一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，它包括：步骤1、采集储气罐空气压力、储气罐空气温度、气罐出口空气流量和当前发电功率值；步骤2、确定储气罐最低允许温度Ts；步骤3、计算储气罐内压缩空气质量；步骤4、计算储气罐剩余发电时间；步骤5、根据储气罐剩余发电时间和膨胀机发电功率计算储气罐剩余发电电量；解决了现有技术无法根据储气罐限制温度计算剩余发电时间，更无法掌握受温度限制的剩余发电电量，不利于提前根据发电能力进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法


[0001]本专利技术属于压缩空气储能
，尤其涉及一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着能源的清洁低碳化进程不断加快，风力发电、光伏发电等新能源发电装机规模越来越大。但是，新能源出力具有较强的间歇性、波动性和随机性等特点，导致电网调峰调频问题突出，影响电网的电能质量与运行的安全稳定性，而大规模电力储能技术解决上述问题的有效途径之一。其中，压缩空气储能系统对环境友好，具有储能容量大、污染小、具备转动惯量，存储周期长等优点，被认为最具有发展前景的大规模清洁电力储能技术之一。
[0003]压缩空气储能系统，包含储能耗电系统和释能发电系统，储能阶段利用电能驱动压缩机压缩空气，将电能转化为压力势能，待释能阶段利用存储起来的高压压缩空气驱动透平做功进行发电，且压缩空气储能系统的储能阶段和释能阶段不能同时进行。因此，释能阶段的可用做功介质(即储气罐中剩余储气)是有限的，其发电时间受限于储气罐储气能量，同时随着储气罐内做功空气流出，储气罐气体扩容后温度单调下降，如温度达到机组运行中的储气罐温度限制、储气罐设计的最低允许温度，储气罐到换热器之间管材设计的最低允许温度之一都将造成机组停止发电运行。目前压缩空气储能系统仅有储气罐温度和压力的监视，现有技术无法根据储气罐限制温度计算剩余发电时间，更无法掌握受温度限制的剩余发电电量，不利于提前根据发电能力进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，以解决现有技术无法根据储气罐限制温度计算剩余发电时间，更无法掌握受温度限制的剩余发电电量，不利于提前根据发电能力进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，它包括：
[0007]步骤1、采集储气罐空气压力、储气罐空气温度、气罐出口空气流量和当前发电功率值；
[0008]步骤2、确定储气罐最低允许温度Ts；
[0009]步骤3、计算储气罐内压缩空气质量；
[0010]步骤4、计算储气罐剩余发电时间；
[0011]步骤5、根据储气罐剩余发电时间和膨胀机发电功率计算储气罐剩余发电电量。
[0012]储气罐空气温度测量方法为：如储气罐为1个，则空气温度测量不少于3个点，分别位于覆盖储气罐的底部、中部和上部，最终取数学平均值；如储气罐为一个以上，则每个储气罐都设置有空气温度测量点，最终取数学平均值；度采用接触式PT100热电阻温度传感
器，探头垂直深入储气罐直径1/3处。
[0013]储气罐空气压力和空气密度测量方法为：如储气罐为1个，则测量点在储气罐管道出口处；如储气罐为一个以上，则每个储气罐都设置有测量点，最终取数学平均值；压力采用电阻应变式压力传感器，流量测量采用插入式涡街气体流量传感器，安装在管道的直管段。
[0014]确定储气罐最低允许温度Ts的确定方法为：根据机组运行中的储气罐温度限制T1，储气罐设计的最低允许温度T2，储气罐到换热器之间的管材设计的运行最低允许温度T3，得到储气罐最低允许温度Ts＝max(T1,T2,T3)；
[0015]机组运行中的储气罐温度限制T1的确定方法：储气罐和蓄热罐初始状态均为设计的满状态，在此基础上额定工况运行，最终因机组运行条件不满足而停机时储气罐的温度为机组运行中的储气罐温度限制T1。
[0016]储气罐内压缩空气质量的确定方法为：
[0017]Qu＝(Pg*V*M)/(8.314*(273.15+Tg))
[0018]Qu为储气罐内压缩空气质量；
[0019]V为储气罐容积；
[0020]M为气体摩尔质量。
[0021]计算储气罐剩余发电时间的方法为：
[0022]根据公式：
[0023]dT/dt＝Tg*(γ
‑
1)*m/Qu
‑
h*A*(Tg
‑
Tam)/(Qu*Cv)
[0024]h为环境与储气罐外壁面的传热系数；
[0025]A为储气罐表面积；
[0026]Tam为环境温度；
