【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压缩空气储能系统，具体涉及一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统及运行方法。
技术介绍
1、储能技术是构建新型电力系统的关键，传统储能技术包括抽水蓄能、电化学储能、飞轮储能、熔盐储热等储能技术，但受储能密度、地理位置以及使用寿命等多种因素影响，开发成本较高，而压缩空气储能是极具潜力的大规模长时储能技术。目前的压缩空气储能研究较多集中在非补燃型caes系统，但该系统存在压缩热回收困难、系统电-电效率低以及建造成本高等缺点。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于基于热力学第一及第二定律以及能量的梯级利用原则，提出了一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统及运行方法，结合以熔盐为储热介质的高温蓄热技术，既解决了绝热压缩过程压缩机出口温度过高的问题，同时也能达到较高的电-电效率，提高了系统储能效率，为电网调峰提供了又一解决方案，有较好的工业应用前景。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统，所述系统包括储能部分和释能部分，其中储能部分由双井等温压缩系统和储气系统两个子系统组成；
4、所述双井等温压缩系统包括空气压缩机1、第一压缩井2、第二压缩井3、水泵4和蓄水池5，其中，空气压缩机1空气入口与环境相通，空气压缩机1压缩空气出口与第一压缩井2压缩空气入口相连，第一压缩井2压缩空气出口与第二压缩井3压缩空气入口相连，第二压缩井3压缩空气出口与第一风门
5、储气系统包括盐穴6以及设置在盐穴6内的第一风门19及第二风门20，盐穴6空气进口和出口分别与第一风门19出口以及第二风门20入口相连；
6、释能部分包括空气-烟气换热器7、低温高压空气膨胀机8、第一发电机9、燃烧室10、高温烟气膨胀机11、第二发电机12、烟气-熔盐换热器13、低温熔盐储罐14、高温熔盐储罐15、空气-熔盐换热器16、高压空气膨胀机17、第三发电机18、第三风门21、第四风门22、第一挡板23、第二挡板24以及第三挡板25；释能部分连接方式如下：盐穴6内第一风门19及第二风门20用于控制压缩空气进出盐穴6，第二风门20出口与第三风门21及第四风门22入口相连，将压缩空气分成两路，由第三风门21控制的一路，带补燃，第三风门21出口与空气-烟气换热器7低温空气入口相连，空气-烟气换热器7低温空气出口与低温高压空气膨胀机8入口相连，低温高压空气膨胀机8拖动第一发电机9发电，低温高压空气膨胀机8出口与燃烧室10入口相连，燃烧室10出口与高温烟气膨胀机11入口相连，高温烟气膨胀机11拖动第二发电机12发电，高温烟气膨胀机11出口与第一挡板23以及第二挡板24入口相连，其中，第一挡板23出口与空气-烟气换热器7高温烟气入口相连，第二挡板24出口与烟气-熔盐换热器13烟气入口相连，烟气-熔盐换热器13熔盐进口和出口分别与低温熔盐储罐14出口和高温熔盐储罐15进口相连，烟气-熔盐换热器13烟气出口与第三挡板25入口相连，第三挡板25出口与第一挡板23均与空气-烟气换热器7高温烟气入口相连；
7、另一路压缩空气由第四风门22出口与空气-熔盐换热器16低温空气入口相连，空气-熔盐换热器16熔盐进口和出口分别与高温熔盐储罐15出口以及低温熔盐储罐14进口相连，空气-熔盐换热器16低温空气出口与高压空气膨胀机17入口相连，高压空气膨胀机17拖动第三发电机18发电。
8、释能时，盐穴6出口处第二风门20得电，释放储存的压缩空气进入系统释能部分做功发电，此时，压缩空气可被分为两路，分别进入三台膨胀机做功，根据每台膨胀机做功与否与做功量的不同，系统可分为四种运行模式。
9、2.如权利要求1所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：储能时，利用谷电驱动水泵4将蓄水池5中冷水压入第一压缩井2及第二压缩井3，用于冷却空气压缩机1压缩后的热空气，冷却后的压缩空气由第二压缩井3出口进入盐穴6储存。
10、释能时，第二风门20打开，释放的压缩空气被分成两路，一路依次经过第三风门21、空气-烟气换热器7、低温高压空气膨胀机8、燃烧室10、高温烟气膨胀机11，高温烟气膨胀机t2出口的高温烟气又被分为两路，一路经过第一挡板23后，直接进入空气-烟气换热器h1后排入大气，另一路经过第二挡板24、烟气-熔盐换热器13、第三挡板25后进入空气-烟气换热器7，并最终排入大气；另一路压缩空气经第四风门22、空气-熔盐换热器16后，进入高压空气膨胀机17做功后，排入大气。
11、所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，储能部分工作流程如下，在用电低谷时，将蓄水池5中的常温水通过水泵4压入第一压缩井2及第二压缩井3中，常温水冷却空气压缩机1压入第一步压缩井2及第二压缩井3中的压缩空气，压缩空气依次经过两级压缩井，使其在进入盐穴6时的温度维持在39℃-41℃范围内，第一风门19得电打开，第二风门20得电关闭，使压缩空气进入盐穴6并恒温保存；两个压缩井中的水由于水泵的压力存在，不断循环，使其在压缩过程中维持常温不变。
12、系统释能时，分为四种运行模式，其中，运行模式一工作流程如下：压缩空气部分通过第三风门21，之后依次通过空气-烟气换热器7、低温高压空气膨胀机8、燃烧室10、高温烟气膨胀机11、第一挡板23以及空气-烟气换热器7，排入大气；在此运行模式下，压缩空气在进入高温烟气膨胀机11前在燃烧室10中补燃加热，低温高压空气膨胀机8及高温烟气膨胀机11在达到额定功率后分别带动第一发电机9及第二发电机12，高温烟气膨胀机11排气仅用于加热低温高压空气膨胀机8入口处压缩空气；
