回热式压缩空气储能系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及储能领域，提供了一种回热式压缩空气储能系统及其使用方法。该系统包括依次连接的压缩机组、高温换热器、中温换热器、储气室、调节阀、中温回热器、高温回热器和膨胀机组；高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接；中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接；压缩机组油箱内的加热管进口通过高温阀与高温储冷器连通、出口与中间储冷器连通，中间储冷器与连接高温储冷器和第二阀门的管道连通；膨胀机组油箱内的加热管进口通过中温阀与中温储热器连通、出口与中温储冷器连通。本发明专利技术可实现储能和释能阶段的快速响应。

【技术实现步骤摘要】
回热式压缩空气储能系统及其使用方法
本专利技术涉及储能
，具体涉及一种回热式压缩空气储能系统及其使用方法。
技术介绍
电力行业作为社会基础产业，是国家发展的命脉产业之一。随着国内经济的高速发展，电力需求也日益增长，而电网的峰谷差也逐渐拉大。储能技术是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大等问题的关键技术，对于发展和完善电网储能结构具有重大意义。压缩空气储能系统是目前广泛应用的一种储能技术，其主要原理利用电力系统负荷低谷时段的剩余电力进行储能，在负荷高峰时段将其释放出来用以驱动膨胀机发电。压缩空气储能系统具有容量大、成本低、安全性高，运行可靠等优点，特别适合为电网提供调峰服务和容量备用。压缩空气储能系统的主要能量转化设备为压缩机和膨胀机，压缩机和膨胀机中设有承压轴承、高速齿轮箱等部件，而上述部件在运行时需要油润滑和油冷却，因而在系统运行前，必须保证油系统准备完毕。通常情况下，油箱的油温达到30℃以上时，油系统才允许启动，而由于受环境温度的影响，一年中的大部分时间中开机前油箱的油温通常低于允许的开机温度，尤其在冬季，油箱的预热时间长达半小时，甚至更久。但是，在电网调峰、尤其是深度调峰时，一般要求调峰机组的响应时间为数分钟量级，若系统响应速度较慢，则无法为电网提供优质的容量支撑，其技术竞争性和经济性将大打折扣。显然，现有的压缩空气储能系统并不能满足电网调度的响应速度。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有技术中压缩空气储能系统响应速度慢的技术问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种回热式压缩空气储能系统，该系统包括储气室、压缩机组、膨胀机组、压缩机组油箱、膨胀机组油箱以及分别与所述压缩机组和所述膨胀机组连接的电动机和发电机，所述压缩机组油箱和所述膨胀机组油箱内均设有加热管和温度传感器；所述压缩机组的出口依次通过高温换热器和中温换热器的高温侧与所述储气室的进口连通，所述储气室的出口依次通过调节阀、中温回热器和高温回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通；所述高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、所述高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接、以形成高温回热回路；所述中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、所述中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接、以形成中温回热回路；所述压缩机组油箱、压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和压缩机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；所述压缩机组油箱内的加热管的进口通过高温阀与所述高温储冷器的出口连通、出口与中间储冷器的进口连通，所述中间储冷器的出口与连接所述高温储冷器和所述第二阀门的管道连通，所述高温阀与所述压缩机组油箱内的温度传感器电连接；所述膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和膨胀机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；所述膨胀机组油箱内的加热管的进口通过中温阀与所述中温储热器的出口连通、出口与所述中温储冷器的进口连通，所述中温阀与所述膨胀机组油箱内的温度传感器电连接。其中，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。其中，所述中温储冷器的出口通过第一循环泵与所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口连通。其中，所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。其中，所述中温储冷器的出口通过第二循环泵与所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进口连通。其中，所述压缩机组油箱内的加热管的最高点低于所述高温储冷器的运行液位、最低点高于所述中间储冷器的运行液位。其中，所述膨胀机组油箱内的加热管的最高点低于所述中温储热器的运行液位、最低点高于所述中温储冷器的运行液位。其中，所述高温储冷器和所述中间储冷器的出口均通过第三循环泵与所述高温换热器的进口连通。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种回热式压缩空气储能系统的使用方法，该方法：储能时，包括以下步骤：S1.1、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.2；S1.2、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S1.1，若否则执行步骤S1.3；S1.3、启动电动机和压缩机组油泵，打开第二阀门和第四阀门，关闭第一阀门和第三阀门，并跳转执行步骤S1.4；S1.4、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.5；S1.5、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S1.6，若否则执行步骤S1.7；S1.6、打开中温阀，将所述中温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S1.4；S1.7、判断所述膨胀机组油箱的油温是否达到第三温度阈值，若是则执行步骤S1.8，若否则执行步骤S1.6；其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；S1.8、将所述中温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S1.9；S1.9、获取所述膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.10；S1.10、计算所述膨胀机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S1.11；S1.11、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S1.9，若否则执行步骤S1.12；S1.12、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S1.13，若否则执行步骤S1.14；S1.13、将所述中温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S1.9；S1.14、将所述中温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S1.9；释能时，包括以下步骤：S2.1、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.2；S2.2、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S2.1，若否则执行步骤S2.3；S2.3、启动膨胀机组油泵，打开调节阀、第