压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术公开一种压缩空气储能系统，包括：压缩机系统单元，对空气进行压缩；储气库单元，接收并存储从压缩机系统单元提供的压缩的空气，并将存储的压缩的空气提供到膨胀机系统单元以允许膨胀机系统单元使用提供的压缩的空气做功；储热系统单元，接收并存储来自压缩机系统单元的热，并在膨胀机系统单元(700)使用提供的压缩的空气做功时将存储的热提供到膨胀机系统单元。根据本发明专利技术的压缩空气储能系统可以实现稳定高效的变背压压缩过程以及较高的系统效率。的系统效率。的系统效率。

【技术实现步骤摘要】
压缩空气储能系统


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能(CAES，Compressed Air Energy Storage)系统。

技术介绍

[0002]压缩空气储能是大规模长时储能的主要储能方式之一。随着光伏风电的装机容量快速增涨，电网对大规模长时储能的需求，尤其是对百万兆瓦级以上的压缩空气储能需求也快速增长。可靠，经济，高效是压缩空气储能系统的重要指标。
[0003]在向气库储气的空气压缩过程中，气库的压力从最小储气压力逐步增加，最后达到最大储气压力，压缩过程结束。在这个过程中，压缩机的出口压力等于气库的压力。所以压缩机在工作过程中一直处于变背压状态。如何实现可靠，经济，高效的变背压压缩储能是压缩空气储能系统设计需要解决的重要课题之一。
[0004]目前，针对气库的变压过程，一般采用的是多段压缩组合的方式。压缩过程由n段串联实现，前n
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1段压缩过程为稳定工况的压缩过程，最后一段(n)为变工况压缩。变工况主要靠采用变频电机改变压缩机转速来实现。这种变工况的过程需要额外的变频设备，且难以实现较高的压缩效率和系统效率。

