6.一种燃气轮机发电方法，其采用权利要求1-5任一项所示的燃气轮机发电系统，其特征在于，所述方法包括：

步骤S100:压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动第一级空气压缩机(1)、第二级空气压缩机(3)、第三级空气压缩机(5)和第四级空气压缩机(7)；

第一级空气压缩机(1)压缩空气后，空气温度升高，由第一级级间冷却器(2)的热端入口进入第一级级间冷却器(2)，同时关闭导热油槽(11)与相变蓄热器(10)相连的入口，导热油从导热油槽(11)出口排出，经第一级级间冷却器(2)的冷端入口进入第一级级间冷却器(2)，在第一级级间冷却器(2)中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第二级空气压缩机(3)，导热油升温后由第一级级间冷却器(2)的冷端出口排出，经相变蓄热器(10)的入口进入相变蓄热器(10)；

第二级空气压缩机(3)压缩空气后，空气温度升高，由第二级级间冷却器(4)的热端入口进入第二级级间冷却器(4)；导热油由导热油槽(11)出口排出，经第二级级间冷却器(4)的冷端入口进入第二级级间冷却器(4)，在第二级级间冷却器(4)中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第三级空气压缩机(3)，导热油升温后由第二级级间冷却器(4)的冷端出口排出，经相变蓄热器(10)的入口进入相变蓄热器(10)；

第三级空气压缩机(5)压缩空气后，空气温度升高，由第三级级间冷却器(6)的热端入口进入第三级级间冷却器(6)；导热油由导热油槽(11)的出口排出，经第三级级间冷却器(6)的冷端入口进入第三级级间冷却器(6)，在第三级级间冷却器(6)中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第四级空气压缩机(7)，导热油升温后由第三级级间冷却器(6)的冷端出口排出，经相变蓄热器(10)入口进入相变蓄热器(10)；

第四级空气压缩机(7)压缩空气后，空气温度升高，由第四级级间冷却器(8)的热端入口进入第四级级间冷却器(8)；一部分导热油由导热油槽(11)的出口排出，经第四级级间冷却器(8)的冷端入口进入第四级级间冷却器(8)，在第四级级间冷却器(8)中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，导热油升温后由第四级级间冷却器(8)冷端出口排出，经相变蓄热器(10)入口进入相变蓄热器(10)；

同时，导热油从导热油槽(11)出口排出，进入太阳能集热器(9)，在太阳能集热器(9)中，导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器(10)，在相变蓄热器(10)中，分别由第一级级间冷却器(2)、第二级级间冷却器(4)、第三级级间冷却器(6)、第四级级间冷却器(8)冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器(9)中排出的导热油混合，加热相变蓄热器(10)中的相变蓄热材料，使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器(10)的第一出口，进入导热油槽(11)，在导热油槽(11)中冷却至常温后再分别进入第一级级间冷却器(2)、第二级级间冷却器(4)、第三级级间冷却器(6)、第四级级间冷却器(8)与太阳能集热器(9)，实现导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；

步骤S200:进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：

第四级级间冷却器(8)排出压缩空气，经主换热器(12)的热端，进入节流阀(13)，在节流阀(13)中，高压空气压力降低、温度降低，空气进入低温液体储罐(14)，先关闭低温液体储罐(14)的顶部出口，空气经低温液体储罐(14)底部出口排出，经主换热器(12)的冷端入口进入主换热器(12)，在主换热器(12)冷端内和主换热器(12)热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器(12)热端的高压空气，然后经主换热器(12)的冷端出口排出，以此循环；主换热器(12)的热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀(13)节流后部分液化，然后打开低温液体储罐(14)的顶部出口，以保证经低温液体储罐(14)底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器(12)热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀(13)节流后全部液化成液态空气，形成主换热器(12)的热端高压空气和主换热器(12)的冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀(13)节流后，液化成液态空气，流入低温液态储罐(14)，再进入主换热器(12)的冷端与主换热器(12)热端高压空气换热后，变成低温高压空气，低温高压空气经回热器(16)冷端入口进入回热器(16)；

