【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，尤其涉及一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行方法。
技术介绍
1、能源安全与环境问题的日益严峻，使世界各国聚焦于节能减排和可再生能源的高比例接纳。可再生能源出力波动性和随机性特征显著。储能技术是解决上述问题的最佳方法之一。改善可再生能源消纳现状，对实现节能减排目标至关重要。
2、压缩空气储能技术，是一种利用压缩空气来储能的技术。目前，压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合gw级大规模电力储能的技术。其工作原理是，在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，驱动透平膨胀机发电。
3、压缩空气储能作为储能的一种重要类型，具备抽水蓄能、电化学储能等其他类型储能不具备的特有优势,有较大发展潜力。相比于抽水蓄能，压缩空气储能建设周期短、站址选择相对容易、生态环境友好性高、移民拆迁问题小；相比于目前较为成熟的锂电池储能，压缩空气储能寿命长、循环次数多、安全性好、清洁无污染、系统性能不衰减，且压缩空气储能有类似于传统火电的调频调压性能及转动惯量和短路电流支撑,有利于未来高比例新能源场景下电力系统的安全稳定运行。
4、然而，电网功率需求变化范围较大，普通透平膨胀机组所具备的运行工况无法解决此问题。作为空气压力势能和压缩热能的耦合释能单元，膨胀机在宽工况(非额定发电负荷)运行时效率变化明显。透平机械在额定设计点运行效率一般可达87％～90％，而50％发电负荷时效率降至65％～70％，30
技术实现思路
1、为此，本专利技术提出了一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行方法，还提出了一种压缩空气储能系统、一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行装置、一种计算设备和一种计算机可读存储介质，旨在至少在一定程度上解决相关技术中在电网功率需求变化范围大的情况下，透平膨胀机组运行工况窄的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提供了一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行方法，包括：
3、获取目标功率；
4、根据目标功率确定压缩空气储能系统的目标拓扑结构和目标运行模式；
5、按照目标拓扑结构和目标运行模式调整压缩空气储能系统的节流阀，以利用储气库驱动压缩空气储能系统中的透平膨胀机运行。
6、根据本专利技术的一个实施例，目标拓扑结构包括压缩空气储能系统中各节流阀的开关状态，目标运行模式包括在目标拓扑结构下压缩空气储能系统中节流阀的开度百分比；
7、按照目标拓扑结构和目标运行模式调整压缩空气储能系统的节流阀，以利用储气库驱动压缩空气储能系统中的透平膨胀机运行，包括：
8、按照各节流阀的开关状态调整压缩空气储能系统的节流阀，以调整压缩空气储能系统的结构为目标拓扑结构；
9、按照节流阀的开度百分比调整压缩空气储能系统在目标拓扑结构下节流阀的开度，以利用储气库驱动透平膨胀机按照目标运行模式运行。
10、根据本专利技术的一个实施例，压缩空气储能系统包括至少两种空气压力不同的储气库，且在不同的拓扑结构下，压缩空气储能系统利用不同的储气库驱动不同的透平膨胀机运行。
11、根据本专利技术的一个实施例，压缩空气储能系统的各拓扑结构分别对应一个功率范围，各拓扑结构对应多个运行模式，且运行模式与功率一一对应；
12、根据目标功率确定压缩空气储能系统的目标拓扑结构和目标运行模式，包括：
13、确定目标功率所属的目标功率范围，并确定目标功率范围对应的目标拓扑结构；
14、从目标拓扑结构对应的多个运行模式中确定目标功率对应的目标运行模式。
15、根据本专利技术的一个实施例，获取目标功率之前，还包括：
16、获取多个需求功率；
17、确定第一需求功率对应的第一拓扑结构，其中，第一需求功率是多个需求功率中任意一个；
18、根据第一需求功率，确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下所需的第一空气质量流量；
19、根据第一空气质量流量，确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下节流阀的开度百分比；
20、根据节流阀的开度百分比确定第一需求功率对应的运行模式，存储各需求功率与运行模式的对应关系。
21、根据本专利技术的一个实施例，根据第一需求功率，确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下所需的第一空气质量流量，包括：
22、确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下包括的透平膨胀机和透平膨胀机数量；
23、获取透平膨胀机的入口空气温度、出口空气温度和透平膨胀机数量；
24、根据第一需求功率、透平膨胀机的入口空气温度、出口空气温度和透平膨胀机数量，确定第一空气质量流量。
