压力与流量调节机构、压缩气体储能系统及调节方法技术方案

一种压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，包括：减压罐，用于缓冲所述高压储气罐流向第一膨胀机的气体介质；流量调节阀，用于调节所述减压罐输出的气体介质流量；流量计；控制系统，接收所述流量计的流量数据以调节所述流量调节阀的开度；第二膨胀机，所述第二膨胀机的进口端与所述高压储气罐的出口相连通，所述第二膨胀机的出口端与所述减压罐相连通；所述第二膨胀机产生的机械能用于发电和/或向所述减压罐内通入压缩气体介质。通过上述结构，实现现有技术中的压缩空气储能系统释能过程中压力与流量的控制，并回收减压过程的能量，从而减少该过程中能量损失的问题。从而减少该过程中能量损失的问题。从而减少该过程中能量损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
压力与流量调节机构、压缩气体储能系统及调节方法


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能
，具体涉及一种气体压力与流量调节机构、压缩气体储能系统能量回收方法及调节方法。

技术介绍

[0002]压缩空气储能系统应用于可再生能源、分布式能源系统，具有频繁变工况工作需求，需要对其释能过程的膨胀机的变工况运行需求进行压力与流量的调节。要求压缩气体储能系统的压力与流量调节机构可以准确地实现设计范围内，任意压力与流量的调节，同时回收减压过程中的能量，从而提高压缩空气储能系统的运行效率与变工况性能。
[0003]现有的压缩空气储能系统，例如公开号为CN215595843U的专利文件，公开了一种与燃煤发电机组集成的压缩空气储能系统，空气冷却器空气出口管道与储气室之间设置1#减压阀，组成压缩空气储能子系统；储气室出口设置减压阀，并串联一级空气加热器和二级空气加热器，进而通过第一膨胀机驱动储能系统发电机产生电能，组成上述压缩空气释能子系统。
[0004]压缩空气储能系统采用定容储气容器，在发电过程中均存在将高压空气通过节流降压达到所需要膨胀机入口压力。上述储气室通过减压阀直接通过加热器与膨胀机相连，导致储气室内的压缩空气在减压过程中难以精确控制气体的压力与流量，导致能量损失。以及，节流减压还是一个显著熵增的过程，在节流减压的过程中会浪费一部分能量，导致压缩空气储能系统能量损失的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种气体压力与流量调节机构、压缩气体储能系统能量回收方法及调节方法，以解决现有技术中的压缩空气储能系统释能过程中，储气室内的压缩空气在减压过程中气体的压力与流量难以精确控制，以及在减压过程中会造成较多能量损失的问题。为此，本专利技术提供一种压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，包括：
[0006]减压罐，与压缩空气储能系统的高压储气罐相连通，所述减压罐用于缓冲所述高压储气罐流向第一膨胀机的气体介质；
[0007]流量调节阀，设置在所述减压罐的出口位置，用于调节所述减压罐输出的气体介质流量；
[0008]流量计，设置在所述流量调节阀的介质出口位置；
[0009]控制系统，分别与所述减压罐、所述流量调节阀和所述流量计通讯相连，所述控制系统接收所述流量计的流量数据以调节所述流量调节阀的开度；
[0010]第二膨胀机，所述第二膨胀机的进口端与所述高压储气罐的出口相连通，所述第二膨胀机的出口端与所述减压罐相连通；所述第二膨胀机产生的机械能用于发电和/或向所述减压罐内通入压缩气体介质。
[0011]可选的，压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，还包括：
[0012]压缩机，所述压缩机与所述第二膨胀机传动相连，该压缩机通过所述第二膨胀机产生的机械能压缩气体介质，且所述压缩机与所述减压罐相连通，将所述压缩机产生的压缩气体介质移送至所述减压罐。
[0013]可选的，所述气体介质为空气；所述压缩机与大气环境相连通，将空气压缩并移送至所述减压罐内。
[0014]可选的，压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，还包括：
[0015]第二发电机，所述第二发电机与所述第二膨胀机相连通，所述第二膨胀机驱动所述第二发电机发电。
[0016]可选的，压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，还包括：
[0017]开关阀，所述开关阀设置在所述高压储气罐和所述减压罐之间，所述开关阀与所述控制系统通讯相连，以根据所述控制系统的控制指令调节气体进入所述减压罐的周期。
[0018]一种压缩气体储能系统，包括：
[0019]压缩气体储能系统的压力与流量调节机构；以及，
[0020]高压储气罐，用于储存高压气体介质；
[0021]换热器，与所述减压罐的出口相连通；
[0022]第一膨胀机，用于将空气的压力能转化为机械能；
[0023]第一发电机，与所述第一膨胀机传动相连。
[0024]一种压缩气体储能系统的调节方法，包括以下步骤：
[0025]S1，高压储气罐内的高压气体介质通过第二膨胀机后，进入减压罐减压；所述第二膨胀机产生的机械能用于发电和/或向所述减压罐内通入压缩气体介质；