步骤S300:相变蓄热器(10)中的相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：

打开与相变蓄热器(10)相连的导热油槽(11)的出口，导热油由导热油槽(11)进入相变蓄热器(10)中，与相变蓄热器(10)中的相变蓄热材料发生换热；相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器(10)的第二出口排出，经回热器(16)热端入口进入回热器(16)，在回热器(16)中与回热器(16)冷端入口进入的低温高压空气进行换热，低温高压空气被加热到常温附近，导热油被冷却后，经回热器(16)热端出口排出，进入导热油槽(11)，依次循环，以实现吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；

步骤S400:发电机(19)发电，具体包括：

回热器(16)冷端出口的高压空气进入燃烧室(17)，与天然气在燃烧室(17)中混合并燃烧，气体产物进入燃气透平(18)做功，推动发电机(19)发电。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机发电方法，其特征在于，所述的步骤S100中，第一级空气压缩机(1)、第二级空气压缩机(3)、第三级空气压缩机(5)及第四级空气压缩机(7)的压比相等，均为3～3.2；第四级级间冷却器(8)出口处空气压力为7～10MPa，温度为常温。

8.根据权利要求6或7所述的燃气轮机发电方法，其特征在于，所述的步骤S200中，节流阀(13)中节流效应所造成的高压空气压损为1～2MPa。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机发电方法，其特征在于，所述的步骤S100中，所述电源为电站低谷电、风电、太阳能发电、生物质能发电中的一种或任意组合。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种燃气轮机发电系统和方法。

背景技术

目前，我国电力供应主要以燃煤发电为主。随着我国经济的发展，对电力的需求越来越大，在燃煤发电的过程中产生了大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质，造成酸雨、雾霾等严重环境问题。社会各界都在寻求更环保、高效的发电技术，以摆脱对煤炭资源的过度依赖，减轻燃煤发电对环境造成的污染。

燃气轮机是以气体作为工质，把燃料燃烧时释放出来的热量转变为有用功的动力机械。燃气轮机发电技术是燃气轮机利用高压空气和燃料混合燃烧产生的高压高温燃气在燃气透平中做功，推动叶片转动，从而带动发电机发电。由于燃气轮机主要使用天然气作为燃料，与煤相比，天然气是一种清洁的能源，能量转化率较高且污染物排放较低。天然气燃烧几乎不产生二氧化硫和颗粒物，二氧化碳排放量也仅有煤的三分之一。因此，燃气轮机发电技术具有良好的市场前景与巨大的环保效益。

由于燃气轮机发电需要高压空气助燃以产生高温高压的燃气，因此燃气轮机发电装置中往往配备有空气压缩机用来获取高压空气。传统燃气轮机发电机组的发电量的60％用来驱动空压机压缩空气。因此，为燃气轮机发电机组提供稳定的高压空气来源能省却燃气轮机结构中的空气压缩机，节省燃气轮机中压缩空气的耗功，大大提高燃气轮机输出功率与发电效率。

压缩空气储能技术是一种新型能源储存技术。它的基本原理是：在用电低谷期，利用多余的电能带动电动机和压缩机将空气压缩储存起来，在用电高峰，储存在储气室中的高压空气进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电。应用空气储能技术能够在用电低谷时将多余的电能以压缩空气内能的形式储存，在用电高峰时将电能释放补充电能不足，从而达到削峰填谷的目的，提高电厂经济性。同时还能调节供电频率和电压，管理电能质量，保证电网运行的安全性和电能品质，促进可再生能源如风电和太阳能发电的利用。但是，传统压缩空气储能技术需要很大的储气室来储存压缩空气，受地理位置的限制，且能量密度小，导致燃气轮机发电效率较低。因此，一种更优的燃气轮机发电系统亟待出现。

发明内容

本发明实施例中提供了一种燃气轮机发电系统和方法，以解决现有技术中的燃气轮机发电效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种燃气轮机发电系统，包括多级空气压缩系统、太阳能相变蓄热系统、空气液化系统和燃气轮机发电装置；

