[發明專利]一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統和方法

在審

• 申請號: 202010136424.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111173579A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 文賢馗;李翔;鄧彤天;鐘晶亮;張世海;王文強;王鎖斌;姜延燦;吳鵬;李前敏;席光輝;田今朝;熊浩然
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: F01K3/02
• 分類號: F01K3/02;F01K3/14;F01D15/10;F01D17/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 胡緒東

本發明公開了一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統和方法，包括儲氣罐、n組電加熱裝置、膨脹機、發電機和實驗負載，儲氣罐與膨脹機通過進氣管道連接，發電機與膨脹機通過傳動軸相連，發電機與n組電加熱裝置和實驗負載通過電纜連接，n組電加熱裝置安裝在進氣管道上。本發明的膨脹發電機實驗系統利用壓縮空氣儲能系統中發電機發出的電能，提供給電加熱裝置轉化為熱能并加熱釋能過程的壓縮空氣，從而解決壓縮空氣在釋能過程中因溫度降低影響膨脹機和管道安全運行的問題。

技術領域

本發明屬于壓縮空氣儲能技術領域，具體涉及一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統和方法。

背景技術

壓縮空氣儲能系統是分別通過壓縮空氣和空氣膨脹實現儲能和釋能功能。在電量過剩時，啟動壓縮空氣儲能過程，消耗電能驅動壓縮機運行，空氣經壓縮后進入壓縮空氣儲氣罐；電量緊缺時，啟動壓縮空氣儲能釋能過程：儲氣罐內的高壓空氣進入膨脹機進行膨脹，驅動膨脹機旋轉，帶動發電機發電。

壓縮空氣在釋能過程中溫度會降低至0℃以下，會影響管道使用壽命，而且會將空氣中的水分凝結為冰渣，嚴重威脅高速旋轉的膨脹機葉輪安全。針對該問題，需要對現有的方案進行改進來解決壓縮空氣在釋能過程中因溫度降低影響膨脹機和管道安全運行的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統和方法，利用壓縮空氣儲能系統中膨脹發電機發出的電能，提供給電加熱裝置轉化為熱能并加熱釋能過程的壓縮空氣，從而解決壓縮空氣在釋能過程中因溫度降低影響膨脹機和管道安全運行的問題。

本發明采取的技術方案為：一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統，包括儲氣罐、n組電加熱裝置、膨脹機、發電機和實驗負載，儲氣罐與膨脹機通過進氣管道連接，發電機與膨脹機通過傳動軸相連，發電機與n組電加熱裝置和實驗負載通過電纜連接，n組電加熱裝置安裝在進氣管道上。

優選的，上述膨脹機采用透平膨脹機，為單級結構，軸承采用固體潤滑。

優選的，上述儲氣罐采用車載式儲氣罐，內膽為鋁合金，外表面采用碳纖維全纏繞。

優選的，上述電加熱裝置布置方式為包裹在管道外面或裝在管道內部。

優選的，上述每組電加熱裝置的功率相同或不同，發電機輸出功率、電加熱裝置功率和實驗負載功率滿足下式要求：

式中，W_out表示發電機輸出功率，i表示電加熱裝置編號，n表示電加熱裝置數量，W_i表示第i組電加熱裝置功率，W_s表示實驗負載功率。

優選的，上述進氣管道上依次安裝有手動隔離閥、電磁隔離閥和減壓閥，電磁隔離閥和減壓閥之間安裝n組電加熱裝置，膨脹機入氣口處安裝有調節閥，儲氣罐和膨脹機分別安裝有高壓安全閥和中壓安全閥，中壓安全閥連接在調節閥和減壓閥之間的進氣管道上。

一種電加熱裝置為負載的膨脹發電實驗系統的實驗方法，該方法為：通過啟動發電機，實現發電釋能功能，通過投入電加熱裝置，實現耗能加熱功能。

優選的，上述發電釋能功能的實現方法為：開啟電磁隔離閥，開啟手動隔離閥，檢查減壓閥前壓力為儲能系統母管壓力，開啟膨脹機前減壓閥，膨脹機轉速上升到額定轉速時，開始發電釋能。

優選的，上述耗能加熱功能的實現方法為：膨脹發電機開始發電后，將n組電加熱裝置采用逐個投入的方式，先投入第一組，如溫度至正常范圍1~50℃，保持現有投入的電加熱裝置，如繼續下降至1℃以下，投入下一組電加熱裝置，直至全部投入。