一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术属于储能技术领域，公开了一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统及其操作方法，所述分布式功率可调两级压缩空气储能系统包括：第一压气机、第一换热器、第一储气罐、第二换热器、第一透平、第二压气机、第三换热器、第二储气罐、第四换热器和第二透平；其中，储能过程中，第一压气机用于保持恒定压比；第二压气机用于保持进口的压力恒定，出口压力随着第二储气罐内的压力逐步上升；释能过程中，第一透平用于保持恒定膨胀比；第二透平用于保持出口压力恒定，进口压力随着第二储气罐内的压力逐步下降。本发明专利技术可使储能系统稳定的运行在设计工况，可实现分布式布置，具有较高的利用率。具有较高的利用率。具有较高的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统及其操作方法


[0001]本专利技术属于储能
，具体涉及一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统及其操作方法。

技术介绍

[0002]储能技术的应用能够在很大程度上解决新能源发电的波动性、间歇性等弊端，有效解决移峰填谷的难题，近年来受到越来越多的重视；其中，压缩空气储能技术由于储能效率高、清洁无污染的特点，被视为最具发展前景的储能技术之一。
[0003]现有技术中，压缩空气储能仍存在以下技术缺陷，具体包括：
[0004](1)储气装置通常为恒容容器，伴随空气的流入或流出，其中的压力会逐渐增大或降低；上述情况会导致压缩机和透平的变工况运行，系统储、释能过程的功率变化较大，使系统的运行偏离设计工况，长时间使用会导致部件性能的恶化，从而使系统的寿命及性能受到影响；
[0005](2)系统储能压力通常为10MPa甚至更高，需要借助地下岩穴或废弃矿井等作为储气空间，极大地受限于地理条件，不利于系统的分布式布置；另外，地下岩穴或废弃矿井等储气空间通常设置有最低压力的限制，以保证其安全运行，因此储能压力通常较高，这不仅导致部分压缩功的浪费，不利于系统储能效率的进一步提高，还使得储气空间利用率低下。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案，可使储能系统稳定的运行在设计工况，可实现分布式布置，具有较高的利用率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，包括：第一压气机、第一换热器、第一储气罐、第二换热器、第一透平、第二压气机、第三换热器、第二储气罐、第四换热器和第二透平；
[0009]所述第一压气机的出口经所述第一换热器的第一换热通道与所述第一储气罐的第一进口相连通，所述第一储气罐的第一出口经所述第二换热器的第二换热通道与所述第一透平的进口相连通；
[0010]所述第一储气罐的第二出口与所述第二压气机的进口相连通；所述第二压气机的出口经所述第三换热器的第一换热通道与所述第二储气罐的进口相连通，所述第二储气罐的出口经所述第四换热器的第二换热通道与所述第二透平的进口相连通；所述第二透平的出口与所述第一储气罐的第二进口相连通；
[0011]其中，储能过程中，所述第一压气机用于保持恒定压比；所述第二压气机用于保持进口的压力恒定，出口压力随着第二储气罐内的压力逐步上升，在出口压力变化的过程中所述第二压气机的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整；释能过程中，所述
第一透平用于保持恒定膨胀比；所述第二透平用于保持出口压力恒定，进口压力随着第二储气罐内的压力逐步下降，在进口压力变化的过程中第二透平的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，
[0013]所述第一压气机的进口用于与大气相连通；
[0014]所述第一透平的出口用于与大气相连通。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第一储冷罐和第一储热罐；其中，
[0016]所述第一储冷罐的出口经所述第一换热器的第二换热通道与所述第一储热罐的进口相连通，所述第一储热罐的出口经所述第二换热器的第一换热通道与所述第一储冷罐的进口相连通。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第二控制阀和第三控制阀；其中，
[0018]所述第二控制阀设置于第一储冷罐和第一换热器之间的连通管道；所述第三控制阀设置于第一储热罐和第二换热器之间的连通管道。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第二储冷罐和第二储热罐；其中，
[0020]所述第二储冷罐的出口经所述第三换热器的第二换热通道与所述第二储热罐的进口相连通，所述第二储热罐的出口经所述第四换热器的第一换热通道与所述第二储冷罐的进口相连通。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第五控制阀和第六控制阀；其中，
[0022]所述第五控制阀设置于第三换热器和第二储冷罐之间的连通管道；所述第六控制阀设置于第二储热罐和第四换热器之间的连通管道。
[0023]本专利技术的进一步改进在于，还包括：储能装置；其中，
[0024]所述储能装置与所述第二透平相连接，用于在第二透平负荷发生变化时实现“削峰填谷”的功能。
[0025]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第一控制阀、第四控制阀、第七控制阀和第八控制阀；其中，