所述多级空气压缩系统包括：第一级空气压缩机、第一级级间冷却器、第二级空气压缩机、第二级级间冷却器、第三级空气压缩机、第三级级间冷却器、第四级空气压缩机、第四级级间冷却器，其中，第一级空气压缩机的出口与第一级级间冷却器的热端入口相连，第一级级间冷却器的热端出口与第二级空气压缩机的入口相连，第二级空气压缩机的出口与第二级级间冷却器的热端入口相连，第二级级间冷却器的热端出口与第三级空气压缩机的入口相连，第三级空气压缩机的出口与第三级级间冷却器的热端入口相连，第三级级间冷却器的热端出口与第四级空气压缩机的入口相连，第四级空气压缩机的出口与第四级级间冷却器的热端入口相连；

所述太阳能相变蓄热系统包括：太阳能集热器、相变蓄热器和导热油槽，其中，导热油槽的出口分别与太阳能集热器入口、第一级级间冷却器的冷端入口、第二级级间冷却器的冷端入口、第三级级间冷却器的冷端入口、第四级级间冷却器的冷端入口和相变蓄热器的入口相连，太阳能集热器的出口与相变蓄热器的入口相连，第一级级间冷却器的冷端出口、第二级级间冷却器的冷端出口、第三级级间冷却器的冷端出口和第四级级间冷却器的冷端出口均与相变蓄热器的入口相连，相变蓄热器的第一出口与导热油槽的入口相连；

所述空气液化系统包括：主换热器、节流阀、低温液体储罐和保冷箱，其中，主换热器、节流阀和低温液体储罐均位于保冷箱内，主换热器的热端入口与第四级级间冷却器的热端出口相连，主换热器的热端出口与节流阀的入口相连，节流阀的出口与低温液体储罐的入口相连，低温液体储罐的底部出口与主换热器的冷端入口相连，低温液体储罐的顶部出口排空；

所述燃气轮机发电装置包括：回热器、燃烧室、燃气透平、发电机，其中，回热器的冷端入口与主换热器的冷端出口相连，回热器的热端入口与相变蓄热器的第二出口相连，回热器的热端出口与导热油槽的入口相连，回热器的冷端出口与燃烧室的入口相连，燃烧室的出口与燃气透平的入口相连，燃气透平与发电机轴相连。

优选地，所述的太阳能集热器采用平板型太阳能集热器。

优选地，所述相变蓄热器内填充有相变蓄热材料，所述相变蓄热材料为熔融盐类高温相变蓄热材料，所述相变蓄热材料固液的相变温度区间在350K-700K之间。

优选地，所述主换热器为绕管式换热器或板式换热器。

优选地，所述低温液体储罐为压力容器，工作压力为10MPa以上。

一种燃气轮机发电方法，其采用上述燃气轮机发电系统，所述方法包括：

步骤S100:压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动第一级空气压缩机、第二级空气压缩机、第三级空气压缩机和第四级空气压缩机；

第一级空气压缩机压缩空气后，空气温度升高，由第一级级间冷却器的热端入口进入第一级级间冷却器，同时关闭导热油槽与相变蓄热器相连的入口，导热油从导热油槽出口排出，经第一级级间冷却器的冷端入口进入第一级级间冷却器，在第一级级间冷却器中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第二级空气压缩机，导热油升温后由第一级级间冷却器的冷端出口排出，经相变蓄热器的入口进入相变蓄热器；

第二级空气压缩机压缩空气后，空气温度升高，由第二级级间冷却器的热端入口进入第二级级间冷却器；导热油由导热油槽出口排出，经第二级级间冷却器的冷端入口进入第二级级间冷却器，在第二级级间冷却器中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第三级空气压缩机，导热油升温后由第二级级间冷却器的冷端出口排出，经相变蓄热器的入口进入相变蓄热器；

第三级空气压缩机压缩空气后，空气温度升高，由第三级级间冷却器的热端入口进入第三级级间冷却器；导热油由导热油槽的出口排出，经第三级级间冷却器的冷端入口进入第三级级间冷却器，在第三级级间冷却器中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第四级空气压缩机，导热油升温后由第三级级间冷却器的冷端出口排出，经相变蓄热器入口进入相变蓄热器；

第四级空气压缩机压缩空气后，空气温度升高，由第四级级间冷却器的热端入口进入第四级级间冷却器；一部分导热油由导热油槽的出口排出，经第四级级间冷却器的冷端入口进入第四级级间冷却器，在第四级级间冷却器中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，导热油升温后由第四级级间冷却器冷端出口排出，经相变蓄热器入口进入相变蓄热器；

