【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩空气储能电站，尤其是一种压缩机进气冷却系统及其优化配置方法。
技术介绍
1、风能、太阳能等可再生清洁能源发电，因受天气和日夜周期变化的影响，存在较大的随机波动性和间歇性，极易破坏电网的供需平衡。储能技术能够实现对新能源发电的调控，提高新能源消纳比例，承担电力系统调峰、填谷、储能、调频、调相和紧急事故备用的任务。
2、压缩空气储能是一种将电能转化为空气压力势能和储热介质热能进行存储，在用电高峰时又转换为电能的大型储能技术。整体系统由压缩系统、膨胀系统、换热系统、蓄热系统（非补燃系统具有）、储气系统组成。运行分为压缩储能过程和膨胀释能过程，在用电负荷低谷期间，通过压缩空气将电能存储于盐穴、矿井、硐室或其他压力容器中；在用电负荷高峰期间，释放储气库内高压气体，通过空气透平机驱动发电机发电。
3、空气压缩机是压缩空气储能电站中的重要核心设备，各段压缩机之间通过设置级间换热器将压缩过程产生的压缩热储存于蓄热系统，同时将进入下一段压缩机前的空气冷却到设定温度以维持压缩系统整体效率。
4、压缩空气储能电站压缩系统典型设计中，第一级空气压缩机进口管道设置空气过滤消音器及流量测量装置，经压缩机入口隔离门进入压缩机。空气经第一级空气压缩机压缩后顺序经过第一汽水换热器、第一冷却器、第一气液分离器后，进入第二级空气压缩机。空气经第二级空气压缩机压缩后顺序经过第二汽水换热器、第二冷却器、第二气液分离器后，进入第三级空气压缩机，最终进入储气库进行储存。在选用高压水作为蓄热介质的换热系统中，汽水换热器进行
5、压缩机入口设计温度t0作为压缩系统设计的重要参数之一，对第一级空气压缩机选型、级间换热器换热面积选择、汽水分离器的出力均具有较大影响。我国北方地区季节温差大，为满足夏季高温天气情况下各级压缩机均能在设计工况下稳定运行，在级间换热器和汽水分离器选型计算时t0一般至少应按照夏季平均温度进行设计，用以确保级间换热器有充足的换热面积、汽水分离器有足够的处理能力。然而，夏季高温时段较短（一般为6～8月），夏季平均温度相比年平均温度高约10～15℃，采用夏季平均温度作为级间换热器和汽水分离器的温度边界条件进行选型设计，将存在10～15℃的换热面积过裕量，导致初投资增加。
6、国内在压缩空气储能系统设计中，已有对压缩机入口空气进行预处理的研究。专利《一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统》（申请号：201721704616.2）中提出一种适用于电网调峰带强迫预冷的压缩空气储能系统，对4级压缩机入口空气进行冷却来减少压缩机功耗，提高压缩机效率。该专利解决了压缩机在一定环境温度波动范围内的系统稳定运行问题，但同样也存在着新增冷却装置设计边界如何选取的问题，具有一定的局限性。专利《全天候压缩机入口定参数运行的压缩空气储能系统及方法》（申请号：202310277355.4）中提出了一种适用于全天候压缩机入口压缩空气储能系统，压缩机入口设置预冷装置、深冷装置及回热系统，保证了系统的定参数运行，提高了系统稳定性，保证压缩机始终处于高效率。但该系统设计较复杂，增加的附属设备较多，当在环境温度波动偏离设计温度较小时，预处理系统需在较低负荷下运行，影响预处理系统整体效率。另外回热系统的设计虽满足了冬季工况压缩机入口空气温度低的问题，但也带来压缩机功耗增加的问题。
7、目前，对于压缩空气储能电站而言，提高压缩系统在宽温度区间的高效运行是重点。往往需要牺牲经济性来实现，因此，用于压缩空气储能电站的压缩机进气冷却系统及优化配置方法是很有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种压缩机进气冷却系统及其优化配置方法，能够有效降低压缩机进气温度，解决中级间换热器和汽水分离器选型裕量过大和第一级压缩机入口气温选择困难的不足。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种压缩机进气冷却系统，压缩机进气冷却系统设置在所述过滤器与第一段压缩机之间，包括三段冷却装置及其阀门组；
4、所述冷却装置包括依次设置的第一段制冷装置、第二段制冷装置和第三段制冷装置；
5、所述阀门组包括设置在过滤器与第一段制冷装置之间的第一阀门、设置在第一段制冷装置与第二段制冷装置之间的第二阀门、设置在第二段制冷装置与第三段制冷装置之间的第三阀门、设置在第三段制冷装置与第一段压缩机之间的第四阀门、设置在过滤器与第一段压缩机之间的第五阀门、设置在第一段制冷装置与第一段压缩机之间的第六阀门和设置在第二段制冷装置与第一段压缩机之间的第七阀门。
6、一种压缩机进气冷却系统的优化配置方法，包括以下步骤：
7、s1、当环境温度高于年平均温度时，开启压缩机进气冷却系统，降低进入压缩机的气体温度，使压缩机及后续设备运行在额定设计工况，保持最佳工作状态；
8、s2、阀门组联动应对气温不同波动幅度下对第一段压缩机进口气温的调节。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：s2包括以下步骤：
10、s21、环境温度高于年平均温度1～5℃，第一阀门开启、第二阀门关闭、第三阀门关闭、第四阀门关闭、第五阀门关闭、第六阀门开启、第七阀门关闭，第一段冷却装置投入运行；
11、s22、环境温度高于年平均温度5～10℃，第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门关闭、第四阀门关闭、第五阀门关闭、第六阀门关闭、第七阀门开启，第一段冷却装置、第二段冷却装置投入运行；
12、s23、环境温度高于年平均温度10～15℃，第一阀门开启、第二阀门开启、第三阀门开启、第四阀门开启、第五阀门关闭、第六阀门关闭、第七阀门关闭，第一段冷却装置、第二段冷却装置、第三段冷却装置投入运行。
13、由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：
14、1、本专利技术通过在压缩储能系统的第一级压缩机入口增加进气冷却系统，使压缩机、级间换热器、汽水分离器选型时以持续时间较长的年平均温度作为边界条件，减小了级间换热器换热面积裕量和汽水分离器的处理能力。
15、2、本专利技术通过第一级压缩机入口冷却系统阀门组的配置，实现了在不同程度高温条件，使压缩机、级间换热器、冷却器、汽水分离器长期稳定运行在设计工况。
16、3、本专利技术解决了夏季高温工况下，第一级压缩机偏离设计工况较远，效率较低导致的功耗增加问题。
17、4、本专利技术充分考虑压缩空气储能电站的运行特性，冷却装置采用电力压缩机配合制冷剂直接冷却方式，消纳低谷电能来提高电站整体运行效率，降低电站运维成本。
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1.一种压缩机进气冷却系统，其特征在于：压缩机进气冷却系统设置在所述过滤器（8）与第一段压缩机（9）之间，包括三段冷却装置及其阀门组；
2.一种压缩机进气冷却系统的优化配置方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的压缩机进气冷却系统，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的压缩机进气冷却系统的优化配置方法，其特征在于：S2包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种压缩机进气冷却系统，其特征在于：压缩机进气冷却系统设置在所述过滤器（8）与第一段压缩机（9）之间，包括三段冷却装置及其阀门组；
2.一种压缩机进气冷却系统的优化...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦达飞，李海路，高立江，李智，李双江，江松，武洋，史志杰，
申请(专利权)人：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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