分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法，涉及储能技术领域。系统包括依次连接的第一级压缩机、第一空气冷却器、第二级压缩机、第二空气冷却器、第三级压缩机、第三空气冷却器、第四级压缩机和第四空气冷却器；系统还包括依次连接的第一空气回热器、第四级透平机、第二空气回热器、第三级透平机、第三空气回热器、第二级透平机、第四空气回热器、第一级透平机；系统还包括第一巷道、第二巷道、第三巷道、第四巷道以及多个蓄热罐。该系统采用了不同增压比等级的压缩机和不同膨胀比等级的透平机，可最大化提高巷道空间的储能密度；通过采用分段蓄热的方式，将压缩机产生的压缩热进行分段存储和利用，可以提高系统的发电效率。电效率。电效率。

【技术实现步骤摘要】
分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及储能
，具体而言，涉及一种分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]压缩空气储能作为一种大规模清洁物理储能技术，是当前新型储能的重点发展方向之一，如何提高压缩空气储能系统的储能密度和发电效率，是影响压缩空气储能技术推广应用的关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的包括提供了一种分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法，其能够充分利用垂直分布的地下巷道空间，最大化提高巷道空间的储能密度，提高系统的发电效率。
[0004]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种分段蓄热的压缩空气储能系统，系统包括依次连接的电动机、第一级压缩机、第一空气冷却器、第二级压缩机、第二空气冷却器、第三级压缩机、第三空气冷却器、第四级压缩机和第四空气冷却器；
[0006]系统还包括依次连接的第一空气回热器、第四级透平机、第二空气回热器、第三级透平机、第三空气回热器、第二级透平机、第四空气回热器、第一级透平机和发电机；
[0007]系统还包括分别与第一空气冷却器、第二空气冷却器、第三空气冷却器、第四空气冷却器、第一空气回热器、第二空气回热器、第三空气回热器、第四空气回热器连接的第一巷道、第二巷道、第三巷道、第四巷道；
[0008]系统还包括分别与第一空气冷却器、第四空气回热器连接的第四蓄热罐；
[0009]系统还包括分别与第一空气冷却器、第四空气回热器连接的第三蓄热罐；
[0010]系统还包括分别与第二空气冷却器、第三空气冷却器、第四空气冷却器连接的第二蓄热罐；
[0011]系统还包括分别与第二空气冷却器、第三空气冷却器、第四空气冷却器、第三空气回热器连接的第一蓄热罐。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种分段蓄热的压缩空气储能系统的控制方法，控制方法应用于前述实施方式的分段蓄热的压缩空气储能系统，控制方法包括储能控制和释能控制。
[0013]本专利技术实施例提供的分段蓄热的压缩空气储能系统及其控制方法的有益效果包括：
[0014]采用了不同增压比等级的压缩机，还采用了不同膨胀比等级的透平机，该系统可充分利用垂直分布的地下巷道空间，最大化提高巷道空间的储能密度；该系统通过采用分段蓄热的方式，将第一级压缩机产生的压缩热和其他级压缩机产生的压缩热进行分段存储
和利用，可以提高系统的发电效率。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例提供的分段蓄热的压缩空气储能系统。
[0017]图标：1
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第一级压缩机；2
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第二级压缩机；3
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第三级压缩机；4
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第四级压缩机；5
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第四级透平机；6
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第三级透平机；7
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第二级透平机；8
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第一级透平机；9
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第一空气冷却器；10
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第二空气冷却器；11
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第三空气冷却器；12
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第四空气冷却器；13
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第一空气回热器；14
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第二空气回热器；15
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第三空气回热器；16
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第四空气回热器；17
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第一阀门；18
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第二阀门；19
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第三阀门；20
