一种压缩空气储能膨胀机系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种压缩空气储能膨胀机系统及其控制方法，系统包括压缩空气储气罐和换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀连接，所述速关阀分别与调节阀和补气阀连接，所述调节阀和所述补气阀分别连接换热器的冷侧进口，所述换热器的冷侧出口连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口与蓄冷罐连接，所述膨胀机数量大于等于两个，利用补气阀的调节特性，改变各膨胀机前压缩空气的参数，使系统膨胀机的输出功率不小于系统所需的功率，同时通过调整调节阀和补气阀的开度提高系统实际工作效率，提高压缩空气储能电‑电转化效率。

Compressed air energy storage expander system and control method thereof

The invention discloses a compressed air energy storage expander system and its control method. The system includes a compressed air tank and a heat exchanger. The compressed air tank outlet is connected with a speed clearance valve. The speed clearance valve is connected with a regulating valve and a gas supplement valve respectively. The regulating valve and the gas valve are connected to the cold side of the heat exchanger respectively. The cold side outlet of the heat exchanger connects the expander inlet, the transmission shaft of the expander is connected, the expander on the right side is connected with the generator drive shaft, the heat side inlet of the heat exchanger is connected with the heat storage tank, and the heat side outlet of the heat exchanger is connected with the cold storage tank, and the number of the expander is more than two. By using the regulating characteristics of the valve, the parameters of the compressed air before the expander are changed so that the output power of the system expander is not less than the power required by the system. At the same time, the actual working efficiency of the system is improved by adjusting the opening of the regulating valve and the valve, and the efficiency of the compressed air energy storage electric conversion is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能膨胀机系统及其控制方法
本专利技术涉及压缩空气储能领域，尤其涉及一种多个膨胀机使用补气阀的压缩空气储能系统及其控制方法。
技术介绍
压缩空气储能目前储能技术中较为先进的一种储能方式，其主要特点是在用电低谷时消耗电力储存能力，用电高峰时通过膨胀机做功带动发电机发电，具有储能规模大、存储周期长、对环境污染小等优点，被认为是最有发展前景的大规模电力储能技术之一。利用压缩空气储能系统能更好地利用能量，使得能量合理分配，对环境友好，但由于该系统在膨胀机做功时一般处于用电高峰期，不会向系统补充能量，使得压缩空气的参数变化较大，膨胀机的最佳效率点在系统设计时也已经确认，不能随压缩空气的参数变化而变化，当压缩空气的参数如压力、温度偏离设计值较大时，膨胀机的效率就会快速下降，使得整个系统运行效率降低。因此，针对压缩空气储能运行中参数变化大，膨胀机在整个过程中不能完全适应工况变换的问题，必须找到合理的解决方法，才能有效提高压缩空气储能电-电转换效率，增加压缩空气储能的实用性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：一种压缩空气储能膨胀机系统及其控制方法，在各个膨胀机入口设置补气阀，以解决压缩空气储能膨胀机系统在较低压缩空气参数下效率偏低的问题。本专利技术的技术方案是：一种压缩空气储能膨胀机系统，包括压缩空气储气罐和换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀连接，所述速关阀分别与调节阀和补气阀连接，所述调节阀和所述补气阀分别连接换热器的冷侧进口，所述换热器的冷侧出口连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口与蓄冷罐连接。优选的，所述膨胀机数量大于等于两个。优选的，所述补气阀为液动、气动、手动或电液操纵控制方式。优选的，所述补气阀是一种调节阀，可以在任意开度运行和保持。压缩空气储能膨胀机系统的控制方法，包括如下步骤：步骤一、系统所需功率为Pc，是只与系统性能有关的常量，做功阶段，开启调节阀，若所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，所有膨胀机所需的压缩空气全部通过调节阀提供，此时补气阀全部关闭；步骤二、调整调节阀的开度，使系统实际效率达到系统最佳效率ηmax，其中，ηmax是只与系统性能有关的常量；步骤三、做功阶段，当压缩空气储气罐中的压力逐渐降低，换热器冷侧出口压力逐渐降低，调节阀全开也不能满足系统运行要求时，此时所有膨胀机的输出功率Po＜Pc，从右到左依次开启补气阀直至所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，使得部分压缩空气经过换热器加热后，进入膨胀机做功，所有膨胀机所需的压缩空气通过调节阀和补气阀共同提供；步骤四、调整调节阀和已开补气阀的开度，使系统实际效率达到系统最佳效率ηmax。