快速响应的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，提供了一种快速响应的储能系统及其使用方法。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、压缩机组油冷却器、膨胀机组油冷却器、压缩机组油泵和膨胀机组油泵；压缩机组的出口通过膨胀机组油箱内的加热管与储气室的进口连通，储气室的出口依次通过调节阀和膨胀机组与压缩机组油箱内的加热管连通；压缩机组油箱、压缩机组油泵、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；膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、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。本发明专利技术不仅能实现快速响应，而且还无需消耗外部热能来加热润滑油。

【技术实现步骤摘要】
快速响应的储能系统及其使用方法
本专利技术涉及储能
，具体涉及一种快速响应的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快速响应的储能系统，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、压缩机组油冷却器、膨胀机组油冷却器、压缩机组油泵、膨胀机组油泵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通过所述膨胀机组油箱内的加热管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和所述膨胀机组与所述压缩机组油箱内的加热管连通；所述压缩机组油箱、所述压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和所述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；所述膨胀机组油箱、所述膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和所述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。其中，所述压缩机组的出口分别与所述储气室的进口和所述膨胀机组油箱内的加热管的进口连通。其中，所述膨胀机组油箱内的加热管的进口处设有第一阀门。其中，还包括空气回热器，所述调节阀通过所述空气回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通，所述膨胀机组的出口分别与所述空气回热器的高温侧的进口和所述压缩机组油箱内的加热管的进口连通。其中，所述压缩机组油箱内的加热管的进口处设有第二阀门。其中，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口与外界大气连通、出口与所述压缩机组的进口连通。其中，所述调节阀通过所述膨胀机组油冷却器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通。其中，所述储气室的进口处设有单向阀。其中，还包括第一换热器、第二换热器、储热器、储冷器、第三阀门和第四阀门；所述储冷器、所述第三阀门、所述第一换热器的低温侧、所述储热器、所述第四阀门和所述第二换热器的高温侧首尾依次连接，以形成回热循环回路；所述压缩机组的出口通过所述第一换热器的高温侧与所述膨胀机组油箱内的加热管连通，所述调节阀通过所述第二换热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种快速响应的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不小于第一温度阈值，若是则执行步骤S1.3，若否则执行步骤S1.1；S1.3、启动电动机和压缩机组油泵，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大于第二温度阈值，若是则执行步骤S1.6，若否则执行步骤S1.4；其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值；S1.6、关闭第一阀门；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不小于第三温度阈值，若是则执行步骤S2.3，若否则执行步骤S2.1；S2.3、打开调节阀，启动膨胀机组油泵，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大于第四温度阈值，若是则执行步骤S2.6，若否则执行步骤S2.4；其中，所述第三温度阈值小于所述第四温度阈值；S2.6、关闭第二阀门。本专利技术结构简单、操作便捷，储能时，通过利用压缩机组的排气预热膨胀机组油箱中的润滑油，就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。与此同时，释能时，通过利用膨胀机组的排气预热压缩机组油箱中的润滑油，就可保证储能时压缩机组油箱的油温能快速满足压缩机组的开机条件。可见，该系统不仅能在储能和释能阶段实现快速响应，而且还无需消耗外部热能对膨胀机组油箱和压缩机组油箱进行加热。附图说明图1是本专利技术实施例1中一种快速响应的储能系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中另一种快速响应的储能系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例1中另一种快速响应的储能系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例2中储能时快速响应的储能系统的使用方法流程图；图5是本专利技术实施例2中释能时快速响应的储能系统的使用方法流程图。附图标记：1-1、电动机；1-2、压缩机组；1-3、压缩机组油冷却器；1-4、压缩机组油箱；1-5、压缩机组油泵；2、储气室；3、调节阀；4-1、发电机；4-2、膨胀机组；4-3、膨胀机组油冷却器；4-4、膨胀机组油箱；4-5、膨胀机组油泵；5、第一阀门；6、空气回热器；7、第二阀门；8、储冷器；9、第三阀门；10、第一换热器；11、储热器；12、第四阀门；13、第二换热器。具体实施方式为使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合专利技术中的附图，对专利技术中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术中的具体含义。实施例1如图1所示，本专利技术提供了一种快速响应的储能系统，该系统包括储气室2、压缩机组1-2、膨胀机组4-2、压缩机组油箱1-4、膨胀机组油箱4-4、压缩机组油冷却器1-3、膨胀机组油冷却器4-3、压缩机组油泵1-5、膨胀机组油泵4-5以及分别与压缩机组1-2和膨胀机组4-2连接的电动机1-1和发电机4-1，压缩机组油箱1-4和膨胀机组油箱4-4内均设有加热管和温度传感器；压缩机组1-2的出口通过膨胀机组油箱4-4内的加热管与储气室2的进口连通，储气室2的出口依次通过调节阀3和膨胀机组4-2与压缩机组油箱1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速响应的储能系统，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、压缩机组油冷却器、膨胀机组油冷却器、压缩机组油泵、膨胀机组油泵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通过所述膨胀机组油箱内的加热管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和所述膨胀机组与所述压缩机组油箱内的加热管连通；所述压缩机组油箱、所述压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和所述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；所述膨胀机组油箱、所述膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和所述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。

【技术特征摘要】
1.一种快速响应的储能系统，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、压缩机组油冷却器、膨胀机组油冷却器、压缩机组油泵、膨胀机组油泵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通过所述膨胀机组油箱内的加热管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和所述膨胀机组与所述压缩机组油箱内的加热管连通；所述压缩机组油箱、所述压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和所述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；所述膨胀机组油箱、所述膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和所述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。2.根据权利要求1所述的快速响应的储能系统，其特征在于，所述压缩机组的出口分别与所述储气室的进口和所述膨胀机组油箱内的加热管的进口连通。3.根据权利要求2所述的快速响应的储能系统，其特征在于，所述膨胀机组油箱内的加热管的进口处设有第一阀门。4.根据权利要求3所述的快速响应的储能系统，其特征在于，还包括空气回热器，所述调节阀通过所述空气回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通，所述膨胀机组的出口分别与所述空气回热器的高温侧的进口和所述压缩机组油箱内的加热管的进口连通。5.根据权利要求4所述的快速响应的储能系统，其特征在于，所述压缩机组油箱内的加热管的进口处设有第二阀门。6.根据权利要求1所述的快速响应的储能系统，其特征在于，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口与外界大气连通、出口与所述压缩机组的进口连通。7.根据权利要求1所述的快速响应的储能系统，其特征在于，所述调节阀通过所述膨胀机组油冷却器的低温侧与所述膨胀机组的进口连...

【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