[發(fā)明專利]一種冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210270910.6
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114592932B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝永慧;王鼎;孫磊;張荻;趙名星
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F01K3/00;F01K21/00;F01K25/08;F01D15/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：空氣壓縮機(jī)(1)、第一換熱器(2)、高壓儲氣罐(3)、渦流管(4)、制冷換熱器(5)、制熱換熱器(6)、有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器(7)、儲冷罐(8)和儲熱罐(9)；

所述空氣壓縮機(jī)(1)的進(jìn)口管路上設(shè)置有第一控制閥(13)；

所述空氣壓縮機(jī)(1)的出口經(jīng)所述第一換熱器(2)的第一流道與所述高壓儲氣罐(3)的進(jìn)口相連通；所述高壓儲氣罐(3)的出口經(jīng)第二控制閥(14)與所述渦流管(4)的高壓工質(zhì)進(jìn)口(24)相連通；

所述渦流管(4)的低溫工質(zhì)出口(23)經(jīng)所述制冷換熱器(5)的第一流道與大氣相連通；所述渦流管(4)的高溫工質(zhì)出口(22)一路依次經(jīng)第五控制閥(17)、所述制熱換熱器(6)的第一流道與大氣相連通；所述渦流管(4)的高溫工質(zhì)出口(22)另一路依次經(jīng)第六控制閥(18)、所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器(7)的第二流道與大氣相連通；

所述儲熱罐(9)的出口依次經(jīng)第四控制閥(16)、所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器(7)的第一流道與所述儲冷罐(8)的進(jìn)口相連通；所述儲冷罐(8)的出口依次經(jīng)第二控制閥(14)、所述第一換熱器(2)的第二流道與所述儲熱罐(9)的進(jìn)口相連通；

其中，所述儲冷罐(8)、所述儲熱罐(9)中的儲能介質(zhì)為飽和水或?qū)嵊?；所述空氣壓縮機(jī)(1)的出口的壓力大于等于500kPa且小于700kPa；

所述渦流管(4)包括：高壓工質(zhì)進(jìn)口(24)、進(jìn)口噴嘴(19)、渦流室(20)、錐形塞(21)、高溫工質(zhì)出口(22)和低溫工質(zhì)出口(23)；所述渦流管(4)使用時，高壓空氣由高壓工質(zhì)進(jìn)口(24)進(jìn)入進(jìn)口噴嘴(19)，在進(jìn)口噴嘴(19)中膨脹加速后延切線方向進(jìn)入渦流室(20)，在渦流室(20)中形成渦流；渦流內(nèi)外層流體因角速度不同造成摩擦與換熱，形成外熱內(nèi)冷的兩股氣流；熱氣流從高溫工質(zhì)出口(22)排出渦流室(20)，冷氣流被錐形塞(21)阻塞回流，由低溫工質(zhì)出口(23)排出渦流室(20)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，還包括：有機(jī)工質(zhì)泵(10)、有機(jī)工質(zhì)透平(11)和有機(jī)工質(zhì)冷凝器(12)；

所述有機(jī)工質(zhì)透平(11)的出口依次經(jīng)所述有機(jī)工質(zhì)冷凝器(12)、所述有機(jī)工質(zhì)泵(10)以及所述有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器(7)的第三流道與所述有機(jī)工質(zhì)透平(11)的進(jìn)口相連通。

3.一種權(quán)利要求1所述的冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

初始狀態(tài)下，關(guān)閉所有控制閥；

當(dāng)用戶處于用電低谷時，打開第一控制閥(13)和第二控制閥(14)；常溫常壓的空氣進(jìn)入空氣壓縮機(jī)(1)中，利用富裕電力驅(qū)動空氣壓縮機(jī)(1)對空氣進(jìn)行壓縮，升壓后的空氣在第一換熱器(2)中換熱降溫，將熱量傳遞給來自儲冷罐(8)中的低溫儲熱介質(zhì)，降溫后的常溫高壓空氣進(jìn)入高壓儲氣罐(3)內(nèi)進(jìn)行儲存，升溫后的儲熱介質(zhì)被儲存在儲熱罐(9)內(nèi)；

當(dāng)用戶處于用電高峰時，關(guān)閉第一控制閥(13)和第二控制閥(14)，打開第三控制閥(15)和第四控制閥(16)；高壓儲氣罐(3)內(nèi)的高壓空氣進(jìn)入渦流管(4)膨脹，并分離為冷氣流、熱氣流；冷氣流進(jìn)入制冷換熱器(5)內(nèi)吸熱升溫，為用戶提供冷源，升溫后的空氣排入大氣；

當(dāng)用戶有供熱需求時，打開第五控制閥(17)，高溫空氣進(jìn)入制熱換熱器(6)放熱降溫，為用戶提供熱源；當(dāng)用戶沒有供熱需求時，關(guān)閉第五控制閥(17)、打開第六控制閥(18)，高溫空氣進(jìn)入有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)器(7)內(nèi)，與來自儲熱罐(9)內(nèi)的高溫儲熱介質(zhì)共同加熱蒸發(fā)有機(jī)工質(zhì)；降溫后的空氣排入大氣，降溫后的儲熱介質(zhì)回到儲冷罐(8)內(nèi)儲存。