一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，包括空气压缩机组、储能装置、膨胀机组以及冷却系统；空气压缩机组包括电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、四级压缩机、预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、级后换热器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器，冷却系统包括压缩机、节流阀、冷凝器以及蒸发器，膨胀机组包括发电机、高压膨胀机、低压膨胀机、一级换热器以及二级换热器。与现有的技术相比，本实用新型专利技术具有高效、环保的特点。

A compressed air energy storage system suitable for forced precooling of power grid peak shaving

The utility model relates to a compressed air energy storage system suitable for forced pre-cooling of peak-shaving belt in power grid, which comprises an air compressor set, an energy storage device, an expansion unit and a cooling system; the air compressor set comprises a motor, a first-stage compressor, a second-stage compressor, a third-stage compressor, a fourth-stage compressor, a pre-cooler, and a first air. Air cooler, second air cooler, third air cooler, post-stage heat exchanger, first-stage heat exchanger, second-stage heat exchanger and third-stage heat exchanger. Cooling system includes compressor, throttle valve, condenser and evaporator. Expansion unit includes generator, high-pressure expander, low-pressure expander, first-stage heat exchanger. Heat exchanger and two stage heat exchanger. Compared with the existing technology, the utility model has the characteristics of high efficiency and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统
本技术涉及一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统。
技术介绍
能源需求的不断增长，能源的高效利用势在必行，但电网运行时出现的问题造成了极大的浪费和破坏。储能技术能够改善电能品质，维持电力系统稳定；克服可再生能源(风能、太阳能等)的间歇性特点，利用储能技术把风能、太阳能等能源“拼接”起来，可以形成稳定的电力供应向用户按需、持续供电；储能单元可以形成可调度的机组，根据电价的谷峰值来储释能，提高电力的经济效益。其中，压缩空气蓄能CAES具有经济性好、负荷范围大、工作时间长、充放电循环多等优点。CAES包括压缩机、膨胀机、储气装置、电动机和发电机、燃烧室及换热器、以及控制系统和辅助设备等。CAES是以存储高度压缩空气的形式来进行电力储能：在用电低谷时段，来自电网的多余电能或风电、太阳能等不易储藏的电力用于驱动电动机，带动压缩机，压缩空气并储存在储气室内，以备高峰负荷时用于发电。气体释放时，经一定环节升温后推动膨胀机做功发电。传统的CAES与燃气轮机技术相结合，即释放的高压气体进入燃气轮机的燃烧室，通过与燃料共同燃烧实现升温，与消耗同样燃料的燃气轮机系统相比可多产生一倍以上的电力。传统的CAES效率不高，在储能阶段的压气环节，大量的压缩热散失到环境中，导致系统能量损失偏大，系统在节能方面仍有较大空间。2、化石燃料的短缺和环保要求的提高使得消耗燃气的传统CAES应用受限，零燃料、无污染的新型CAES有待深入研究。带储热的压缩空气储能系统AA-CAES是利用热存储器替代燃烧室，通过储热器收集空气压缩过程的过程热，并在系统做功阶段加热低温高压的压缩空气，增加膨胀机的输出功。由于不采用化石燃料热源，使得系统的能量密度低，需要更大的储气室，占地面积大，从而大大限制了其的应用范围。鉴于此，本案专利技术人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够提高系统效率、环保、能适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统。为了达到上述目的，本技术采用这样的技术方案：一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，包括空气压缩机组、储能装置、膨胀机组以及冷却系统；空气压缩机组包括电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、四级压缩机、预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、级后换热器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器，电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机以及四级压缩机依次传动连接，预冷器的出气端与一级压缩机的进气端连接，第一空气冷却器和第一级间换热器设置在一级压缩机的出气端与二级压缩机的进气端之间，第二空气冷却器和第二级间换热器设置在二级压缩机的出气端与三级压缩机的进气端之间，三级空气冷却器和第三级间换热器设置在三级压缩机的出气端与四级压缩机的进气端之间，四级压缩机的出气端与级后换热器的进气端连接，级后换热器的进气端与储能装置的进气端连接，储能装置的出气端与膨胀机组的进气端连接，冷却系统包括压缩机、节流阀、冷凝器以及蒸发器，预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器构成冷却系统的蒸发器，膨胀机组包括发电机、高压膨胀机、低压膨胀机、一级换热器以及二级换热器，发电机、高压膨胀机以及低压膨胀机依次传动连接，一级换热器的进气端与所述储能装置的出气端连接，一级换热器的出气端与高压膨胀机的进气端连接，二级换热器设置在高压膨胀机的出气端与低压膨胀机的进气端之间。作为本技术的一种优选方式，所述储能装置为储气罐，储气罐的出气端与所述一级换热器的进气端之间设有控制阀。