【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统及其控制方法，属于压缩空气储能系统。
技术介绍
1、增加可再生能源发电量是实现构建以可再生能源发电为主体的新的电力系统的必然选择。由于可再生能源存在发电不稳定的特点，因此存在部分发出电量无法并网称为弃电的问题。如何合理利用弃电、平衡峰谷电量成为实现目标技术路径中必要解决的问题。
2、压缩空气储能系统是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，它通过在电网负荷低谷期间通过压缩机压缩空气，将多余的电能转化为压力能和热能，并在电网高负荷期间，通过膨胀机膨胀做功，驱动发电机发电。
3、由于压缩机在压缩过程中会产生大量的压缩热，从能量守恒的角度看，热能的回收利用效率很大程度影响了整个压缩空气储能系统的效率。常见的非补燃式压缩空气储能发电系统通过换热器回收压缩过程产生的热量，储存在水或其它储热介质中，在膨胀阶段通过换热器对高压空气进行加热膨胀做功。换热器换热过程存在换热温差，受限于压缩机的排气温度、换热器的结构形式以及换热器内部管道中空气的流动速度，利用液体或固体的显热效率较低，且通常来说增强换热效率会导致沿程阻力损失的增大，进而影响整套系统的经济性和效率。
技术实现思路
1、为提高压缩空气储能电站总效率，有必要改进压缩空气储能电站换热方式，提高换热效率。
2、现有常见的压缩空气储能通常采取利用电网低谷电运行8小时、在电网用电高峰期发电运行5小时的运行模式，在一天的时间内有至多11小时的时间为储
3、目的：鉴于以上技术问题中的至少一项，本专利技术提供一种储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统及其控制方法，利用无法上网销售的弃电压缩空气，通过储气室内部大空间、长时间的汽化吸热，与储换热系统配合，共同对压缩过程产生的压缩热进行回收，并在膨胀单元对压缩空气进行加热，为发电机提供高温高压的压缩空气，从而提高压缩热的回收效果及压缩空气储能电站的总效率。
4、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
5、第一方面，本专利技术提供一种储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统，包括压缩单元、储气装置、膨胀单元、储换热单元和汽化蓄热单元；
6、所述压缩单元包括热回收段压缩机、末段压缩机，用于利用谷电及无法并网的弃电产生压缩空气，位于所述储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统的开端；
7、所述储气装置用于储存压缩单元产生的压缩空气以及提供汽化蓄热的空间，位于所述压缩单元和所述膨胀单元之间；
8、所述膨胀单元包括高压段膨胀机、低压段膨胀机和发电机，所述高压段膨胀机和所述低压段膨胀机连接于所述发电机，用于利用高温高压的湿空气在峰电时膨胀驱动发电机发电，位于所述储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统的末端；
9、所述储换热单元包括压缩段气液换热器、膨胀段气液换热器、余热回收换热器、低温低压储液罐、高温低压储液罐，用于回收压缩单元热回收段压缩空气时产生的热量以及膨胀单元尾气中带有的热量并蓄热，将所蓄热量在膨胀单元低压段对空气进行加热；
10、所述汽化蓄热单元包括第一气液分离器、高压储水装置、第二气液分离器、水泵、喷淋装置，其中所述喷淋装置设置在所述储气装置内，用于在所述储气装置内部喷淋液态水吸收末段压缩机产生的热量使水汽化加湿空气，通过高压储水装置、气液分离器和水泵实现压力的平衡及水的储存和循环，并在高压段膨胀机内通过液化对空气进行加热实现热量的回收。
11、在一些实施例中，所述热回收段压缩机和压缩段气液换热器设有一个或多个，多个热回收段压缩机和压缩段气液换热器交替排布、顺次连接，以对空气进行多次压缩、冷却从而生成所述压缩空气；
12、在一些实施例中，所述膨胀段气液换热器和低压段膨胀机设有一个或多个，多个低压段膨胀机和膨胀段气液换热器交替排布、顺次连接，以对空气进行多次加热、膨胀，且所述膨胀段气液换热器和低压段膨胀机的数量相等。
13、在一些实施例中，所述热回收段压缩机的入口与大气相连，所述热回收段压缩机的出口与压缩段气液换热器的气路入口相连，压缩段气液换热器的气路出口经第一气液分离器分离后连至末段压缩机入口；
14、所述末段压缩机出口连至至少三路，其中第一路与大气连通；第二路经第三电动控制阀连至高压储水装置，用于进行压力平衡控制；第三路经第一电动控制阀连至所述储气装置的进口；
15、所述储气装置的出口一路进入所述高压段膨胀机吸气室入口，另一路进入所述高压段膨胀机中间级进行补气；
16、所述高压段膨胀机的出口连接第二气液分离器，所述第二气液分离器的气路出口连至膨胀段气液换热器的气路入口；
17、所述第二气液分离器的水路出口经水泵连至所述高压储水装置；所述高压储水装置用于储存高压水，所述高压储水装置的出口连至所述喷淋装置；
18、所述膨胀段气液换热器的气路出口一路进入所述低压段膨胀机吸气室入口，另一路进入所述低压段膨胀机中间级进行补气；
19、所述低压段膨胀机的出口连至余热回收换热器；所述余热回收换热器用于回收尾气中余热，水路入口连接至所述低温低压储液罐，回收后热水进入所述高温低压储液罐；
20、低温低压储液罐用于储存冷水，高温低压储液罐用于储存热水；所述压缩段气液换热器的水路入口连接低温低压储液罐的出口，水路出口连至高温低压储液罐；所述膨胀段气液换热器的水路入口连接高温低压储液罐的出口，水路出口连至低温低压储液罐；
21、在所述压缩单元工作时，内部冷却水进入所述压缩段气液换热器冷却高压气体后变为热水，进入高温低压储液罐储存；在所述膨胀单元工作时，内部热水进入所述膨胀段气液换热器对膨胀后气体进行加热后变为冷水，进入所述低温低压储液罐储存。