同时，导热油从导热油槽出口排出，进入太阳能集热器，在太阳能集热器中，导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器，在相变蓄热器中，分别由第一级级间冷却器、第二级级间冷却器、第三级级间冷却器、第四级级间冷却器冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器中排出的导热油混合，加热相变蓄热器中的相变蓄热材料，使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器的第一出口，进入导热油槽，在导热油槽中冷却至常温后再分别进入第一级级间冷却器、第二级级间冷却器、第三级级间冷却器、第四级级间冷却器与太阳能集热器，实现导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；

步骤S200:进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：

第四级级间冷却器排出压缩空气，经主换热器的热端，进入节流阀，在节流阀中，高压空气压力降低、温度降低，空气进入低温液体储罐，先关闭低温液体储罐的顶部出口，空气经低温液体储罐底部出口排出，经主换热器的冷端入口进入主换热器，在主换热器冷端内和主换热器热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器热端的高压空气，然后经主换热器的冷端出口排出，以此循环；主换热器的热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀节流后部分液化，然后打开低温液体储罐的顶部出口，以保证经低温液体储罐底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀节流后全部液化成液态空气，形成主换热器的热端高压空气和主换热器的冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀节流后，液化成液态空气，流入低温液态储罐，再进入主换热器的冷端与主换热器热端高压空气换热后，变成低温高压空气，低温高压空气经回热器冷端入口进入回热器；

步骤S300:相变蓄热器中的相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：

打开与相变蓄热器相连的导热油槽的出口，导热油由导热油槽进入相变蓄热器中，与相变蓄热器中的相变蓄热材料发生换热；相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器的第二出口排出，经回热器热端入口进入回热器，在回热器中与回热器冷端入口进入的低温高压空气进行换热，低温高压空气被加热到常温附近，导热油被冷却后，经回热器热端出口排出，进入导热油槽，依次循环，以实现吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；

步骤S400:发电机发电，具体包括：

回热器冷端出口的高压空气进入燃烧室，与天然气在燃烧室中混合并燃烧，气体产物进入燃气透平做功，推动发电机发电。

优选地，所述的步骤S100中，第一级空气压缩机、第二级空气压缩机、第三级空气压缩机及第四级空气压缩机的压比相等，均为3～3.2；第四级级间冷却器出口处空气压力为7～10MPa，温度为常温。

优选地，所述的步骤S200中，节流阀中节流效应所造成的高压空气压损为1～2MPa。

优选地，所述的步骤S100中，所述电源为电站低谷电、风电、太阳能发电、生物质能发电中的一种或任意组合。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种燃气轮机发电系统和方法具有以下优点：

1、储能阶段，使用太阳能集热装置收集太阳能，同时采用高温相变蓄热材料回收压缩机压缩空气所产生的压缩热，共同加热导热油，从而增大传输给相变蓄热材料的热量，提高相变蓄热材料温度，使得发电阶段经过相变蓄热器换热的导热油温度上升，间接提高了回热器的工作热负荷，回热器冷端出口的高压空气温度上升，达到了预热燃烧室中空气的效果，改善了燃气轮机的燃烧性能，提高了燃气轮机效率；

2、本发明将深冷技术与传统的空气压缩技术相结合，通过节流膨胀将处于临界压力状态下的空气绝热降温，并逐步液化，以提高储能密度，缩小空气的存储体积，同时将液态空气储能技术应用于燃气轮机发电机组，既保持燃气轮机发电功率可大可小、灵活可靠、无污染的优点，又使得燃气轮机发电机组兼具调峰调频、改善电能质量的功能。

3、对空气压缩机采用四级等压比压缩的配置。由于在总压比一定时，压缩情况越接近绝热压缩耗功越大，越接近等温压缩耗功越小，因此，在有级间冷却的情况下，压缩机级数越多总耗功越小，效率越高。本发明对空气压缩机采用四级等压比压缩的配置，既减少了压缩机耗功，又避免压缩机结构过于复杂，降低了压缩机成本，使压缩机系统性能接近最优。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种燃气轮机发电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种燃气轮机发电方法流程示意图；