作为本技术的一种优选方式，所述预冷器的冷凝液进口端、所述第一级间换热器的冷凝液进口端、所述第二级间换热器的冷凝液进口端以及所述第三级间换热器的冷凝液进口端通过节流阀与所述冷凝器连接。作为本技术的一种优选方式，所述电动机、所述一级压缩机、所述二级压缩机、所述三级压缩机以及所述四级压缩机同轴串联。作为本技术的一种优选方式，所述发电机、高压膨胀机以及低压膨胀机同轴串联。采用本技术的技术方案后，通过空气压缩机组对进口空气进行冷却，使获得做功能力相同的高压空气的耗功减少，系统效率显著提高，空气压缩机组采用四级压缩，利用级间冷却装置冷却压缩机进气，保证了压缩机在定温下压缩工作，而级间冷却的冷源由常温空气和制冷系统提供，常温空气的使用对压缩空气的初级预冷，节省了制冷系统耗功，同时降温后的高压空气可以节省空气压缩机组过程耗功，提高压缩机的效率。制冷系统消耗少量的电能，从空气中获得大量的冷能，制冷系统所消耗的电能要低于压缩机组压缩空气所节约的电能；本技术的压缩空气储能系统还有储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环境友好等优点，具有广阔的使用前景。充能过程，其内发电机的驱动电源为常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电中的一种或多种，以有效解决目前的高低用电高峰所带来的用电压力变化问题。各级高压膨胀机和低压膨胀机的进气口处换热器的设置，更是考虑了气体本身在释压时的吸热现象；通过换热器的持续供热，能够有效确保气体能够迅速吸热释压，以进一步增加膨胀机的单位工质输出功率，其供热热源为工业废热、太阳能热或者燃料发动机的余热，通过回收废热，实现能源清洁高效利用。本技术没有燃烧室，无需消耗化石燃料，为局部零排放的绿色系统，与现有的技术相比，本专利技术具有高效、环保的特点。附图说明图1为本技术中空气压缩机组、储能装置以及冷却系统的结构原理图；图2为本技术中储能装置和膨胀机组结构原理图；图中：10-电动机11-一级压缩机12-二级压缩机13-三级压缩机14-四级压缩机21-第一级间换热器22-第二级间换热器23-第三级间换热器30-预冷器31-第一空气冷却器32-第二空气冷却器33-第三空气冷却器34-级后换热器40-储能装置50-压缩机51-冷凝器52-节流阀60-发电机61-高压膨胀机62-低压膨胀机63-一级换热器64-二级换热器65-控制阀具体实施方式为了进一步解释本技术的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。参照图1至图2，一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，包括空气压缩机组、储能装置40、膨胀机组以及冷却系统。空气压缩机组包括电动机10、一级压缩机11、二级压缩机12、三级压缩机13、四级压缩机14、预冷器30、第一空气冷却器31、第二空气冷却器32、第三空气冷却器33、级后换热器34、第一级间换热器21、第二级间换热器22以及第三级间换热器23，电动机10、一级压缩机11、二级压缩机12、三级压缩机13以及四级压缩机14依次传动连接，预冷器30的出气端与一级压缩机11的进气端连接，第一空气冷却器31和第一级间换热器21设置在一级压缩机11的出气端与二级压缩机12的进气端之间，具体是一级压缩机11的出气端与第一空气冷却器31的进气端连接，第一空气冷却器31的出气端与第一级间换热器21的进气端连接，第一级间换热器21的出气端与二级压缩机12的进气端连接。第二空气冷却器32和第二级间换热器22设置在二级压缩机12的出气端与三级压缩机13的进气端之间，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，其特征在于：包括空气压缩机组、储能装置、膨胀机组以及冷却系统；空气压缩机组包括电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、四级压缩机、预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、级后换热器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器，电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机以及四级压缩机依次传动连接，预冷器的出气端与一级压缩机的进气端连接，第一空气冷却器和第一级间换热器设置在一级压缩机的出气端与二级压缩机的进气端之间，第二空气冷却器和第二级间换热器设置在二级压缩机的出气端与三级压缩机的进气端之间，三级空气冷却器和第三级间换热器设置在三级压缩机的出气端与四级压缩机的进气端之间，四级压缩机的出气端与级后换热器的进气端连接，级后换热器的进气端与储能装置的进气端连接，储能装置的出气端与膨胀机组的进气端连接，冷却系统包括压缩机、节流阀、冷凝器以及蒸发器，预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器构成冷却系统的蒸发器，膨胀机组包括发电机、高压膨胀机、低压膨胀机、一级换热器以及二级换热器，发电机、高压膨胀机以及低压膨胀机依次传动连接，一级换热器的进气端与所述储能装置的出气端连接，一级换热器的出气端与高压膨胀机的进气端连接，二级换热器设置在高压膨胀机的出气端与低压膨胀机的进气端之间。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，其特征在于：包括空气压缩机组、储能装置、膨胀机组以及冷却系统；空气压缩机组包括电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机、四级压缩机、预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、级后换热器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器，电动机、一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机以及四级压缩机依次传动连接，预冷器的出气端与一级压缩机的进气端连接，第一空气冷却器和第一级间换热器设置在一级压缩机的出气端与二级压缩机的进气端之间，第二空气冷却器和第二级间换热器设置在二级压缩机的出气端与三级压缩机的进气端之间，三级空气冷却器和第三级间换热器设置在三级压缩机的出气端与四级压缩机的进气端之间，四级压缩机的出气端与级后换热器的进气端连接，级后换热器的进气端与储能装置的进气端连接，储能装置的出气端与膨胀机组的进气端连接，冷却系统包括压缩机、节流阀、冷凝器以及蒸发器，预冷器、第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、第一级间换热器、第二级间换热器以及第三级间换热器构成冷却系统的蒸发器，膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢媚娜，解伟，陈龙祥，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：新型
国别省市：福建,35