25、根据本专利技术的一个实施例，第一空气质量流量通过如下公式确定：
26、
27、其中，是时段t的膨胀功率，是时段t的空气质量流量，是第i级透平膨胀机的入口空气温度，是第i级透平膨胀机的出口空气温度，ne是透平膨胀机数量，rg是理想气体常数，k是空气的绝热指数。
28、根据本专利技术的一个实施例，根据第一空气质量流量，确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下节流阀的开度百分比，包括：
29、确定压缩空气储能系统在第一拓扑结构下包括的节流阀；
30、获取节流阀的来流气体温度、来流压力、阀门前后压比和节流阀直径；
31、根据第一空气质量流量、节流阀的来流气体温度、来流压力、阀门前后压比和节流阀直径，确定节流阀的开度百分比。
32、根据本专利技术的一个实施例，根据第一空气质量流量、节流阀的来流气体温度、来流压力、阀门前后压比和节流阀直径，确定节流阀的开度百分比，包括：
33、根据第一空气质量流量、节流阀的来流气体温度、来流压力和阀门前后压比，确定节流阀的有效流通面积；
34、根据节流阀的有效流通面积和节流阀直径，确定节流阀的阀门角；
35、根据所述阀门角，确定所述节流阀的开度百分比。
36、根据本专利技术的一个实施例，节流阀的有效流通面积通过如下公式确定：
37、
38、其中，qm，v是通过节流阀的空气质量流量，aeff是节流阀的有效流通面积，pup是来流压力，tup是来流气体温度，pr是节流阀的阀门前后压比，是与阀门前后压比相关的流量函数，r是通用气体常数。
39、为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提供了一种压缩空气储能系统，该系统包括控制单元、透平膨胀机、储气库和节流阀；
40、控制单元用于获取目标功率；根据目标功率确定压缩空气储能系统的目标拓扑结构和目标运行模式；按照目标拓扑结构和目标运行模式调整压缩空气储能系统的节流阀；
41、储气库用于储存空气，并在节流阀开启的情况下驱动透本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标拓扑结构包括所述压缩空气储能系统中各节流阀的开关状态，所述目标运行模式包括在所述目标拓扑结构下所述压缩空气储能系统中节流阀的开度百分比；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储能系统包括至少两种空气压力不同的储气库，且在不同的拓扑结构下，所述压缩空气储能系统利用不同的储气库驱动不同的透平膨胀机运行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储能系统的各拓扑结构分别对应一个功率范围，各拓扑结构对应多个运行模式，且运行模式与功率一一对应；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标功率之前，还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一需求功率，确定所述压缩空气储能系统在所述第一拓扑结构下所需的第一空气质量流量，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一空气质量流量通过如下公式确定：
8.根
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一空气质量流量、所述节流阀的来流气体温度、来流压力、阀门前后压比和节流阀直径，确定所述节流阀的开度百分比，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述节流阀的有效流通面积通过如下公式确定：
...【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能系统透平侧宽工况运行方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标拓扑结构包括所述压缩空气储能系统中各节流阀的开关状态，所述目标运行模式包括在所述目标拓扑结构下所述压缩空气储能系统中节流阀的开度百分比；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储能系统包括至少两种空气压力不同的储气库，且在不同的拓扑结构下，所述压缩空气储能系统利用不同的储气库驱动不同的透平膨胀机运行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储能系统的各拓扑结构分别对应一个功率范围，各拓扑结构对应多个运行模式，且运行模式与功率一一对应；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标功率之...
【专利技术属性】
技术研发人员：王忠亮，张龙，刘姿，梅生伟，李超，陈任峰，唐琳，赵方亮，汪聿为，王浩，陈来军，郑天文，谭伟，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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