图1-图2中的符号表示为：1-第一级空气压缩机，2-第一级级间冷却器，3-第二级空气压缩机，4-第二级级间冷却器，5-第三级空气压缩机，6-第三级级间冷却器，7-第四级空气压缩机，8-第四级级间冷却器，9-太阳能集热器，10-相变蓄热器，11-导热油槽，12-主换热器，13-节流阀，14-低温液体储罐，15-保冷箱，16-回热器，17-燃烧室，18-燃气透平，19-发电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种燃气轮机发电系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种燃气轮机发电系统包括多级空气压缩系统Ⅰ、太阳能相变蓄热系统Ⅱ、空气液化系统Ⅲ和燃气轮机发电装置Ⅳ；

多级空气压缩系统包括：第一级空气压缩机1、第一级级间冷却器2、第二级空气压缩机3、第二级级间冷却器4、第三级空气压缩机5、第三级级间冷却器6、第四级空气压缩机7、第四级级间冷却器8，其中，第一级空气压缩机1的出口与第一级级间冷却器2的热端入口相连，第一级级间冷却器2的热端出口与第二级空气压缩机3的入口相连，第二级空气压缩机3的出口与第二级级间冷却器4的热端入口相连，第二级级间冷却器4的热端出口与第三级空气压缩机5的入口相连，第三级空气压缩机5的出口与第三级级间冷却器6的热端入口相连，第三级级间冷却器6的热端出口与第四级空气压缩机7的入口相连，第四级空气压缩机7的出口与第四级级间冷却器8的热端入口相连；

太阳能相变蓄热系统包括：太阳能集热器9、相变蓄热器10和导热油槽11，其中，导热油槽11的出口分别与太阳能集热器9入口、第一级级间冷却器2的冷端入口、第二级级间冷却器4的冷端入口、第三级级间冷却器6的冷端入口、第四级级间冷却器8的冷端入口和相变蓄热器10的入口相连，太阳能集热器9的出口与相变蓄热器10的入口相连，第一级级间冷却器2的冷端出口、第二级级间冷却器4的冷端出口、第三级级间冷却器6的冷端出口和第四级级间冷却器8的冷端出口均与相变蓄热器10的入口相连，相变蓄热器10的第一出口与导热油槽11的入口相连；

空气液化系统包括：主换热器12、节流阀13、低温液体储罐14和保冷箱15，其中，主换热器12、节流阀13和低温液体储罐14均位于保冷箱15内，主换热器12的热端入口与第四级级间冷却器8的热端出口相连，主换热器12的热端出口与节流阀13的入口相连，节流阀13的出口与低温液体储罐14的入口相连，低温液体储罐14的底部出口与主换热器12的冷端入口相连，低温液体储罐14的顶部出口排空；

燃气轮机发电装置包括：回热器16、燃烧室17、燃气透平18、发电机19，其中，回热器16的冷端入口与主换热器12的冷端出口相连，回热器16的热端入口与相变蓄热器10的第二出口相连，回热器16的热端出口与导热油槽11的入口相连，回热器16的冷端出口与燃烧室17的入口相连，燃烧室17的出口与燃气透平18的入口相连，燃气透平18与发电机19轴相连。

在一种优选实施例中，本发明实施例提供的太阳能集热器9采用平板型太阳能集热器，平板型太阳能集热器具有良好的承压性能，热效率较高，安全可靠。

在一种优选实施例中，本发明实施例提供的相变蓄热器10内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料为熔融盐类高温相变蓄热材料，该相变蓄热材料固液相变温度区间在550K-700K之间。相变蓄热材料的工作原理是：相变蓄热材料在熔点温度附近遇热熔化，遇冷凝固，本发明的导热油在加热后进入相变蓄热器10后温度大约在550K-700K之间，而熔融盐类的熔点在550K～700K之间，因此选择熔融盐类高温相变蓄热材料。

