一种压缩空气储能压气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压气机系统及其控制方法，在压缩空气储能压气机系统中连接入液力耦合器，电动机通过电机传动轴与液力耦合器连接，液力耦合器通过压缩机传动轴与高压级压气机连接，可以在储气罐内压缩空气压力未达到额定压力前的过程中，通过液力耦合器的调速作用，降低压气机的转速，调整压气机的压比，改变压气机出口压缩空气的压力，使得压气机出口压力与储气罐压力相匹配，减少高压压缩空气能量损失，同时，由于在液力耦合器的调整下减少了压气机的输入力矩，电动机功率降低，达到压缩空气储能系统减少能量损失、提高电‑电转化效率的目的。

A Compressed Air Energy Storage Compressor System and Its Control Method

The invention discloses a compressor system of compressed air energy storage and its control method. A hydraulic coupler is connected in the compressor system of compressed air energy storage. The motor is connected with the hydraulic coupler through the motor drive shaft, and the hydraulic coupler is connected with the high-pressure compressor through the compressor drive shaft. The hydraulic coupler can be used in the process of the compressed air pressure in the gas storage tank before it reaches the rated pressure. By adjusting the speed of the hydraulic coupler, the speed of the compressor is reduced, the pressure ratio of the compressor is adjusted, and the pressure of compressor outlet compressed air is changed, so that the compressor outlet pressure matches the pressure of the gas storage tank and reduces the energy loss of high pressure compressed air. At the same time, due to the adjustment of the hydraulic coupler, the input moment of the compressor is reduced, and the power of the motor is reduced to reach the pressure. The purpose of reducing energy loss and improving the efficiency of electric-to-electric conversion in air-compressed energy storage system is to improve the efficiency of electric-to-electric conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法
本专利技术涉及多级压气机系统领域，尤其涉及一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法。
技术介绍
压缩空气储能具有储能规模大、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。压气机在压缩空气储能中具有重要作用，是将电能转换为空气内能的主要设备，在满足系统运行要求的情况下减少压气机出力对系统节能、提高电-电效率具有重要意义。目前多级压气机的运行方式是不管储气罐压力高低，全部压气机均投入运行，出口压力较高且压力恒定，但在储能初期，储气罐中的压力较低，高压压缩空气进入储气罐时由于压差较大，高压压缩空气膨胀做功，一方面使得储气罐内空气温度升高，影响压缩空气储能能力，另一方面也导致高压压缩空气的能量损失。因此，针对压缩空气储能压气机系统存在较大能量损失的问题，尤其是在储能初期压气机系统高压压缩空气如何减少能量损失，提高电-气转换效率的问题，必须找到合理的解决方法，才能使压缩空气储能得到更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法，以解决现有技术多级压气机的压缩空气储能电站，储能初期，储气罐中的压力较低，高压压缩空气进入储气罐时由于压差较大，高压压缩空气膨胀做功，使得储气罐内空气温度升高，导致压缩空气储能能力下降的问题和高压压缩空气的能量损失的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器、至少一个低压级压气机、至少一个高压级压气机、电动机、蓄冷罐、蓄热罐、至少两个换热器、压缩机传动轴、液力耦合器、电机传动轴、储气罐及相关管道阀门，所述空气入口过滤器出口和所述低压级压气机入口相连，所述低压级压气机出口与所述换热器热侧入口连通，所述换热器热侧出口至少一个所述高压级压气机入口连通，所述高压级压气机出口与换热器热侧入口连通，所述换热器热侧出口与储气罐相连所述至少一个换热器的冷侧进口与蓄冷罐相连，冷侧出口与蓄热罐入口相连，所述电动机通过电机传动轴与液力耦合器连接，所述液力耦合器通过压缩机传动轴与所述高压级压气机连接。