[發(fā)明專利]一種壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108316982A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 張世海;文賢馗;鄧彤天;馬新惠;鐘晶亮;吳密
• 申請（專利權）人: 貴州電網(wǎng)有限責任公司
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發(fā)明公開了一種壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括壓縮空氣儲氣罐和換熱器，所述壓縮空氣儲氣罐出口與速關閥連接，所述速關閥分別與調(diào)節(jié)閥和補氣閥連接，所述調(diào)節(jié)閥和所述補氣閥分別連接換熱器的冷側進口，所述換熱器的冷側出口連接膨脹機入口，所述膨脹機之間傳動軸連接，最右邊的膨脹機與發(fā)電機傳動軸連接，所述換熱器的熱側進口與蓄熱罐連接，所述換熱器的熱側出口與蓄冷罐連接，所述膨脹機數(shù)量大于等于兩個，利用補氣閥的調(diào)節(jié)特性，改變各膨脹機前壓縮空氣的參數(shù)，使系統(tǒng)膨脹機的輸出功率不小于系統(tǒng)所需的功率，同時通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥和補氣閥的開度提高系統(tǒng)實際工作效率，提高壓縮空氣儲能電?電轉化效率。

技術領域

本發(fā)明涉及壓縮空氣儲能領域，尤其涉及一種多個膨脹機使用補氣閥的壓縮空氣儲能系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術

壓縮空氣儲能目前儲能技術中較為先進的一種儲能方式，其主要特點是在用電低谷時消耗電力儲存能力，用電高峰時通過膨脹機做功帶動發(fā)電機發(fā)電，具有儲能規(guī)模大、存儲周期長、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，被認為是最有發(fā)展前景的大規(guī)模電力儲能技術之一。

利用壓縮空氣儲能系統(tǒng)能更好地利用能量，使得能量合理分配，對環(huán)境友好，但由于該系統(tǒng)在膨脹機做功時一般處于用電高峰期，不會向系統(tǒng)補充能量，使得壓縮空氣的參數(shù)變化較大，膨脹機的最佳效率點在系統(tǒng)設計時也已經(jīng)確認，不能隨壓縮空氣的參數(shù)變化而變化，當壓縮空氣的參數(shù)如壓力、溫度偏離設計值較大時，膨脹機的效率就會快速下降，使得整個系統(tǒng)運行效率降低。

因此，針對壓縮空氣儲能運行中參數(shù)變化大，膨脹機在整個過程中不能完全適應工況變換的問題，必須找到合理的解決方法，才能有效提高壓縮空氣儲能電-電轉換效率，增加壓縮空氣儲能的實用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：一種壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)及其控制方法，在各個膨脹機入口設置補氣閥，以解決壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)在較低壓縮空氣參數(shù)下效率偏低的問題。

本發(fā)明的技術方案是：一種壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)，包括壓縮空氣儲氣罐和換熱器，所述壓縮空氣儲氣罐出口與速關閥連接，所述速關閥分別與調(diào)節(jié)閥和補氣閥連接，所述調(diào)節(jié)閥和所述補氣閥分別連接換熱器的冷側進口，所述換熱器的冷側出口連接膨脹機入口，所述膨脹機之間傳動軸連接，最右邊的膨脹機與發(fā)電機傳動軸連接，所述換熱器的熱側進口與蓄熱罐連接，所述換熱器的熱側出口與蓄冷罐連接。

優(yōu)選的，所述膨脹機數(shù)量大于等于兩個。

優(yōu)選的，所述補氣閥為液動、氣動、手動或電液操縱控制方式。

優(yōu)選的，所述補氣閥是一種調(diào)節(jié)閥，可以在任意開度運行和保持。

壓縮空氣儲能膨脹機系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一、系統(tǒng)所需功率為Pc，是只與系統(tǒng)性能有關的常量，做功階段，開啟調(diào)節(jié)閥，若所有膨脹機的輸出功率Po≥Pc，所有膨脹機所需的壓縮空氣全部通過調(diào)節(jié)閥提供，此時補氣閥全部關閉；

步驟二、調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度，使系統(tǒng)實際效率達到系統(tǒng)最佳效率ηmax，其中，ηmax是只與系統(tǒng)性能有關的常量；

步驟三、做功階段，當壓縮空氣儲氣罐中的壓力逐漸降低，換熱器冷側出口壓力逐漸降低，調(diào)節(jié)閥全開也不能滿足系統(tǒng)運行要求時，此時所有膨脹機的輸出功率Po＜Pc，從右到左依次開啟補氣閥直至所有膨脹機的輸出功率Po≥Pc，使得部分壓縮空氣經(jīng)過換熱器加熱后，進入膨脹機做功，所有膨脹機所需的壓縮空氣通過調(diào)節(jié)閥和補氣閥共同提供；

步驟四、調(diào)整調(diào)節(jié)閥和已開補氣閥的開度，使系統(tǒng)實際效率達到系統(tǒng)最佳效率ηmax。