在一种优选实施例中，本发明实施例提供的主换热器12为绕管式换热器或板式换热器。低温液体储罐14为压力容器，工作压力为10MPa以上。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种燃气轮机发电系统包括多级空气压缩系统、太阳能相变蓄热系、空气液化系统和燃气轮机发电装置。其中，多级空气压缩系统用于利用电站低谷(低价)电能，将空气经过多级压缩达到常温高压状态；太阳能相变蓄热系用于利用太阳能集热装置和相变蓄热材料收集太阳能和压缩机产生的压缩热，以提高发电阶段空气燃烧前的温度，提高系统效率；空气液化系统用于将高压空气液化，以减小空气存储体积，提高系统能量密度；燃气轮机发电装置用于利用液态空气燃烧发电。

在上述系统实施例的基础上，本发明还提供一种燃气轮机发电方法，以下附图进行详细说明。

图2为本发明实施例提供的一种燃气轮机发电方法流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供的一种燃气轮机发电方法包括如下步骤：

步骤S100:压缩空气和回收压缩热，具体包括：利用电源驱动第一级空气压缩机1、第二级空气压缩机3、第三级空气压缩机5和第四级空气压缩机7；

第一级空气压缩机1压缩空气后，空气温度升高，由第一级级间冷却器2的热端入口进入第一级级间冷却器2，同时关闭导热油槽11与相变蓄热器10相连的入口，导热油从导热油槽11出口排出，经第一级级间冷却器2的冷端入口进入第一级级间冷却器2，在第一级级间冷却器2中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第二级空气压缩机3，导热油升温后由第一级级间冷却器2的冷端出口排出，经相变蓄热器10的入口进入相变蓄热器10；

第二级空气压缩机3压缩空气后，空气温度升高，由第二级级间冷却器4的热端入口进入第二级级间冷却器4；导热油由导热油槽11出口排出，经第二级级间冷却器4的冷端入口进入第二级级间冷却器4，在第二级级间冷却器4中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第三级空气压缩机3，导热油升温后由第二级级间冷却器4的冷端出口排出，经相变蓄热器10的入口进入相变蓄热器10；

第三级空气压缩机5压缩空气后，空气温度升高，由第三级级间冷却器6的热端入口进入第三级级间冷却器6；导热油由导热油槽11的出口排出，经第三级级间冷却器6的冷端入口进入第三级级间冷却器6，在第三级级间冷却器6中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，进入第四级空气压缩机7，导热油升温后由第三级级间冷却器6的冷端出口排出，经相变蓄热器10入口进入相变蓄热器10；

第四级空气压缩机7压缩空气后，空气温度升高，由第四级级间冷却器8的热端入口进入第四级级间冷却器8；一部分导热油由导热油槽11的出口排出，经第四级级间冷却器8的冷端入口进入第四级级间冷却器8，在第四级级间冷却器8中，导热油与压缩空气进行换热，压缩空气被冷却到接近常温，导热油升温后由第四级级间冷却器8冷端出口排出，经相变蓄热器10入口进入相变蓄热器10；

同时，导热油从导热油槽11出口排出，进入太阳能集热器9，在太阳能集热器9中，导热油吸收太阳能升温，升温后进入相变蓄热器10，在相变蓄热器10中，分别由第一级级间冷却器2、第二级级间冷却器4、第三级级间冷却器6、第四级级间冷却器8冷端出口中排出的导热油与太阳能集热器9中排出的导热油混合，加热相变蓄热器10中的相变蓄热材料，使其熔化，导热油被冷却后排出相变蓄热器10的第一出口，进入导热油槽11，在导热油槽11中冷却至常温后再分别进入第一级级间冷却器2、第二级级间冷却器4、第三级级间冷却器6、第四级级间冷却器8与太阳能集热器9，实现导热油吸收压缩热、加热相变蓄热材料的循环；

