本发明专利技术公开了一种含脱水的压缩空气储能发电系统，涉及压缩空气储能发电领域。含脱水的压缩空气储能发电系统包括释能子系统和控制器；释能子系统包括脱水装置、复温装置和膨胀发电装置；从储气装置采出的工质经过脱水装置脱水后，再经复温装置升温，最后进入膨胀发电装置发电；脱水装置包括第一膨胀机和第一分离器；经过第一膨胀机后的工质包含液态工质和气态工质，液态工质经第一分离器中被分离出去，气态工质从所述第一分离器的出口流出后流入复温装置升温。本发明专利技术解决了现有技术中压缩空气储能系统中工质含水量难以控制的技术问题，具有在膨胀发电过程中工质气始终为气态的优点，提高系统的效率和安全性。
1、压缩空气发电技术是利用空气压缩能源储存技术(caes)存储低谷时的电能并在需要时释放电能，以此来实现发电并网，属于新能源发电技术。其原理大致如下：利用空气压缩机，将大自然之中的空气吸收压缩成密度高、压力大的有效资源并储存，到需要使用时再通过放气阀门和输气管道向膨胀机输送，膨胀机与发电机连接，拖动发电机转子运转而发电。
2、地下储气装置具有成本低和储量大等特点，被广泛应用于压缩空气储能系统中。自地下储层中采出的压缩空气中一般都携带有饱和水和游离水，统称为压缩空气中的水。由于压缩空气中水的存在，当工质在膨胀机内做功，温度低于水的冰点时，液态水会结冰堵塞流道，严重时损坏机械。压缩空气中水的存在还会加速对输气管道和设备的腐蚀，降低管道的输送能力和工质在膨胀机内的值。为此，现有技术不得不考虑提升整套系统的材质要求，但这种方式往往意味着高昂的成本。
3、在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中通常采用固体吸附装置或溶剂吸收装置脱除水，但是固体吸附装置设备投资费用大、耗材昂贵且再生耗热量高。溶剂吸收装置使用三甘醇作为吸附剂，三甘醇等吸收剂易被空气氧化。
4、基于此，如何提供一种含脱水的压缩空气储能发电系统，在运行过程中均不会有游离水，保证系统的稳定运行并提高压缩空气在膨胀机组内的效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
>1、本专利技术的目的在于提供一种含脱水的压缩空气储能发电系统，使其工质气(即压缩空气)在进入膨胀发电机组后始终为气态，提高系统的效率和安全性。2、为达此目的，提供了一种含脱水的压缩空气储能发电系统，包括释能子系统和控制器；所述释能子系统包括脱水装置、复温装置和膨胀发电装置；从储气装置采出的工质经过所述脱水装置脱水后，再经所述复温装置升温，最后进入所述膨胀发电装置发电；所述脱水装置包括第一膨胀机和第一分离器；经过所述第一膨胀机后的所述工质包含液态工质和气态工质，所述液态工质经所述第一分离器被分离出去，所述气态工质从所述第一分离器的出口流出后流入所述复温装置升温；所述第一膨胀机的出口设有第一温度监测装置；所述膨胀发电装置包括第二膨胀机，所述第二膨胀机的出口处设有第二温度监测装置；所述控制器控制所述第一温度监测装置的温度低于所述第二温度监测装置的温度；当所述第一温度监测装置的温度高于或等于所述第二温度监测装置的温度时，所述控制器调节所述复温装置，直到所述第一温度监测装置的温度低于所述第二温度监测装置的温度。
3、进一步地，所述脱水装置还包括第二分离器，所述第二分离器的出气口与所述第一膨胀机的进气口连通；所述从储气装置采出的工质通入所述第二分离器的进气口。
4、进一步地，所述复温装置包括第一压缩机，所述第一压缩机的进气口与所述第一分离器的出口气连通；所述第一压缩机的出气口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一压缩机的输入轴与所述第一膨胀机的输出轴连接。
5、进一步地，所述复温装置还包括第一换热器，所述第一换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第一换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一换热器的热路的热量由外部热源提供。
6、进一步地，所述复温装置还包括第一压缩机；经所述脱水装置出来的气体工质在所述复温装置中分两路，第一路经过第一阀进入所述第一压缩机，第二路经过第二阀后依次通过所述第一换热器、第三阀后进入所述第一压缩机；所述第一压缩机的进气口管路上设有压力传感器，所述控制器根据所述压力传感器的压力值控制所述第二阀的开度。
7、进一步地，所述复温装置还包括第二换热器，所述第二换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第二换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第二换热器的热路的热量由蓄冷蓄热子系统提供。
8、进一步地，所述蓄冷蓄热子系统包括蓄冷罐和蓄热罐；所述第二换热器的热路进口与所述蓄热罐的出口连通；所述第二换热器的热路出口与所述蓄冷罐的进口连通。
9、进一步地，还包括储气子系统，所述储气子系统包括储能压缩机组、第三换热器和所述储气装置，所述储能压缩机组包括至少一级第二压缩机；所述第三换热器的热路进口与所述储能压缩机组的出口连通，所述第三换热器的热路出口与所述储气装置的进口连通；所述第三换热器的冷路进口与所述蓄冷罐的出口连通；所述第三换热器的冷路出口与所述蓄热罐的进口连通。
10、进一步地，所述复温装置还包括第二换热器，所述第二换热器的冷路进口与所述第一压缩机的出口气连通，所述第二换热器的冷路出口与所述第二膨胀机的进气口连通。
11、进一步地，所述复温装置还包括第一换热器，所述第一换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第一换热器的冷路出口与所述第一压缩机的进气口连通。
12、进一步地，所述蓄冷罐的出口处管路上设置有冷水泵，所述蓄热罐的出口处管路上设置有热水泵；所述冷水泵和所述热水泵均为调频泵。
13、进一步地，所述第一换热器使用空温式汽化器。
14、进一步地，所述第一分离器和所述第二分离器均使用旋风分离器。
15、进一步地，所述控制器控制所述第一温度监测装置的温度低于所述第二温度监测装置的温度至少5摄氏度。
16、上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
17、含脱水的压缩空气储能发电系统的释能子系统包括脱水装置、复温装置和膨胀发电装置。为描述方便，释能子系统中所用到的压缩空气称为工质。工质经过脱水装置脱水后，再经复温装置升温，最后进入膨胀发电装置发电。其中脱水装置包括第一膨胀机和第一分离器。经过第一膨胀机后的工质包含液态工质和气态工质，液态工质被第一分离器分离出去，气态工质从第一分离器的出口流出后流入复温装置升温。由于工质经过第一膨胀机后温度下降，将工质中的部分饱和水变为游离水，从而降低压缩空气工质的水露点。第一膨胀机的出口有第一温度监测装置。
