[發明專利]絕熱壓縮空氣儲能發電系統及其發電-調相切換控制方法

在審

• 申請號: 202310028203.0
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN116131471A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 謝寧寧;梅生偉;孫長平;雷肖;薛小代;盧強;王亞洲;鐘聲遠;丁若晨;鄭志美
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;清華大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J3/18;H02J3/28;H02J3/50;H02M7/219;H02P9/30;F01K7/22;F01K25/08;F01D15/10;F01K3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張雄

1.一種絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，包括儲能系統和控制裝置：

所述儲能系統包括儲氣模塊、第一儲熱裝置、第二儲熱裝置和發電模塊，所述發電模塊包括發電機和至少一級空氣做功單元，每級所述空氣做功單元包括依次連接的換熱裝置和空氣做功裝置，當包括多級所述空氣做功單元時，所有的所述空氣做功單元依次連接，最后一級所述空氣做功單元的所述空氣做功裝置與所述發電機連接；所述第一儲熱裝置和所述第二儲熱裝置與每級所述空氣做功單元的換熱裝置連接，所述儲氣模塊與第一級所述空氣做功單元的換熱裝置連接，所述第一儲熱裝置和所述第二儲熱裝置連接；

所述發電機上集成設有全控勵磁裝置，所述控制裝置用于發出對所述全控勵磁裝置、空氣流量和儲熱介質流量的控制信號，所述全控勵磁裝置用于根據所述控制裝置發出的控制信號調節勵磁系統。

2.根據權利要求1所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，還包括用于對所述全控勵磁裝置提供勵磁電源的勵磁變壓裝置，所述勵磁變壓裝置與所述全控勵磁裝置連接。

3.根據權利要求2所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，還包括用于將所述發電機發出的電升壓到電網電壓的主變壓器，所述主變壓器分別與所述發電機和所述勵磁變壓裝置連接。

4.根據權利要求2所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述全控勵磁裝置包括三相全控整流電路、直流斬波電路和直流電容；

所述三相全控整流電路包括三個橋臂，每個所述橋臂上設有兩個串聯的電壓源型全控器件；

所述直流斬波電路包括兩個橋臂，每個所述橋臂上設有兩個串聯的電壓源型全控器件；

所述直流電容與所述全控整流電路和所述直流斬波電路并聯。

5.根據權利要求4所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述三相全控整流電路中，三個所述橋臂的中點分別與所述勵磁變壓裝置低壓側的三相繞組連接；

所述三相全控整流電路中，三個所述橋臂上的電壓源型全控器件采用IGBT，每個所述IGBT的門極與所述控制裝置連接；

所述直流斬波電路中，兩個所述橋臂上的電壓源型全控器件采用IGBT，每個所述IGBT的門極與所述控制裝置連接。

6.根據權利要求5所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述控制裝置包括第一無功控制模塊、第二無功控制模塊和有功控制模塊；

所述第一無功控制模塊用于控制所述直流斬波電路中各個IGBT的通斷；所述第二無功控制模塊用于控制所述三相全控整流電路中各個IGBT的通斷；所述有功控制模塊用于控制空氣流量和儲熱介質流量。

7.根據權利要求1-6任一項所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述發電模塊包括第一空氣做功單元和第二空氣做功單元，所述第一空氣做功單元包括第一換熱裝置和第一空氣透平，所述第二空氣做功單元包括第二換熱裝置和第二空氣透平，所述第一換熱裝置、所述第一空氣透平、所述第二換熱裝置和所述第二空氣透平依次連接。

8.根據權利要求1-6任一項所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述第二儲熱裝置與所述換熱裝置連接的管路上設有循環泵。

9.根據權利要求1-6任一項所述的絕熱壓縮空氣儲能發電系統，其特征在于，所述儲氣模塊與所述換熱模塊連接的管路上設有節流閥。

10.一種基于權利要求1-9任一項的絕熱壓縮空氣儲能發電系統的發電-調相切換控制方法，其特征在于，包括：

判斷絕熱壓縮空氣儲能發電系統的運行模式，包括發電模式、調相模式、發電-調相切換模式；

發電模式下，預設發電機有功功率參考值，獲取當前發電機輸出的有功功率信號，將獲取的發電機輸出的有功功率與預設的有功功率參考值進行對比，根據對比結果調節節流閥開度和循環泵轉速，使發電機按有功參考值輸出有功功率；

調相模式下，預設發電機同步轉速參考值和第二空氣透平的排氣溫度參考值，獲取當前發電機轉速信號和第二空氣透平的排氣溫度信號，將獲取的發電機轉速和第二空氣透平的排氣溫度分別與預設發電機同步轉速參考值和第二空氣透平的排氣溫度參考值進行對比，根據對比結果調節節流閥開度和循環泵轉速，使發電機按照同步轉速參考值轉動，使第二空氣透平的排氣溫度大于等于排氣溫度參考值；同時，控制第一無功控制模塊和第二無功控制模塊按照各自預設的無功功率參考值發出相應的無功功率；

發電-調相切換模式下，預設發電機有功功率爬坡指令，獲取當前發電機輸出的有功功率信號，將獲取的發電機輸出的有功功率信號與預設的發電機有功功率爬坡指令進行對比，根據對比結果連續調節節流閥開度和循環泵轉速，使發電機按預設的有功功率爬坡指令輸出有功功率。