步骤S200:进行空气液化，减小空气储存体积，具体包括：

第四级级间冷却器8排出压缩空气，经主换热器12的热端，进入节流阀13，在节流阀13中，高压空气压力降低、温度降低，空气进入低温液体储罐14，先关闭低温液体储罐14的顶部出口，空气经低温液体储罐14底部出口排出，经主换热器12的冷端入口进入主换热器12，在主换热器12冷端内和主换热器12热端流过的高压空气换热，利用节流效应的冷量冷却主换热器12热端的高压空气，然后经主换热器12的冷端出口排出，以此循环；主换热器12的热端流过的高压空气温度不断降低，直至冷却至液化温度附近，经节流阀13节流后部分液化，然后打开低温液体储罐14的顶部出口，以保证经低温液体储罐14底部出口排出的为纯液态空气，节流过程继续进行，主换热器12热端流过的高压空气温度继续降低，直至冷却至液化温度以下，经节流阀13节流后全部液化成液态空气，形成主换热器12的热端高压空气和主换热器12的冷端液态空气的稳定换热过程，换热后高压空气温度降至液化温度以下，经过节流阀13节流后，液化成液态空气，流入低温液态储罐14，再进入主换热器12的冷端与主换热器12热端高压空气换热后，变成低温高压空气，低温高压空气经回热器16冷端入口进入回热器16；

步骤S300:相变蓄热器10中的相变蓄热材料释放压缩热加热空气，具体包括：

打开与相变蓄热器10相连的导热油槽11的出口，导热油由导热油槽11进入相变蓄热器10中，与相变蓄热器10中的相变蓄热材料发生换热；相变蓄热材料冷却凝固成固态，导热油升温后由相变蓄热器10的第二出口排出，经回热器16热端入口进入回热器16，在回热器16中与回热器16冷端入口进入的低温高压空气进行换热，低温高压空气被加热到常温附近，导热油被冷却后，经回热器16热端出口排出，进入导热油槽11，依次循环，以实现吸收相变材料蓄热、释放压缩热加热空气的循环过程；

步骤S400:发电机19发电，具体包括：

回热器16冷端出口的高压空气进入燃烧室17，与天然气在燃烧室17中混合并燃烧，气体产物进入燃气透平18做功，推动发电机19发电。

作为一种优选实施方式，步骤S100中，第一级空气压缩机1、第二级空气压缩机3、第三级空气压缩机5及第四级空气压缩机7的压比相等，均为3～3.2；第四级级间冷却器8出口处空气压力为7～10MPa，温度为常温。

作为一种优选实施方式，步骤S200中，节流阀13中节流效应所造成的高压空气压损为1～2MPa。

作为一种优选实施方式，步骤S100中，电源为电站低谷电、风电、太阳能发电、生物质能发电中的一种或任意组合。

本发明实施例所提供的一种燃气轮机发电方法，在常规电站电价处于低谷阶段，或可再生能源限电或电能质量不符合上网要求时，利用太阳能和液态空气储能技术对燃气轮机发电系统进行储能。其具体为：应用常规电站低谷(电价)电、风电、太阳能发电、生物质能发电等其中一种或多种电源，驱动第一级空气压缩机1、第二级空气压缩机3、第三级空气压缩机5、第四级空气压缩机7，逐级压缩空气，并在用电高峰、电力事故、可再生能源发电大幅波动时，利用该燃气轮机发电系统进行燃气轮机高效率发电。

本发明实施例所提供的一种燃气轮机发电方法包括储能和发电两个阶段。储能阶段：利用电站低谷(低价)电多级压缩空气，同时利用压缩机级间间冷器收集压缩热，高压空气冷却液化后存储在低温储罐中；发电阶段：储存的液态空气加压、升温后进入燃气轮机，和天然气混燃发电。本发明基于液态空气储能技术，利用电站低谷(低价)电提供压缩空气，省却了燃气轮机用于压缩空气所消耗的输出功，大大提高了燃气轮机的发电效率。同时应用太阳能相变蓄热系统，收集压缩机余热和太阳能加热工质，进一步提高了系统效率。

本发明利用太阳能和液态空气储能技术提高燃气轮机发电效率，在储能阶段，使用太阳能集热器和高温相变蓄热材料收集压缩热和太阳能，达到了预热燃烧室中空气的效果，提高了燃气轮机效率。同时将深冷技术与传统的空气压缩技术相结合，通过节流膨胀将空气绝热降温并逐步液化，提高储能密度，使得燃气轮机发电机组既灵活可靠又兼具调峰调频、改善电能质量的功能。同时对空气压缩机采用四级等压比压缩的配置。既减少了压缩机耗功，又避免压缩机结构过于复杂，降低了压缩机成本，使压缩机系统性能接近最优。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

一种燃气轮机发电系统和方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。