【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电力系统辅助服务领域的能量存储，具体涉及联合制氢的耦合熔盐储热的补燃式等温压缩空气储能系统及其变工况运行方法，特别涉及多补气点动态调节、氢气补燃协同控制，以及中央控制系统对系统功率的实时响应调节方法。
技术介绍
1、随着风电、光伏等新能源的大规模接入，电网运行的负荷波动性和不确定性显著增加，对频率稳定性和负荷调节能力提出了更高要求。传统调频方式依赖火电机组调节，存在响应速度慢、最低出力限制和调节精度低等问题。
2、压缩空气储能(caes)因其容量大、寿命长、运行成本低的特点，成为新型储能的重要技术之一。然而，当前绝热caes系统存在调频响应速度慢、输出功率调节范围有限、部分工况下能效较低等问题。同时，氢能作为零碳能源的代表，可通过电解水在谷电时段制取，并用于高温燃烧过程。若将氢气引入caes系统中，可通过补燃进一步提升系统的输出能力与调节范围，实现多能源耦合、高效清洁的协同释能。
3、因此，亟需开发一种具备动态补气能力、联合氢气补燃、响应快速、控制精确的先进caes系统，以满足未来电网灵活调节需
【技术保护点】
1.联合制氢的耦合熔盐储热的补燃式等温压缩空气储能系统，其特征在于，包括：单级压缩机(1)、液体活塞泵(2)、水箱(3)、储气硐室(4)、第一膨胀机(5)、第二膨胀机(6)、第三膨胀机(7)、第四膨胀机(8)、第五膨胀机(9)、燃烧室(10)、第一换热器(11)、第二换热器(12)、第三换热器(13)、第四换热器(14)、第五换热器(15)、第六换热器(16)、低温熔盐储罐(17)、高温熔盐储罐(18)、电解槽(19)、直流电源系统(20)、纯水处理单元(21)、气-水分离器(22)、氢气冷却与干燥装置(23)、储氢罐(24)、氢气调压与流量控制阀组(25)、压缩空气...
【技术特征摘要】
1.联合制氢的耦合熔盐储热的补燃式等温压缩空气储能系统，其特征在于，包括：单级压缩机(1)、液体活塞泵(2)、水箱(3)、储气硐室(4)、第一膨胀机(5)、第二膨胀机(6)、第三膨胀机(7)、第四膨胀机(8)、第五膨胀机(9)、燃烧室(10)、第一换热器(11)、第二换热器(12)、第三换热器(13)、第四换热器(14)、第五换热器(15)、第六换热器(16)、低温熔盐储罐(17)、高温熔盐储罐(18)、电解槽(19)、直流电源系统(20)、纯水处理单元(21)、气-水分离器(22)、氢气冷却与干燥装置(23)、储氢罐(24)、氢气调压与流量控制阀组(25)、压缩空气调压与流量控制阀组(26)以及中央控制系统(27)；其中，第一膨胀机(5)、第二膨胀机(6)、第三膨胀机(7)、第四膨胀机(8)、第五膨胀机(9)、燃烧室(10)、第一换热器(11)、第二换热器(12)、第三换热器(13)、第四换热器(14)、第五换热器(15)、第六换热器(16)组成释能系统；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述中央控制系统(27)可基于电网频率变化实时调节补气点的启用位置与每个补气点的补气流量，实现补气位置在同一台膨胀机内部不同级段之间的动态切换，或在多台膨胀机之间进行切换；补气点的位置覆盖高压、中压和低压膨胀段，并根据频率偏移程度及系统状态，决定采用单点补气、多点同时补气或级间补气滑移控制策略，以提升系统负荷调节的连续性和响应速率。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述电解槽(19)、直流电源系统(20)、纯水处理单元(21)、气-水分离器(22)、氢气冷却与干燥装置(23)、储氢罐(24)以及氢气调压与流量控制阀组(25)组成氢气补燃模块；其中，纯水由纯水处理单元(21)处理后送入电解槽(19)，在直流电源系统(20)供电下分解为氢气与氧气，经气-水分离器(22)去除水分后，氢气进一步经过氢气冷却与干燥装置(23)降温脱湿，最终输送至储氢罐(24)中储存；系统运行时，中央控制系统(27)根据当前的输出负荷需求与频率响应要求，控制氢气调压与流量控制阀组(25)调节进入燃烧室(10)的氢气流量，结合储气硐室(4)送来的压缩空气进行无碳燃烧，以提升第三膨胀机(7)或第五膨胀机(9)的膨胀温度与功率输出，实现对输出曲线的精准控制。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述中央控制系统(27)具备基于电网频率数据驱动的动态优化模块，支持实时负荷预测、补气点调度优化及氢气用量动态决策功能；动态优化模块采集来自电网侧的频率信号、电功需求曲线及系统当前运行数据即储气压力、储热温度、当前启用的膨胀级数、氢气剩余量，计算出最优的补气点布置组合、所需空气补气流量以及燃烧氢气流量关键控制变量；响应策略自动根据频率偏移方向选择是否启用前级或后级补气点，结合预测的负荷趋势调整补气持续时间与切换顺序，实现对输出功率动态轨迹的前馈控制与闭环校正。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述低温熔盐储罐(17)、高温熔盐储罐(18)、第三换热器(13)、第五换热器(15)、第六换热器(16)和熔盐循环泵组成高温熔盐储热子系统；在热储过程时，高温烟气由第三膨胀机(7)排出，经第三换热器(13)对低温熔盐加热，升温后的熔盐由熔盐循环泵送至高温熔盐储罐(18)储存；在释能过程中，高温熔盐储罐(18)内高温熔盐分别被送入第五换热器(15)与第六换热器(16)，分别对第四膨胀机(8)与第五膨胀机(9)入口空气加热；该过程受中央控制系统(27)调度控制，中央控制系统(27)依据储热状态、熔盐温度、目标输出功率及当前运行模式，实时控制各换热器中熔盐流量，实现热量精准投放与压缩空气温度调控，从而保障多级膨胀过程中的功率稳定性与转换效率。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：系统在压缩过程采用单级压缩机(1)与两级液体活塞泵(2)串联布置的结构，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵朝成，倪广涛，刘明，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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