22、在一些实施例中，所述的压缩空气储能发电系统，还包括入口过滤器和入口消声器；所述热回收段压缩机的入口经入口过滤器和入口消声器与大气相连；
23、在一些实施例中，所述的压缩空气储能发电系统，还包括单向阀、第一放空控制阀和放空消声器，所述热回收段压缩机的出口经单向阀后，一路与压缩段气液换热器的气路入口相连，另一路经第一放空控制阀和放空消声器向大气放空；
24、在一些实施例中，所述的压缩空气储能发电系统，还包括排气消声器，余热回收换热器的气路出口经排气消声器将空气排入大气。
25、在一些实施例中，所述第一气液分离器的水路连通外界，用于对分离后的液体进行排空。
26、在一些实施例中，所述的压缩空气储能发电系统，还包括第一截断阀，所述末段压缩机出口的第三路经第一截断阀和第一电动控制阀连至所述储气装置的进口；
27、在一些实施例中，所述的压缩空气储能发电系统，还包括第四电动控制阀、第二截断阀、第一膨胀机进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括压缩单元、储气装置、膨胀单元、储换热单元和汽化蓄热单元；
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述热回收段压缩机(3)和压缩段气液换热器(6)设有一个或多个，多个热回收段压缩机(3)和压缩段气液换热器(6)交替排布、顺次连接，以对空气进行多次压缩、冷却从而生成所述压缩空气；
3.根据权利要求1所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，
4.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括入口过滤器(1)和入口消声器(2)；所述热回收段压缩机(3)的入口经入口过滤器(1)和入口消声器(2)与大气相连；
5.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述第一气液分离器(7)的水路连通外界，用于对分离后的液体进行排空。
6.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括第一截断阀(10)，所述末段压缩机(8)出口的第三路经第一截断阀(10)和第一电动控制阀(11)连至所述储气装置(31)的进口；
7.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述高压段膨胀机(17)和所述低压段膨胀机(22)均为能承受进气带液和液击的容积式膨胀机；
8.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括第二电动控制阀(30)，所述高压储水装置(29)的出口通过第二电动控制阀(30)连至所述喷淋装置(32)，高压水经第二电动控制阀(30)后通过所述喷淋装置(32)将水喷入所述储气装置(31)或者所述储气装置(31)的进气管道中。
9.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述压缩单元还包括第一电动机(4)和第二电动机(9)；第一电动机(4)与热回收段压缩机(3)驱动连接，第二电动机(9)与末段压缩机(8)驱动连接，所述热回收段压缩机(3)、所述末段压缩机(8)分别由第一电动机(4)、第二电动机(9)利用谷电及无法并网的弃电进行驱动，对电能进行存储。
10.权利要求1-9任一项所述的压缩空气储能发电系统的控制方法，其特征在于，所述高压储水装置(29)内压力通过所述第三电动控制阀(14)和所述第一电动控制阀(11)进行控制，从而实现液态水的稳定喷淋，控制方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种储气室内汽化蓄热的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括压缩单元、储气装置、膨胀单元、储换热单元和汽化蓄热单元；
2.根据权利要求1所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述热回收段压缩机(3)和压缩段气液换热器(6)设有一个或多个，多个热回收段压缩机(3)和压缩段气液换热器(6)交替排布、顺次连接，以对空气进行多次压缩、冷却从而生成所述压缩空气；
3.根据权利要求1所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，
4.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括入口过滤器(1)和入口消声器(2)；所述热回收段压缩机(3)的入口经入口过滤器(1)和入口消声器(2)与大气相连；
5.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述第一气液分离器(7)的水路连通外界，用于对分离后的液体进行排空。
6.根据权利要求1或3所述的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括第一截断阀(10)，所述末段压缩机(8)出口的第三路经第一截断阀(10)和第一电动控制阀(11)连至所述储气装置(31)的进口；
7.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴云，孙时中，万明忠，吴斌，李峻，李睿，朱学成，李季，宋坤林，孙宇，
申请(专利权)人：中国能源建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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