[0026]所述第一控制阀设置于第一储气罐和第二换热器之间的连通管道；所述第四控制阀设置于第一储气罐和第二透平之间的连通管道；所述第七控制阀设置于第二储气罐和第四换热器之间的连通管道；所述第八控制阀设置于所述第一压气机的进口处。
[0027]本专利技术提供的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统的操作方法，包括以下步骤：
[0028]在第一储气罐和第二储气罐内预存设定储存压力的压缩空气作为工作工质；
[0029]当用户处于用电低谷时进行储能，包括：电力带动第一压气机将常温常压的空气进行压缩，被压缩的空气进入第一换热器进行换热降温，降温后的空气进入第一储气罐中；第一储气罐中的压缩空气维持预设定储存压力；随着被压缩的空气的持续进入，多余的压缩空气进入第二压气机进行压缩，被压缩的空气进入第三换热器进行换热降温，降温后的压缩空气进入第二储气罐中储存，至此完成工作工质的压缩与热量储存；其中，在储能过程中，所述第一压气机用于保持恒定压比；所述第二压气机用于保持进口的压力恒定，出口压力随着第二储气罐内的压力逐步上升，在出口压力变化的过程中所述第二压气机的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整；
[0030]当用户处于用电高峰时进行释能，包括：第二储气罐内的压缩空气进入第四换热器中换热升温，升温后的压缩空气进入第二透平中膨胀做功，用于带动发电机发电，然后膨胀至第一储气罐预设定压力的压缩空气进入第一储气罐中，第一储气罐中的压缩空气从第一出口进入第二换热器中换热升温，升温后的压缩空气进入第一透平中膨胀做功，带动发电机发电，最后膨胀至常温常压空气被排放至大气中，至此完成工作工质的膨胀与热量释放；其中，在释能过程中，所述第一透平用于保持恒定膨胀比；所述第二透平用于保持出口压力恒定，进口压力随着第二储气罐内的压力逐步下降，在进口压力变化的过程中第二透平的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术提供的分布式功率可调两级压缩空气储能系统中，使用的压气机和透平的进气导叶及转速可调，能够使整个系统在压比变化时实现流量的基本稳定，使储能系统稳定的运行在设计工况，可以保障整个系统输出功率的稳定性，从而提高了整个系统的稳定性和可调性。除此之外，本专利技术设计的空气储能系统相较于传统空气储能系统具有体积轻巧灵便的特点，使其安装更为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，包括：第一压气机(1)、第一换热器(2)、第一储气罐(3)、第二换热器(6)、第一透平(7)、第二压气机(8)、第三换热器(9)、第二储气罐(10)、第四换热器(13)和第二透平(14)；所述第一压气机(1)的出口经所述第一换热器(2)的第一换热通道与所述第一储气罐(3)的第一进口相连通，所述第一储气罐(3)的第一出口经所述第二换热器(6)的第二换热通道与所述第一透平(7)的进口相连通；所述第一储气罐(3)的第二出口与所述第二压气机(8)的进口相连通；所述第二压气机(8)的出口经所述第三换热器(9)的第一换热通道与所述第二储气罐(10)的进口相连通，所述第二储气罐(10)的出口经所述第四换热器(13)的第二换热通道与所述第二透平(14)的进口相连通；所述第二透平(14)的出口与所述第一储气罐(3)的第二进口相连通；其中，储能过程中，所述第一压气机(1)用于保持恒定压比；所述第二压气机(8)用于保持进口的压力恒定，出口压力随着第二储气罐(10)内的压力逐步上升，在出口压力变化的过程中所述第二压气机(8)的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整；释能过程中，所述第一透平(7)用于保持恒定膨胀比；所述第二透平(14)用于保持出口压力恒定，进口压力随着第二储气罐(10)内的压力逐步下降，在进口压力变化的过程中第二透平(14)的进口导叶角度和转速随着压力的变化进行动态调整。2.根据权利要求1所述的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一压气机(1)的进口用于与大气相连通；所述第一透平(7)的出口用于与大气相连通。3.根据权利要求1所述的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，还包括：第一储冷罐(4)和第一储热罐(5)；其中，所述第一储冷罐(4)的出口经所述第一换热器(2)的第二换热通道与所述第一储热罐(5)的进口相连通，所述第一储热罐(5)的出口经所述第二换热器(6)的第一换热通道与所述第一储冷罐(4)的进口相连通。4.根据权利要求3所述的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，还包括：第二控制阀(17)和第三控制阀(18)；其中，所述第二控制阀(17)设置于第一储冷罐(4)和第一换热器(2)之间的连通管道；所述第三控制阀(18)设置于第一储热罐(5)和第二换热器(6)之间的连通管道。5.根据权利要求1所述的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，还包括：第二储冷罐(11)和第二储热罐(12)；其中，所述第二储冷罐(11)的出口经所述第三换热器(9)的第二换热通道与所述第二储热罐(12)的进口相连通，所述第二储热罐(12)的出口经所述第四换热器(13)的第一换热通道与所述第二储冷罐(11)的进口相连通。6.根据权利要求5所述的一种分布式功率可调两级压缩空气储能系统，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，刘希锴，张荻，王顺森，王鼎，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：