[0026]S2，通过流量调节阀调整所述减压罐的出口开度，从而使减压后的气体介质依次进入换热器、第一膨胀机和第一发电机发电。
[0027]可选的，在步骤S2中，还包括：
[0028]通过流量计实时测量所述减压罐的出口流量，并将测量数据发送给控制系统，所述控制系统通过流量调节阀调节所述减压罐输出的气体介质流量。
[0029]可选的，在步骤S1中，还包括：通过控制系统控制位于所述高压储气罐和所述减压罐连通周期，以调节进入减压罐高压气体介质质量。
[0030]可选的，在步骤S1中，所述控制系统控制开关阀间断开关。
[0031]所述压缩空气储能系统的调节方法应用至上述压缩气体储能系统的压力与流量调节机构中。
[0032]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0033]1.本专利技术提供的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，包括：减压罐，与压缩空气储能系统的高压储气罐相连通，所述减压罐用于缓冲所述高压储气罐流向第一膨胀机的气体介质；流量调节阀，设置在所述减压罐的出口位置，用于调节所述减压罐输出的气体介质流量；流量计，设置在所述流量调节阀的介质出口位置；控制系统，分别与所述减压罐、所述流量调节阀和所述流量计通讯相连，所述控制系统接收所述流量计的流量数据以调节所述流量调节阀的开度；第二膨胀机，所述第二膨胀机的进口端与所述高压储气罐的出口相连通，所述第二膨胀机的出口端与所述减压罐相连通；所述第二膨胀机产生的机械能用于发电和/或向所述减压罐内通入压缩气体介质。
[0034]在本专利技术中，通过在高压储气罐的出口端设置第二膨胀机，该第二膨胀机可以有效地将高压储气罐内高压介质的能量加以利用，通过第二膨胀机产生的机械能从而用于发电，或者用于驱动压缩机、从而产生压缩气体介质并将其移送至所述减压罐，进而增加减压罐的储气量、增加压缩气体储能系统的整体发电量。解决了现有技术中的压缩空气储能系统在减压过程中会造成较多能量损失的问题。
[0035]另外，在本专利技术中通过减压罐、流量调节阀、流量计以及控制上述三个部件的控制系统替代现有技术中的单独节流阀，从而实现对压缩空气储能系统中的第一膨胀机进口压力的精确控制，从而解决了现有储气室通过减压阀直接通过加热器与第一膨胀机相连，导致储气室内的压缩空气在减压过程中难以精确控制气体的压力与流量，导致能量损失的问题。
[0036]2.本专利技术提供的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，还包括：压缩机，所述压缩机与所述第二膨胀机传动相连，该压缩机通过所述第二膨胀机产生的机械能压缩气体介质，且所述压缩机与所述减压罐相连通，将所述压缩机产生的压缩气体介质移送至所述减压罐。
[0037]在本专利技术中，通过第二膨胀机驱动压缩机工作，从而将大气环境中的空气压缩，进而输送至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，其特征在于，包括：减压罐(1)，与压缩空气储能系统的高压储气罐(2)相连通，所述减压罐(1)用于缓冲所述高压储气罐(2)流向第一膨胀机(3)的气体介质；流量调节阀(4)，设置在所述减压罐(1)的出口位置，用于调节所述减压罐(1)输出的气体介质流量；流量计(5)，设置在所述流量调节阀(4)的介质出口位置；控制系统(6)，分别与所述减压罐(1)、所述流量调节阀(4)和所述流量计(5)通讯相连，所述控制系统(6)接收所述流量计(5)的流量数据以调节所述流量调节阀(4)的开度；第二膨胀机(7)，所述第二膨胀机(7)的进口端与所述高压储气罐(2)的出口相连通，所述第二膨胀机(7)的出口端与所述减压罐(1)相连通；所述第二膨胀机(7)产生的机械能用于发电和/或向所述减压罐(1)内通入压缩气体介质。2.根据权利要求1所述的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，其特征在于，还包括：压缩机(8)，所述压缩机(8)与所述第二膨胀机(7)传动相连，该压缩机(8)通过所述第二膨胀机(7)产生的机械能压缩气体介质，且所述压缩机(8)与所述减压罐(1)相连通，将所述压缩机(8)产生的压缩气体介质移送至所述减压罐(1)。3.根据权利要求2所述的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，其特征在于，所述气体介质为空气；所述压缩机(8)与大气环境相连通，将空气压缩并移送至所述减压罐(1)内。4.根据权利要求1所述的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，其特征在于，还包括：第二发电机(9)，所述第二发电机(9)与所述第二膨胀机(7)相连通，所述第二膨胀机(7)驱动所述第二发电机(9)发电。5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体储能系统的压力与流量调节机构，其特征在于，还包括：开关阀(10)，所述开关阀(10)设置在所述高压储气罐(2)和所述减压罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新敬，陈海生，徐玉杰，刘畅，周学志，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：