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第四阀门；21
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第五阀门；22
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第六阀门；23
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第七阀门；24
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第八阀门；25
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第九阀门；26
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第十阀门；27
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第十一阀门；28
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第十二阀门；29
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第十三阀门；30
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第十四阀门；31
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第十五阀门；32
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第十六阀门；33
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第十七阀门；34
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第十八阀门；35
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第十九阀门；36
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第一蓄热罐；37
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第二蓄热罐；38
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第三蓄热罐；39
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第四蓄热罐；40
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第一巷道；41
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第二巷道；42
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第三巷道；43
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第四巷道；44
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第二十阀门；45
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电动机；46
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发电机。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例中的特征可以相互结合。
[0024]请参考图1，本实施例提供了一种分段蓄热的压缩空气储能系统，系统包括依次连接的电动机45、第一级压缩机1、第一空气冷却器9、第二级压缩机2、第二空气冷却器10、第三级压缩机3、第三空气冷却器11、第四级压缩机4和第四空气冷却器12。
[0025]系统还包括依次连接的第一空气回热器13、第四级透平机5、第二空气回热器14、第三级透平机6、第三空气回热器15、第二级透平机7、第四空气回热器16、第一级透平机8和发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分段蓄热的压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的电动机(45)、第一级压缩机(1)、第一空气冷却器(9)、第二级压缩机(2)、第二空气冷却器(10)、第三级压缩机(3)、第三空气冷却器(11)、第四级压缩机(4)和第四空气冷却器(12)；所述系统还包括依次连接的第一空气回热器(13)、第四级透平机(5)、第二空气回热器(14)、第三级透平机(6)、第三空气回热器(15)、第二级透平机(7)、第四空气回热器(16)、第一级透平机(8)和发电机(46)；所述系统还包括分别与所述第一空气冷却器(9)、所述第二空气冷却器(10)、所述第三空气冷却器(11)、所述第四空气冷却器(12)、所述第一空气回热器(13)、所述第二空气回热器(14)、所述第三空气回热器(15)、所述第四空气回热器(16)连接的第一巷道(40)、第二巷道(41)、第三巷道(42)、第四巷道(43)；所述系统还包括分别与所述第一空气冷却器(9)、所述第四空气回热器(16)连接的第四蓄热罐(39)；所述系统还包括分别与所述第一空气冷却器(9)、所述第四空气回热器(16)连接的第三蓄热罐(38)；所述系统还包括分别与所述第二空气冷却器(10)、所述第三空气冷却器(11)、所述第四空气冷却器(12)、所述第一空气回热器(13)、所述第二空气回热器(14)、所述第三空气回热器(15)连接的第二蓄热罐(37)；所述系统还包括分别与所述第二空气冷却器(10)、所述第三空气冷却器(11)、所述第四空气冷却器(12)、所述第一空气回热器(13)、所述第二空气回热器(14)、所述第三空气回热器(15)连接的第一蓄热罐(36)。2.