[0027]Cv为储气罐内气体定容比热容；
[0028]γ为Cp/Cv,
[0029]上式可简化为
[0030]dT/dt＝Tg*(γ
‑
1)*m/Qu
[0031]得储气罐温度实时下降速率dT/dt；
[0032]由储气罐最低允许温度Ts，得出储气罐剩余发电时间计算公式：
[0033]tu＝Qu*(Tg
‑
Ts)/((273.15+Tg)*m*(γ
‑
1))
[0034]tu为储气罐剩余发电时间。
[0035]根据储气罐剩余发电时间和膨胀机发电功率计算储气罐剩余发电电量的方法为：
[0036]Apu＝tu*Wn
[0037]Apu为储气罐剩余发电电量；tu为储气罐剩余发电时间；Wn为当前发电功率值。
[0038]本专利技术有益效果：
[0039]本专利技术通过选取机组运行中的储气罐温度限制、储气罐设计的最低允许温度、储气罐到换热器之间管材设计的最低允许温度中的最大值作为限制条件，在储能发电系统运行中监测储气罐温度参数，并通过推导出的公式，实时计算受温度限制的膨胀发电系统剩余发电时间，根据当前发电功率计算出发电系统剩余发电电量，提前根据发电能力预测进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。
[0040]本专利技术优点：
[0041]揭示了储气罐温度参数与膨胀发电系统剩余发电时间和剩余发电电量的关系，实时计算储气罐可发电的时间和电量，让膨胀发电机发电能力可测可观。
[0042]根据机组发电剩余出力情况和运行时间，提前有序安排机组运行操作。
[0043]提供充足的电网运行方式处理时间，防止突减负荷对电网冲击的影响。
[0044]解决了现有技术无法根据储气罐限制温度计算剩余发电时间，更无法掌握受温度限制的剩余发电电量，不利于提前根据发电能力进行相关机组运行操作及电网运行方式安排。
附图说明
[0045]图1为本专利技术流程示意图；
[0046]图2为本专利技术硬件系统组成示意图。
具体实施方式
[0047]本专利技术压缩空气储能系统膨胀发电见图1，包括：储气罐(1)，进气调节阀(2)，多级膨胀机(3)，发电机(4)，蓄热罐(5)，热泵(6)，多级换热器(7)，蓄冷罐(8)。储气罐1储存高压压缩空气，经管道连接至首级换热器701加热后，至多级膨胀机的首级膨胀机301，压缩空气做功后从首级膨胀机301排出，经第二级加热器加热后进入第二级膨胀机，依此类推，直至从末级膨胀机303排出。蓄热罐5通过换热介质储存热量，经热泵6加压后分别进入各级换热器加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，它包括：步骤1、采集储气罐空气压力、储气罐空气温度、气罐出口空气流量和当前发电功率值；步骤2、确定储气罐最低允许温度Ts；步骤3、计算储气罐内压缩空气质量；步骤4、计算储气罐剩余发电时间；步骤5、根据储气罐剩余发电时间和膨胀机发电功率计算储气罐剩余发电电量。2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，其特征在于：储气罐空气温度测量方法为：如储气罐为1个，则空气温度测量不少于3个点，分别位于覆盖储气罐的底部、中部和上部，最终取数学平均值；如储气罐为一个以上，则每个储气罐都设置有空气温度测量点，最终取数学平均值；度采用接触式PT100热电阻温度传感器，探头垂直深入储气罐直径1/3处。3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，其特征在于：储气罐空气压力和空气密度测量方法为：如储气罐为1个，则测量点在储气罐管道出口处；如储气罐为一个以上，则每个储气罐都设置有测量点，最终取数学平均值；压力采用电阻应变式压力传感器，流量测量采用插入式涡街气体流量传感器，安装在管道的直管段。4.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，其特征在于：确定储气罐最低允许温度Ts的确定方法为：根据机组运行中的储气罐温度限制T1，储气罐设计的最低允许温度T2，储气罐到换热器之间的管材设计的运行最低允许温度T3，得到储气罐最低允许温度Ts＝max(T1,T2,T3)。5.根据权利要求4所述的一种压缩空气储能系统温度限制出力预测方法，其特征在于：机组运行中的储气罐温度限制T1的确定方...

【专利技术属性】
技术研发人员：文贤馗，杨大慧，钟晶亮，冯庭勇，邓彤天，周科，李翔，张世海，王文强，王锁斌，姜延灿，李枝林，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：