[發明專利]一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202111324802.4
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN114033505B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 鄭天文;梅生偉;陳來軍;張躍;司楊;陳曉弢;郭永慶
• 申請（專利權）人: 清華四川能源互聯網研究院;青海大學
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01K13/00;F01K27/00;F04B37/12;F04B39/00;F04B39/06;F04B41/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁曉婷

1.一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，包括控制器、單級壓縮機、單級透平機、換熱裝置、梯壓儲氣裝置和蓄熱裝置，其中，所述換熱裝置與所述蓄熱裝置連接，所述梯壓儲氣裝置包括多個體積不同的儲氣罐，多個所述儲氣罐的預設氣壓不同；

所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述梯壓儲氣裝置依次連接，且組合形成第一回路，所述單級壓縮機用于按照預設氣壓由低至高的順序將空氣壓縮后注入多個所述儲氣罐，以使多個所述儲氣罐內的實際氣壓達到各自的預設氣壓，所述換熱裝置用于將空氣壓縮產生的熱量儲存于所述蓄熱裝置內；

所述單級透平機、所述換熱裝置和所述梯壓儲氣裝置依次連接，且組合形成第二回路，多個所述儲氣罐用于按照預設氣壓由高至低的順序將空氣注入所述單級透平機，以使所述單級透平機做功透平，所述換熱裝置用于利用所述蓄熱裝置的熱量對注入所述單級透平機的空氣進行加熱；

所述控制器同時與多個所述儲氣罐連接，所述控制器用于在供熱場景下控制多個按照體積由小至大的順序排列的所述儲氣罐的預設氣壓由低至高，所述控制器還用于在供電場景下控制多個按照體積由小至大的順序排列的所述儲氣罐的預設氣壓由高至低。

2.根據權利要求1所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，所述儲氣罐的數量為三個，分別為第一儲氣罐、第二儲氣罐和第三儲氣罐，所述第一儲氣罐、所述第二儲氣罐和所述第三儲氣罐并聯設置，所述第一儲氣罐的體積小于所述第二儲氣罐的體積，所述第二儲氣罐的體積小于所述第三儲氣罐的體積。

3.根據權利要求2所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，所述第一儲氣罐的體積、所述第二儲氣罐的體積和所述第三儲氣罐的體積的比例為1:1.2:2。

4.根據權利要求2所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，所述第一回路的數量為三個，所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第一儲氣罐依次連接，且組合形成第一個所述第一回路，所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第二儲氣罐依次連接，且組合形成第二個所述第一回路，所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第三儲氣罐依次連接，且組合形成第三個所述第一回路。

5.根據權利要求2所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，在供熱場景下，所述第一儲氣罐、所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第二儲氣罐依次連接，所述單級壓縮機用于將所述第一儲氣罐內的空氣壓縮后注入所述第二儲氣罐；所述第一儲氣罐、所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第三儲氣罐依次連接，所述單級壓縮機用于將所述第一儲氣罐內的空氣壓縮后注入所述第三儲氣罐；所述第二儲氣罐、所述單級壓縮機、所述換熱裝置和所述第三儲氣罐依次連接，所述單級壓縮機用于將所述第二儲氣罐內的空氣壓縮后注入所述第三儲氣罐。

6.根據權利要求2所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，所述第二回路的數量為三個，所述單級透平機、所述換熱裝置和所述第一儲氣罐依次連接，且組合形成第一個所述第二回路，所述單級透平機、所述換熱裝置和所述第二儲氣罐依次連接，且組合形成第二個所述第二回路，所述單級透平機、所述換熱裝置和所述第三儲氣罐依次連接，且組合形成第三個所述第二回路。

7.根據權利要求2所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，在供熱場景下，所述單級透平機同時與所述第一儲氣罐和所述第二儲氣罐連接，所述單級透平機用于在利用所述第三儲氣罐的空氣做功透平后將輸出的空氣注入所述第一儲氣罐、注入所述第二儲氣罐或者排至外界；所述單級透平機還用于在利用所述第二儲氣罐的空氣做功透平后將輸出的空氣注入到所述第一儲氣罐或者排至外界；所述單級透平機還用于在利用所述第一儲氣罐的空氣做功透平后將輸出的空氣排至外界。

8.根據權利要求1所述的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，其特征在于，所述換熱裝置包括冷卻器和回熱器，所述蓄熱裝置包括第一蓄熱罐和第二蓄熱罐，所述第一蓄熱罐通過所述冷卻器與所述第二蓄熱罐連接，所述第二蓄熱罐通過所述回熱器與所述第一蓄熱罐連接。