根据权利要求1所述的分段蓄热的压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统还包括第一阀门(17)、第二阀门(18)、第三阀门(19)、第四阀门(20)、第五阀门(21)、第六阀门(22)，所述第一阀门(17)连接在所述第一空气冷却器(9)与所述第二级压缩机(2)之间，所述第二阀门(18)连接在所述第一空气冷却器(9)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间，所述第三阀门(19)连接在所述第二空气冷却器(10)与所述第三级压缩机(3)之间，所述第四阀门(20)连接在所述第二空气冷却器(10)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间，所述第五阀门(21)连接在所述第三空气冷却器(11)与所述第四级压缩机(4)之间，所述第六阀门(22)连接在所述第三空气冷却器(11)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间；所述系统还包括分别连接在所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)的入口处的第七阀门(23)、第八阀门(24)、第九阀门(25)、第十阀门(26)；所述系统还包括第十一阀门(27)、第十二阀门(28)、第十三阀门(29)、第二十阀门(44)，所述第十一阀门(27)连接在所述第一空气回热器(13)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间；所述第十二阀门(28)连接在所述第二空气回热器(14)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间；所述第十三阀门(29)连接在所述第三空气回热器(15)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间；所述第二十阀门
(44)连接在所述第四空气回热器(16)与所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)之间；所述系统还包括第十四阀门(30)、第十五阀门(31)、第十六阀门(32)，所述第十四阀门(30)连接在所述第一空气回热器(13)与所述第二蓄热罐(37)之间；所述第十五阀门(31)连接在所述第二空气回热器(14)与所述第二蓄热罐(37)之间；所述第十六阀门(32)连接在所述第三空气回热器(15)与所述第二蓄热罐(37)之间；所述系统还包括第十七阀门(33)、第十八阀门(34)、第十九阀门(35)，所述第十七阀门(33)连接在所述第四空气冷却器(12)与所述第一蓄热罐(36)之间；所述第十八阀门(34)连接在所述第三空气冷却器(11)与所述第一蓄热罐(36)之间；所述第十九阀门(35)连接在所述第二空气冷却器(10)与所述第一蓄热罐(36)之间。3.一种分段蓄热的压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1所述的分段蓄热的压缩空气储能系统，所述控制方法包括：启动所述第一级压缩机(1)，将空气压缩，在此过程中，来自所述第三蓄热罐(38)的蓄热工质与所述第一级压缩机(1)出口的空气同时进入所述第一空气冷却器(9)中进行热交换；将所述第一空气冷却器(9)出口的蓄热工质存储至所述第四蓄热罐(39)，将所述第一空气冷却器(9)出口的空气同时注入所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)，持续该过程，直至所述第一巷道(40)、所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)的空气压力由初始压力P0升至所述第一级压缩机(1)出口空气压力P1。4.根据权利要求3所述的分段蓄热的压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：启动所述第一级压缩机(1)和所述第二级压缩机(2)，将空气压缩，在此过程中，来自所述第三蓄热罐(38)的蓄热工质与所述第一级压缩机(1)出口的空气同时进入所述第一空气冷却器(9)中进行热交换；将所述第一空气冷却器(9)出口的蓄热工质存储至所述第四蓄热罐(39)；从所述第一空气冷却器(9)出口的空气进入到所述第二级压缩机(2)继续压缩，在此过程中，来自所述第一蓄热罐(36)的蓄热工质与所述第二级压缩机(2)出口的空气同时进入所述第二空气冷却器(10)中进行热交换；将所述第二空气冷却器(10)出口的蓄热工质存储至所述第二蓄热罐(37)；将所述第二空气冷却器(10)出口的空气同时注入所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)，持续该过程，直至所述第二巷道(41)、所述第三巷道(42)、所述第四巷道(43)的空气压力升至所述第二级压缩机(2)出口空气压力P2。5.根据权利要求4所述的分段蓄热的压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：启动所述第一级压缩机(1)、所述第二级压缩机(2)和所述第三级压缩机(3)，将空气压缩，在此过程中，来自所述第三蓄热罐(38)的蓄热工质与所述第一级压缩机(1)出口的空气同时进入所述第一空气冷却器(9)中进行热交换；将所述第一空气冷却器(9)出口的蓄热工质存储至所述第四蓄热罐(39)；从所述第一空气冷却器(9)出口的空气进入到所述第二级压缩机(2)继续压缩，在此过程中，来自所述第一蓄热罐(36)的蓄热工质与所述第二级压缩机(2)出口的空气同时进入
所述第二空气冷却器(10)中进行热交换；将所述第二空气冷却器(10)出口的蓄热工质存储至所述第二蓄热罐(37)；从所述第二空气冷却器(10)出口的空气进入到所述第三级压缩机(3)继续压缩，在此过程中，来自所述第一蓄热罐(36)的蓄热工质与所述第三级压缩机(3)出口的空气同时进入所述第三空气冷却器(11)中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎建，童国锋，李春筱，孙洲，郑天文，万彪，范强，赵淑敏，孙书哲，张跃，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：