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门和第四阀门，并跳转执行步骤S2.4；S2.4、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.5；S2.5、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S2.6，若否则执行步骤S2.7；S2.6、打开高温阀，将所述高温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S2.4；S2.7、判断所述压缩机组油箱的油温是否达到第四温度阈值，若是则执行步骤S2.8，若否则执行步骤S2.6；其中，所述第四温度阈值大于所述第一温度阈值；S2.8、将所述高温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S2.9；S2.9、获取所述压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.10；S2.10、计算所述压缩机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S2.11；S2.11、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S2.9，若否则执行步骤S2.12；S2.12、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S2.13，若否则执行步骤S2.14；S2.13、将所述高温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S2.9；S2.14、将所述高温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S2.9。本专利技术结构简单、操作便捷，储能时，通过利用中温储热器中的中温回热工质预热膨胀机组油箱中的润滑油，并利用膨胀机组油箱中的温度传感器实时调整中温阀的开度，不仅可保证释能时膨胀机组油箱的油温能快速满足膨胀机组的开机条件，而且还可保证膨胀机组油箱的油温始终维持在指定温度范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回热式压缩空气储能系统，其特征在于，包括储气室、压缩机组、膨胀机组、压缩机组油箱、膨胀机组油箱以及分别与所述压缩机组和所述膨胀机组连接的电动机和发电机，所述压缩机组油箱和所述膨胀机组油箱内均设有加热管和温度传感器；所述压缩机组的出口依次通过高温换热器和中温换热器的高温侧与所述储气室的进口连通，所述储气室的出口依次通过调节阀、中温回热器和高温回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通；所述高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、所述高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接、以形成高温回热回路；所述中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、所述中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接、以形成中温回热回路；所述压缩机组油箱、压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和压缩机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；所述压缩机组油箱内的加热管的进口通过高温阀与所述高温储冷器的出口连通、出口与中间储冷器的进口连通，所述中间储冷器的出口与连接所述高温储冷器和所述第二阀门的管道连通，所述高温阀与所述压缩机组油箱内的温度传感器电连接；所述膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和膨胀机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；所述膨胀机组油箱内的加热管的进口通过中温阀与所述中温储热器的出口连通、出口与所述中温储冷器的进口连通，所述中温阀与所述膨胀机组油箱内的温度传感器电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种回热式压缩空气储能系统，其特征在于，包括储气室、压缩机组、膨胀机组、压缩机组油箱、膨胀机组油箱以及分别与所述压缩机组和所述膨胀机组连接的电动机和发电机，所述压缩机组油箱和所述膨胀机组油箱内均设有加热管和温度传感器；所述压缩机组的出口依次通过高温换热器和中温换热器的高温侧与所述储气室的进口连通，所述储气室的出口依次通过调节阀、中温回热器和高温回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通；所述高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、所述高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接、以形成高温回热回路；所述中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、所述中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接、以形成中温回热回路；所述压缩机组油箱、压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和压缩机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；所述压缩机组油箱内的加热管的进口通过高温阀与所述高温储冷器的出口连通、出口与中间储冷器的进口连通，所述中间储冷器的出口与连接所述高温储冷器和所述第二阀门的管道连通，所述高温阀与所述压缩机组油箱内的温度传感器电连接；所述膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和膨胀机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；所述膨胀机组油箱内的加热管的进口通过中温阀与所述中温储热器的出口连通、出口与所述中温储冷器的进口连通，所述中温阀与所述膨胀机组油箱内的温度传感器电连接。2.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。3.根据权利要求2所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述中温储冷器的出口通过第一循环泵与所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口连通。4.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。5.根据权利要求4所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述中温储冷器的出口通过第二循环泵与所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进口连通。6.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩机组油箱内的加热管的最高点低于所述高温储冷器的运行液位、最低点高于所述中间储冷器的运行液位。7.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机组油箱内的加热管的最高点低于所述中温储热器的运行液位、最低点高于所述中温储冷器的运行液位。8.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述高温储冷器和所述中间储冷器的出口均通过第三循环泵与所述高温换热器的进口连通。9.一种回热式压缩空气储能系统的使用方法，其特征在于，储能时，包括以下步骤：S1.1、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，薛小代，张学林，张通，陈来军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11