本专利技术的有益效果是：本专利技术使得压缩空气储能膨胀机系统整体灵活性提高，压缩空气储能做功调节灵活性提高，根据发电的需要，利用补气阀的调节特性，改变各膨胀机前压缩空气的参数，实现压缩空气膨胀机系统的优化配置，使系统膨胀机的输出功率不小于系统所需的功率，同时通过调整调节阀和补气阀的开度提高系统实际工作效率，提高压缩空气储能电-电转化效率。附图说明图1为本专利技术装置的结构示意图；图2为本专利技术“实施例1”的结构示意图；图3为本专利技术“实施例2”的结构示意图；图中：1、速关阀，2、调节阀，3、补气阀，4、冷侧进口，5、冷侧出口，6、热侧进口，7、热侧出口。具体实施方式下面结合附图1-3及具体的实施例对专利技术进行进一步介绍：实施例1：参考图2，一种压缩空气储能膨胀机系统，包括压缩空气储气罐、两个膨胀机和两个换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀1连接，所述速关阀1分别与调节阀2和补气阀3连接，所述调节阀2和所述补气阀3分别连接换热器的冷侧进口4，所述换热器的冷侧出口5连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口6与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口7与蓄冷罐连接。优选的，所述补气阀3为液动、气动、手动或电液操纵控制方式。优选的，所述补气阀3是一种调节阀，可以在任意开度运行和保持。压缩空气储能膨胀机系统的控制方法，包括如下步骤：步骤一、系统所需功率为Pc，是只与系统性能有关的常量，做功阶段，开启调节阀2，若所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，所有膨胀机所需的压缩空气全部通过调节阀2提供，此时补气阀3关闭；步骤二、调整调节阀2的开度，使系统实际效率达到系统最佳效率ηmax，其中，ηmax是只与系统性能有关的常量，系统实际效率通过另外的控制器计算并显示；步骤三、做功阶段，当压缩空气储气罐中的压力逐渐降低，换热器冷侧出口压力逐渐降低，调节阀2全开也不能满足系统运行要求时，此时所有膨胀机的输出功率Po＜Pc，开启补气阀3直至所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，使得部分压缩空气经过换热器加热后，进入膨胀机做功，所有膨胀机所需的压缩空气通过调节阀2和补气阀3共同提供；步骤四、调整调节阀2和已开补气阀3的开度，使系统实际效率达到系统最佳效率ηmax，系统实际效率通过另外的控制器计算并显示。实施例2：参考图3，一种压缩空气储能膨胀机系统，包括压缩空气储气罐、四个膨胀机和四个换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀1连接，所述速关阀1分别与调节阀2和补气阀3连接，所述调节阀2和所述补气阀3分别连接换热器的冷侧进口4，所述换热器的冷侧出口5连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口6与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口7与蓄冷罐连接。优选的，所述补气阀3为液动、气动、手动或电液操纵控制方式。优选的，所述补气阀3是一种调节阀，可以在任意开度运行和保持。压缩空气储能膨胀机系统的控制方法，包括如下步骤：步骤一、系统所需功率为Pc，是只与系统性能有关的常量，做功阶段，开启调节阀2，若所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，所有膨胀机所需的压缩空气全部通过调节阀2提供，此时所有补气阀3关闭；步骤二、调整调节阀2的开度，使系统实际效率达到系统最佳效率ηmax，其中，ηmax是只与系统性能有关的常量，系统实际效率通过另外的控制器计算并显示；步骤三、做功阶段，当压缩空气储气罐中的压力逐渐降低，换热器冷侧出口压力逐渐降低，调节阀2全开也不能满足系统运行要求时，此时所有膨胀机的输出功率Po＜Pc，开启最右侧补气阀3直至所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，使得部分压缩空气经过换热器加热后，进入膨胀机做功，所有膨胀机所需的压缩空气通过调节阀2和最右侧补气阀3共同提供；步骤3-1、若调节阀2和最右侧补气阀3全开也不能满足系统运行要求时，此时所有膨胀机的输出功率Po＜Pc，开启右起第二个补气阀3直至所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，使得部分压缩空气经过换热器加热后，进入膨胀机做功，所有膨胀机所需的压缩空气通过调节阀2和右起二个补气阀3共同提供；步骤3-2、若调节阀2和右起二个补气阀3全开也不能满足系统运行要求时，此时所有膨胀机的输出功率Po＜Pc，开启最后一个补气阀3直至所有膨胀机的输出功率Po≥Pc，使得部分压缩空气经过换热器加热后，进入膨胀机做功，所有膨胀机所需的压缩空气通过调节阀2和全部补气阀3共同提供；步骤四、调整调节阀2和已开补气阀3的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩空气储能膨胀机系统，包括压缩空气储气罐，其特征在于：还包括换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀（1）连接，所述速关阀（1）分别与调节阀（2）和补气阀（3）连接，所述调节阀（2）和所述补气阀（3）分别连接换热器的冷侧进口（4），所述换热器的冷侧出口（5）连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口（6）与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口（7）与蓄冷罐连接。

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能膨胀机系统，包括压缩空气储气罐，其特征在于：还包括换热器，所述压缩空气储气罐出口与速关阀（1）连接，所述速关阀（1）分别与调节阀（2）和补气阀（3）连接，所述调节阀（2）和所述补气阀（3）分别连接换热器的冷侧进口（4），所述换热器的冷侧出口（5）连接膨胀机入口，所述膨胀机之间传动轴连接，最右边的膨胀机与发电机传动轴连接，所述换热器的热侧进口（6）与蓄热罐连接，所述换热器的热侧出口（7）与蓄冷罐连接。2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机系统，其特征在于：所述膨胀机数量大于等于两个。3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机系统，其特征在于：所述补气阀（3）为液动、气动、手动或电液操纵控制方式。4.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能膨胀机系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世海，文贤馗，邓彤天，马新惠，钟晶亮，吴密，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52