优选的，所述电动机为交流定速电机。优选的，所述液力耦合器为调速型液力耦合器。上述的压缩空气储能压气机系统的控制方法，包括如下步骤：压缩空气储能阶段，当：pd>(pt+pr)式中：pd为高压级压气机设计出口压力，pt为储气罐实际压力，pr为额定工况下高压级压气机至储气罐管道设计压损，启动电动机运行，调整液力耦合器勺管开度，改变液力耦合器的输出转速n，使得：式中，为转速n时高压级压气机设计出口压力，其可以表示为：式中：p0为低压级压气机入口压力，为低压级压气机在转速n时的设计压比，为高压级压气机在转速n时的设计压比,当：pd≤(pt+pr)储能结束，停运电机电动机。本专利技术的有益效果是：通过本专利技术的实施，可以在储气罐内压缩空气压力未达到额定压力前的过程中，通过液力耦合器的调速作用，降低压气机的转速，调整压气机的压比，改变压气机出口压缩空气的压力，使得压气机出口压力与储气罐压力相匹配，减少高压压缩空气能量损失，同时，由于在液力耦合器的调整下减少了压气机的输入力矩，电动机功率降低，达到提高压缩空气储能电-电转换效率的目的。附图说明图1为本专利技术系统的连接示意图；图中：1、空气入口过滤器，2、低压级压气机，3、高压级压气机，4、电动机，5、蓄冷罐，6、蓄热罐，7、换热器，8、压缩机传动轴，9、液力耦合器，10、电机传动轴，11、储气罐。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术，应理解该实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器1、至少一个低压级压气机2、至少一个高压级压气机3、电动机4、蓄冷罐5、蓄热罐6、至少两个换热器7、压缩机传动轴8、液力耦合器9、电机传动轴10、储气罐11及相关管道阀门，所述空气入口过滤器1出口和所述低压级压气机2入口相连，所述低压级压气机2出口与所述换热器7热侧入口连通，所述换热器7热侧出口至少一个所述高压级压气机3入口连通，所述高压级压气机3出口与换热器7热侧入口连通，所述换热器7热侧出口与储气罐11相连所述至少一个换热器7的冷侧进口与蓄冷罐5相连，冷侧出口与蓄热罐6入口相连，所述电动机4通过电机传动轴10与液力耦合器9连接，电动机通过电机传动轴10将电机力矩传递给液力耦合器9，所述液力耦合器9通过压缩机传动轴8与所述高压级压气机3连接，液力耦合器9通过压缩机传动轴8将力矩传递给高压级压气机3。所述电动机4为交流定速电机。所述液力耦合器9为调速型液力耦合器，所述液力耦合器9为靠液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。上述的压缩空气储能压气机系统的控制方法，包括如下步骤：压缩空气储能阶段，当：pd>(pt+pr)式中：pd为高压级压气机3设计出口压力，pt为储气罐实际压力，pr为额定工况下高压级压气机3至储气罐11管道设计压损，启动电动机4运行，调整液力耦合器9勺管开度，改变液力耦合器的输出转速n，使得：式中，为转速n时高压级压气机3设计出口压力，其可以表示为：式中：p0为低压级压气机2入口压力，为低压级压气机2在转速n时的设计压比，为高压级压气机3在转速n时的设计压比,当：pd≤(pt+pr)储能结束，停运电机电动机4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器(1)、至少一个低压级压气机(2)、至少一个高压级压气机(3)、电动机(4)、蓄冷罐(5)、蓄热罐(6)、至少两个换热器(7)、压缩机传动轴(8)、电机传动轴(10)、储气罐(11)及相关管道阀门，其特征在于：还包括液力耦合器(9)，所述空气入口过滤器(1)出口和所述低压级压气机(2)入口相连，所述低压级压气机(2)出口与所述换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口至少一个所述高压级压气机(3)入口连通，所述高压级压气机(3)出口与换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口与储气罐(11)相连所述至少一个换热器(7)的冷侧进口与蓄冷罐(5)相连，冷侧出口与蓄热罐(6)入口相连，所述电动机(4)通过电机传动轴(10)与液力耦合器(9)连接，所述液力耦合器(9)通过压缩机传动轴(8)与所述高压级压气机(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器(1)、至少一个低压级压气机(2)、至少一个高压级压气机(3)、电动机(4)、蓄冷罐(5)、蓄热罐(6)、至少两个换热器(7)、压缩机传动轴(8)、电机传动轴(10)、储气罐(11)及相关管道阀门，其特征在于：还包括液力耦合器(9)，所述空气入口过滤器(1)出口和所述低压级压气机(2)入口相连，所述低压级压气机(2)出口与所述换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口至少一个所述高压级压气机(3)入口连通，所述高压级压气机(3)出口与换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口与储气罐(11)相连所述至少一个换热器(7)的冷侧进口与蓄冷罐(5)相连，冷侧出口与蓄热罐(6)入口相连，所述电动机(4)通过电机传动轴(10)与液力耦合器(9)连接，所述液力耦合器(9)通过压缩机传动轴(8)与所述高压级压气机(3)连接。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：张世海，文贤馗，邓彤天，钟晶亮，马新惠，李盼，陈雯，吴宓，王锁斌，
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