13、运行模式二工作流程如下：压缩空气部分通过第三风门21，之后依次通过空气-烟气换热器7、低温高压空气膨胀机8、燃烧室10、高温烟气膨胀机11、第二挡板24、烟气-熔盐换热器13、第三挡板25以及空气-烟气换热器7，排入大气；在此运行模式下，压缩空气在进入高温烟气膨胀机11前在燃烧室10中补燃加热，低温高压空气膨胀机8及高温烟气膨胀机11分别带动第一发电机9及第二发电机12；与第一种运行模式相比，不同之处在于，在此种运行模式下，高温烟气膨胀机11达到额定功率，从高温烟气膨胀机11排出的烟气需进入烟气-熔盐换热器13，用于加热低温储罐14中的低温熔盐，得到的高温熔盐储存在高温熔盐储罐15中，再用于加热低温高压空气膨胀机8入口处的压缩空气，因此，低温高压空气膨胀机8未达到额定功率；
14、运行模式三工作流程如下：盐穴6中一部分压缩空气经第二风门20、第四风门22进入空气-熔盐换热器16，利用储存在高温熔盐储罐15中的高温熔盐提高其温度，在升温后进入高压空气膨胀机17，使高压空气膨胀机17达到额本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统，其特征在于：所述系统包括储能部分和释能部分，其中储能部分由双井等温压缩系统和储气系统两个子系统组成；
2.如权利要求1所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：储能时，利用谷电驱动水泵(4)将蓄水池(5)中冷水压入第一压缩井(2)及第二压缩井(3)，用于冷却空气压缩机(1)压缩后的热空气，冷却后的压缩空气由第二压缩井(3)出口进入盐穴(6)储存。
3.如权利要求2所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：储能部分工作流程如下，在用电低谷时，将蓄水池(5)中的常温水通过水泵(4)压入第一压缩井(2)及第二压缩井(3)中，常温水冷却空气压缩机(1)压入第一步压缩井(2)及第二压缩井(3)中的压缩空气，压缩空气依次经过两级压缩井，使其在进入盐穴(6)时的温度维持在39℃-41℃范围内，第一风门(19)得电打开，第二风门(20)得电关闭，使压缩空气进入盐穴(6)并恒温保存；两个压缩井中的水由于水泵的压力存在，不断循环，使其在压缩过程中维持常温不变。
4
5.如权利要求4所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：系统的四种运行模式中，运行模式四对应高电负荷需求，运行模式一和运行模式二对应中等电负荷需求，运行模式三对应低电负荷需求，运行模式二需将一部分热量存储于熔盐中，低温高压空气膨胀机(8)、高温烟气膨胀机(11)同时工作，运行模式三高压空气膨胀机(17)单独运行，运行模式四则是低温高压空气膨胀机(8)、高温烟气膨胀机(11)、高压空气膨胀机(17)同时在额定功率下运行。
6.如权利要求5所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：低温高压空气膨胀机(8)的额定功率为7395kW，高温烟气膨胀机(11)的额定功率为19300kW，高压空气膨胀机T3(17)的额定功率为4650kW；系统在运行模式二情况下工作时，低温高压空气膨胀机(8)的输出功率为5200kW。因此，四种运行模式下，运行模式四对应的输出功率最大，为31345kW；运行模式一次之，为26695kW；运行模式二再次之，为24500kW；运行模式三最小，为4650kW。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统，其特征在于：所述系统包括储能部分和释能部分，其中储能部分由双井等温压缩系统和储气系统两个子系统组成；
2.如权利要求1所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：储能时，利用谷电驱动水泵(4)将蓄水池(5)中冷水压入第一压缩井(2)及第二压缩井(3)，用于冷却空气压缩机(1)压缩后的热空气，冷却后的压缩空气由第二压缩井(3)出口进入盐穴(6)储存。
3.如权利要求2所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于：储能部分工作流程如下，在用电低谷时，将蓄水池(5)中的常温水通过水泵(4)压入第一压缩井(2)及第二压缩井(3)中，常温水冷却空气压缩机(1)压入第一步压缩井(2)及第二压缩井(3)中的压缩空气，压缩空气依次经过两级压缩井，使其在进入盐穴(6)时的温度维持在39℃-41℃范围内，第一风门(19)得电打开，第二风门(20)得电关闭，使压缩空气进入盐穴(6)并恒温保存；两个压缩井中的水由于水泵的压力存在，不断循环，使其在压缩过程中维持常温不变。
4.如权利要求2所述的一种耦合熔盐储热的补燃式压缩空气储能系统及运行方法，其特征在于：系统释能时，分为四种运行模式，其中，运行模式一工作流程如下：压缩空气部分通过第三风门(21)，之后依次通过空气-烟气换热器(7)、低温高压空气膨胀机(8)、燃烧室(10)、高温烟气膨胀机(11)、第一挡板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵朝成，刘明，倪广涛，符悦，王立元，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。