18、工质在复温装置中复温，工质温度始终高于其在第一膨胀机后的温度，即在水露点以上，因此工质在复温装置中以气体形式存在。膨胀发电装置包括第二膨胀机，复温后的气体工质经过第二膨胀机出现第二次温度下降，在第二膨胀机的出口设置有第二温度监测装置，当第一温度监测装置的温度值低于第二温度监测装置的温度值时，工质的水露点始终控制在第一膨胀机的出口温度，因此，工质在膨胀发电装置的出口也是气态。
19、含脱水的压缩空气储能发电系统包括控制器。控制器控制第一温度监测装置的温度低于第二温度监测装置的温度；当第一温度监测装置的温度高于或等于所述第二温度监测装置的温度时，调节所述复温装置，直到第一温度监测装置的温度低于第二温度监测装置的温度。也就是把整个工质的水露点温度维持在第一膨胀机后的工质温度。
20、基于此，含脱水的压缩空气储能发电系统通过设置脱水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括释能子系统和控制器；
2.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述脱水装置还包括第二分离器，所述第二分离器的出气口与所述第一膨胀机的进气口连通；所述从储气装置采出的工质通入所述第二分离器的进气口。
3.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置包括第一压缩机，所述第一压缩机的进气口与所述第一分离器的出口气连通；所述第一压缩机的出气口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一压缩机的输入轴与所述第一膨胀机的输出轴连接。
4.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第一换热器，所述第一换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第一换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一换热器的热路的热量由外部热源提供。
5.根据权利要求4所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第一压缩机；
6.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第二换热器，所述第二换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第二换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第二换热器的热路的热量由蓄冷蓄热子系统提供。
7.根据权利要求6所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述蓄冷蓄热子系统包括蓄冷罐和蓄热罐；
8.根据权利要求7所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，还包括储气子系统，所述储气子系统包括储能压缩机组、第三换热器和所述储气装置，所述储能压缩机组包括至少一级第二压缩机；
9.根据权利要求3所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第二换热器，所述第二换热器的冷路进口与所述第一压缩机的出口气连通，所述第二换热器的冷路出口与所述第二膨胀机的进气口连通。
10.根据权利要求9所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第一换热器，所述第一换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第一换热器的冷路出口与所述第一压缩机的进气口连通。
11.根据权利要求7所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述蓄冷罐的出口处管路上设置有冷水泵，所述蓄热罐的出口处管路上设置有热水泵；所述冷水泵和所述热水泵均为调频泵。
12.根据权利要求4或权利要求10所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述第一换热器使用空温式汽化器。
13.根据权利要求2所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述第一分离器和所述第二分离器均使用旋风分离器。
14.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述控制器控制所述第一温度监测装置的温度低于所述第二温度监测装置的温度至少5摄氏度。
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【技术特征摘要】
1.一种含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括释能子系统和控制器；
2.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述脱水装置还包括第二分离器，所述第二分离器的出气口与所述第一膨胀机的进气口连通；所述从储气装置采出的工质通入所述第二分离器的进气口。
3.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置包括第一压缩机，所述第一压缩机的进气口与所述第一分离器的出口气连通；所述第一压缩机的出气口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一压缩机的输入轴与所述第一膨胀机的输出轴连接。
4.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第一换热器，所述第一换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第一换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第一换热器的热路的热量由外部热源提供。
5.根据权利要求4所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第一压缩机；
6.根据权利要求1所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述复温装置还包括第二换热器，所述第二换热器的冷路进口与所述第一分离器的出口气连通，所述第二换热器的冷出口与所述第二膨胀机的进气口连通；所述第二换热器的热路的热量由蓄冷蓄热子系统提供。
7.根据权利要求6所述的含脱水的压缩空气储能发电系统，其特征在于，所述蓄冷蓄热...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪辉，马宏涛，付文秀，常学煜，朱阳历，陈海生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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