[发明专利]一种基于压缩热的压缩空气储能系统、方法、设备及介质

说明书

本发明涉及压缩空气储能技术领域，尤其涉及一种基于压缩热的压缩空气储能系统、方法、设备及介质，包括依次连接的多级串联的压缩机、储气罐和多级串联的透平，各级压缩机出口均连接有冷却换热器，各级冷却换热器出口通过压缩侧冷却换热器出口关断阀连接热罐，把压缩热量存在热罐以供透平再利用；加热换热器设于相邻两级透平之间且设于各级透平进口处，各级加热换热器的出口通过透平侧加热换热器出口关断阀连接所述冷罐，蓄热媒介把热量传给透平侧空气后，返回冷罐供压缩机中间冷却用。本发明通过设置串并联关断空气阀以及取消第一级透平的加热换热器，实现了在提高系统效率、降低投资成本的同时，有效增加了压缩空气与热罐蓄热介质换热量。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能技术领域，尤其涉及一种基于压缩热的压缩空气储能系统、方法、设备及介质。

背景技术

压缩空气储能是一种新型蓄能蓄电技术，其是以压缩机和透平作为机械能和压力能转化的设备，采用压缩充气–放气发电实现能量转换；国外最早采用压缩空气系统较简单，压缩过程产生的热量不回收，使得能量大量损失到环境中，因此储能转换效率只有20％～30％左右。

为了回收压缩过程中产生的热量，现有的压缩空气改进系统设置了冷罐和热罐2个蓄热装置，并且将压缩机和透平分级串联，在每级压缩机之后设置冷却换热器，每级透平之前设置加热换热器，在压缩储能阶段，从冷罐送出的蓄热媒介吸收压缩机的热量，降低下一级压缩机的压缩功率，并回收本级的压缩热量至热罐储存。在释放压缩空气发电阶段，从热罐送出的蓄热媒介加热进入透平之前的压缩空气，可以使透平输出更大的功率，总体上提高系统的储能转换效率，通过理论分析，带蓄热和回热的改进系统虽然大幅度提高了储能转换效率，效率可提高至50％～70％，但是使得系统变得复杂，也提高了硬件成本，同时由于设置了多级换热器，换热器流动阻力会带来额外的损耗，导致系统经济性变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压缩热的压缩空气储能系统、方法、设备及介质，能够解决现有的压缩空气系统较复杂、投资成本高，且压缩产生的热量利用率偏低的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于压缩热的压缩空气储能系统、方法、设备及介质。

第一方面，本发明提供了一种基于压缩热的压缩空气储能系统，所述系统包括：依次连接的多级串联的压缩机、储气罐和多级串联的透平，各级压缩机的出气口均连接有冷却换热器，各级冷却换热器的出口通过压缩侧冷却换热器出口关断阀连接热罐；相邻两级透平之间设有加热换热器，各级加热换热器的出口通过透平侧加热换热器出口关断阀连接所述冷罐；

多级串联的压缩机，用于对输入的空气进行多级加压，并将最后一级压缩机出口的压缩空气送入所述储气罐；

所述冷却换热器，用于吸收各级压缩机出口空气的热量，并将所述热量送入所述热罐存储；

所述储气罐，用于存储经各级压缩机加压后的压缩空气，并将所述压缩空气送入多级串联的透平进行多级做功，将最后一级透平出口的空气排出系统；

所述加热换热器设于各级透平进口处，所述加热换热器用于提高各级透平进口的压缩空气温度，增加空气在透平中的输出功。

在进一步的实施方案中，所述压缩侧冷却换热器出口关断阀包括设置在各级冷却换热器出口与热罐之间的压缩侧媒介并联出口关断阀以及设置在相邻两级所述冷却换热器出口之间的压缩侧媒介串联出口关断阀；

所述压缩侧媒介并联出口关断阀，用于在所述冷罐内的蓄热媒介温度超过预设的媒介温度冷却阈值范围时，控制各级所述冷却换热器以并联的方式运行；

所述压缩侧媒介串联出口关断阀，用于在所述冷罐内的蓄热媒介温度处于预设的媒介温度冷却阈值范围时，控制单级或若干级所述冷却换热器以串联的方式运行。