[發明專利]一種用于大功率等級壓縮空氣儲能系統的膨脹機組

有效

• 申請號: 201711249953.1
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107939460B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 朱陽歷;陳海生;李文;張雪輝;王星
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01K7/22
• 分類號: F01K7/22;F01D15/10;F01D17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于大功率等級壓縮空氣儲能系統的膨脹機組，所述膨脹機組包括高壓儲氣罐、調壓膨脹機、主膨脹機、冷水罐、熱水罐，所述高壓儲氣罐的進氣口與壓縮空氣儲能系統中的壓縮機組的出氣口連通，其特征在于：

所述高壓儲氣罐的出氣口分為兩路，一路經主路閥門V2通向所述主膨脹機的進氣口，另一路經所述調壓膨脹機通向所述主膨脹機的進氣口，并且所述調壓膨脹機的出氣口設置有背壓調節閥V1，所述調壓膨脹機的軸系與一發電機連接，所述發電機與設置在所述熱水罐中的熱電阻電連接，所述調壓膨脹機用于穩定主膨脹機進氣壓力時回收部分壓降能量；

所述主膨脹機包括多級膨脹段，每級膨脹段的高壓進氣分別通過一級換熱器進行加熱；

熱水存儲于所述熱水罐中，通過熱水循環水泵注入各級換熱器，將熱量傳遞給各級膨脹段的高壓進氣后，再匯入所述冷水罐；

冷水存儲于所述冷水罐中，通過冷水循環水泵注入所述壓縮機組的各級換熱器，吸收各級壓縮空氣的壓縮熱，再匯入所述熱水罐；

所述主膨脹機用來發電，各級膨脹段的透平都安裝在一根主軸或由若干根主軸聯接的具有相同轉速的軸系上，所述軸系通過液力耦合器與一電動發電機相聯；

所述冷水罐、熱水罐存儲的軟化水還通過管路接入機組潤滑油站的換熱器，通過閥門切換用途，用于冷卻或加熱機組所需的潤滑油；

所述電動發電機用于膨脹機組的發電工況，或用于驅動儲能系統的壓縮機，所述電動發電機的兩端分別通過液力耦合器與所述壓縮機組、主膨脹機相聯，以隨時切換系統的運行狀態，當膨脹機組出現超轉時聯接壓縮機組進行耗功制動；

所述調壓膨脹機在保證所述主膨脹機進氣壓力、適應所述高壓儲氣罐內隨著運行時間不斷下降的壓力時，回收部分壓降能量，通過所述背壓調節閥V1、發電機和熱電阻加熱熱水罐內的熱水，使機組更好地適應高壓，以及電力系統管理部門的變工況發電要求，使系統在定壓或滑壓運行時都能保持最高的效率。

2.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，高壓級透平為向心、斜流或軸流結構型式，低壓級透平為軸流結構型式；各級膨脹段均為單級或多級透平。

3.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，通過機組潤滑油站的出水閥控制熱水或冷水的消耗量，以獲得比電加熱更快的控制油溫的效果，并減少額外的廠用電消耗，提高儲能系統的綜合效率。

4.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，所述電動發電機驅動壓縮機時，通過變頻器啟動，或由膨脹機拖動到額定轉速后切換至電動工況使用。

5.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，所述調壓膨脹機設計為雙級透平、對稱布置，兩個葉輪參數相同。

6.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，所述主膨脹機的進氣壓力由主路閥門V2和所述調壓膨脹機的背壓調節閥V1聯合調整，當所述高壓儲氣罐內壓力較高時，所述調壓膨脹機回收的能量通過發電機和熱電阻加熱熱水罐內的熱水。

7.根據權利要求1所述的膨脹機組，其特征在于，當所述高壓儲氣罐內壓力下降至接近所述主膨脹機設計值的過程中，所述調壓膨脹機的發電功率不斷減小，調節所述背壓調節閥V1閥門開度至關閉，變為完全通過主路閥門V2控制的主氣路供氣。