[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

本發明公開了一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統及其控制方法，涉及儲能技術領域。該熱電聯供型分布式壓縮空氣系統包括控制器、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。換熱裝置與蓄熱裝置連接，梯壓儲氣裝置包括多個體積不同的儲氣罐，多個儲氣罐的預設氣壓不同，控制器同時與多個儲氣罐連接，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儲氣罐的預設氣壓由低至高，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儲氣罐的預設氣壓由高至低。本發明提供的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統能夠根據用戶需求選擇不同的供能方式，在供熱場景下進行高效供熱，或者在供電場景下進行高效供電。

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，具體而言，涉及一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統及其控制方法。

背景技術

隨著能源供應、能源需求的多元化發展，綜合能源系統將是未來能源利用的重要載體。壓縮空氣儲能技術具有冷、熱、電三聯產的特征，可作為綜合能源系統中的能量樞紐，起到平抑可再生能源輸出功率的波動，提高可再生能源滲透率和綜合能源利用率的重要作用。

由于綜合能源系統中對熱、電的應用需求較大，因此熱電聯供是壓縮空氣儲能技術在綜合能源系統中的主要應用形式。然而，受初始系統架構及設計的影響，常規壓縮空氣儲能系統往往無法做到同時兼顧高效供熱和高效供電。一般而言，現有常規壓縮空氣儲能系統的設計大多偏向高效供電模式，導致了其在面向熱需求較大的應用場景時無法很好的滿足需求，從而限制了壓縮空氣儲能系統在綜合能源系統中的進一步廣泛應用。

有鑒于此，設計出一種能夠兼顧高效供熱和高效供電的熱電聯供型分布式壓縮空氣系統及其控制方法特別是在綜合能源系統中顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，能夠根據用戶需求選擇不同的供能方式，在供熱場景下進行高效供熱，或者在供電場景下進行高效供電，相比常規壓縮空氣儲能系統可實現更靈活的熱電聯供比例。

本發明的另一目的在于提供一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統的控制方法，能夠根據用戶需求選擇不同的供能方式，在供熱場景下進行高效供熱，或者在供電場景下進行高效供電，相比常規壓縮空氣儲能系統可實現更靈活的熱電聯供比例。

本發明是采用以下的技術方案來實現的。

一種熱電聯供型分布式壓縮空氣系統，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，換熱裝置與蓄熱裝置連接，梯壓儲氣裝置包括多個體積不同的儲氣罐，多個儲氣罐的預設氣壓不同；單級壓縮機、換熱裝置和梯壓儲氣裝置依次連接，且組合形成第一回路，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儲氣罐，以使多個儲氣罐內的實際氣壓達到各自的預設氣壓，換熱裝置用于將空氣壓縮產生的熱量儲存于蓄熱裝置內；單級透平機、換熱裝置和梯壓儲氣裝置依次連接，且組合形成第二回路，多個儲氣罐用于按照預設氣壓由高至低的順序將空氣注入單級透平機，以使單級透平機做功透平，換熱裝置用于利用蓄熱裝置的熱量對注入單級透平機的空氣進行加熱；控制器同時與多個儲氣罐連接，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儲氣罐的預設氣壓由低至高，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儲氣罐的預設氣壓由高至低。

可選地，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，第一儲氣罐、第二儲氣罐和第三儲氣罐并聯設置，第一儲氣罐的體積小于第二儲氣罐的體積，第二儲氣罐的體積小于第三儲氣罐的體積。

可選地，第一儲氣罐的體積、第二儲氣罐的體積和第三儲氣罐的體積的比例為1:1.2:2。

可選地，第一回路的數量為三個，單級壓縮機、換熱裝置和第一儲氣罐依次連接，且組合形成第一個第一回路，單級壓縮機、換熱裝置和第二儲氣罐依次連接，且組合形成第二個第一回路，單級壓縮機、換熱裝置和第三儲氣罐依次連接，且組合形成第三個第一回路。