技术实现思路

[0005]为了解决上述和/或其他技术问题，本专利技术提出了一种压缩空气储能系统。
[0006]根据示例性实施例，一种压缩空气储能系统包括：压缩机系统单元，对空气进行压缩；储气库单元，接收并存储从压缩机系统单元提供的压缩的空气，并将存储的压缩的空气提供到膨胀机系统单元以允许膨胀机系统单元使用提供的压缩的空气做功；储热系统单元，接收并存储来自压缩机系统单元的热，并在膨胀机系统单元使用提供的压缩的空气做功时将存储的热提供到膨胀机系统单元。
[0007]压缩机系统单元包括：压缩机，对空气进行压缩以得到压缩的空气；压缩机换热器，与经压缩机压缩的空气换热，并将交换的热提供到储热系统单元，其中，压缩机系统单元将经换热的压缩的空气提供到储气库单元。
[0008]压缩机系统单元包括：驱动器，驱动压缩机运行以对空气进行压缩。
[0009]压缩机包括级联型压缩机，压缩机换热器包括连接到级联型压缩机的级间冷却换热系统。
[0010]压缩机包括变工况压缩机，所述压缩空气储能系统包括：变工况压缩机控制系统，根据储气库单元中存储的空气的压强的增加控制变工况压缩机的进口导叶的开度的增加。
[0011]变工况压缩机控制系统接收并根据指示储气库单元中存储的空气的压强的压强感测信号确定储气库单元中存储的空气的压强。
[0012]所述压缩空气储能系统包括：换热及辅助控制系统，控制储热系统单元接收并存储根据变工况压缩机的进口导叶的开度的增加导致的变化的来自压缩机换热器的交换的热。
[0013]所述压缩空气储能系统还包括：膨胀机系统单元，接收从储气库单元提供的压缩的空气和从储热系统单元提供的热并做功。
[0014]膨胀机系统单元包括：膨胀机换热器，接收并使用从储热系统单元提供的热加热从储气库单元提供的压缩的空气；膨胀机，接收并使用加热的压缩的空气做功。
[0015]膨胀机系统单元包括：发电机，将膨胀机所做的功转换为电能。
[0016]所述压缩空气储能系统包括：膨胀机控制系统，控制膨胀机换热器接收并使用从储热系统单元提供的热将从储气库单元提供的压缩的空气加热到指定温度。
[0017]本专利技术采用了基于可调进口导叶的变工况压缩机系统，并且辅以与之相配的变工况的换热储热系统，通过系统集成控制，实现稳定高效的变背压压缩过程以及较高的系统效率。
附图说明
[0018]下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中：
[0019]图1是示出根据示例性实施例的压缩空气储能系统的示意图。
[0020]图2是示出根据示例性实施例的压缩空气储能系统的示意图。
[0021]图3是示出根据示例性实施例的一体化控制平台的示意图。
[0022]其中，附图标记如下：
[0023]100、压缩机系统单元
[0024]300、储气库单元
[0025]500、储热系统单元
[0026]700、膨胀机系统单元
[0027]110、压缩机
[0028]130、压缩机换热器
[0029]150、电机
[0030]710、膨胀机
[0031]730、膨胀机换热器
[0032]750、发电机
[0033]900、一体化控制平台
[0034]910、变工况压缩机控制系统
[0035]950、换热及辅助控制系统
[0036]970、膨胀机控制系统
[0037]990、励磁系统
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术进一步详细说明。
[0039]图1是示出根据示例性实施例的压缩空气储能系统的示意图。图2是示出根据示例性实施例的压缩空气储能系统的示意图。如图1中所示，根据示例性实施例的压缩空气储能
系统可以包括压缩机系统单元100、储气库单元300和储热系统单元500。
[0040]压缩机系统单元100可以对空气进行压缩。如图2中所示，压缩机系统单元100可以包括压缩机110和压缩机换热器130。压缩机110可以对空气进行压缩以得到压缩的空气。压缩机换热器130可以与经压缩机(110)压缩的空气进行换热，从而将压缩机110压缩的空气的温度降低至期望的温度，例如，降低至储气库单元300存储压缩的空气所需的温度。这将在下文进行更详细地描述。
[0041]根据一个示例性实施例，压缩机110可以包括一台或者多台带有可调进口导叶的齿轮式离心压缩机。压缩机110还可以根据设计要求而包括其它形式的压缩机，如往复式压缩机。如此，一台或者多台带有可调进口导叶的齿轮式离心压缩机可以与例如往复式压缩机的其他形式的压缩机进行组合，以实现高压大流量低成本设计目标。在可选的示例性实施例中，压缩机110可以包括具有n个级的级联型压缩机。对应地，压缩机换热器130可以包括连接到级联型压缩机的级间冷却换热系统。
[0042]在前面的示例性实施例提到的带有可调进口导叶的齿轮式离心压缩机可以是变工况压缩机的一种示例性实现方式。对应地，与带有可调进口导叶的齿轮式离心压缩机连接的级间冷却换热系统可以是变工况压缩机换热器的一种示例性实现方式。在本专利技术中，可以根据储气库单元300中存储的空气的压强(背压)的增加控制变工况压缩机的工况，例如，控制进口导叶的开度的增加。此外，还可以控制诸如变工况压缩机输出或提供的压缩的空气的流量、变工况压缩机的运行或输出功率等工况，以满足将变工况压缩机提供的压缩的空气提供到并存储在储气库单元300中的需求。上面提到的这些对于压缩机110的工况的控制可以由包括在一体化控制平台900中的变工况压缩机控制系统910实现。
[0043]根据示例性实施例，压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩空气储能系统包括：压缩机系统单元(100)，对空气进行压缩；储气库单元(300)，接收并存储从压缩机系统单元(100)提供的压缩的空气，并将存储的压缩的空气提供到膨胀机系统单元(700)以允许膨胀机系统单元(700)使用提供的压缩的空气做功；储热系统单元(500)，接收并存储来自压缩机系统单元(100)的热，并在膨胀机系统单元(700)使用提供的压缩的空气做功时将存储的热提供到膨胀机系统单元(700)。2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，压缩机系统单元(100)包括：压缩机(110)，对空气进行压缩以得到压缩的空气；压缩机换热器(130)，与经压缩机(110)压缩的空气换热，并将交换的热提供到储热系统单元(500)，其中，压缩机系统单元(100)将经换热的压缩的空气提供到储气库单元(300)。3.根据权利要求2所述的压缩空气储能系统，其特征在于，压缩机系统单元(100)包括：驱动器(150)，驱动压缩机(110)运行以对空气进行压缩。4.如权利要求2所述的压缩空气储能系统，其特征在于，压缩机(110)包括级联型压缩机，压缩机换热器(130)包括连接到级联型压缩机的级间冷却换热系统。5.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，压缩机(110)包括变工况压缩机，所述压缩空气储能系统包括：变工况压缩机控制系统(910)，根据储气库单元(300)中存储的空气的压强的增加控制变工况压缩机的进口导叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：段瑞春，闵作兴，彭德彧，鲁庆华，孔轶华，
申请(专利权)人：西门子能源深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：