[发明专利]一种空气透平发电系统及其气流量调节方法

说明书

本公开提供了一种空气透平发电系统及其气流量调节方法，空气透平发电系统包括：气源，用于释放压缩气体；空气透平，与气源相连接，用于利用气源释放的压缩气体膨胀做功；气流调节装置，设置于空气透平的进气口，气流调节装置包括可转导叶，可转导叶用于控制进入空气透平的气流量；发电机，与空气透平相连接，用于利用空气透平的膨胀做功发电。本公开提供的空气透平发电系统利用可转导叶对进入空气透平的气流量进行调节，可使空气透平级叶片的气流角与流量相匹配，在负荷变化时始终保持较高的通流效率。且相比于现有技术中的阀门节流调节方式，具有较高的负荷调节灵敏度。

技术领域

本公开涉及压缩气体储能技术领域，尤其涉及一种空气透平发电系统及其气流量调节方法。

背景技术

压缩气体储能是一种电能存储技术。在电网负荷低谷期，用电能将空气压缩并存储到盐穴、矿井、储气罐等大容量密闭空间中，在电网负荷高峰期，释放压缩气体进入空气透平膨胀做功，带动发电机发电，从而实现电网削峰填谷，提升电网对新能源的消纳能力。

储存压缩气体的密闭空间是一个固定容积系统。如果储气容积有限，那么在压缩气体释放过程中，随着空气的流出，储气压力将逐渐降低、系统总焓降将逐渐减小。为了维持足够的功率输出，空气透平系统需要不断调整进气流量，在较宽的负荷、流量范围内变工况运行。常规空气透平发电系统采用节流调节的配气方式，通过调整阀门开度来实现进气流量的增减。当阀门全开时，进气压损最小，系统具有较高发电效率；当阀门部分开启时，系统发电效率因进气节流损失而降低，且阀门开度越小、节流损失越大。因此，针对储气容积有限的压缩气体储能系统，解决空气透平在负荷变化时因进气节流损失造成发电效率降低的问题，是实现该系统在较宽负荷范围内高效运行的关键课题。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种空气透平发电系统及其气流量调节方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种空气透平发电系统，包括：

气源，用于释放压缩气体；

空气透平，与气源相连接，用于利用气源释放的压缩气体膨胀做功；

气流调节装置，设置于空气透平的进气口，气流调节装置包括可转导叶，可转导叶用于控制进入空气透平的气流量；

发电机，与空气透平相连接，用于利用空气透平的膨胀做功发电。

可选地，空气透平发电系统还包括：

换热器，设置于气源与空气透平之间，用于将气源释放的压缩气体加热至预设温度。

可选地，空气透平发电系统还包括：

进气调节阀，设置于换热器与空气透平之间，用于调节空气透平的进气量。

可选地，空气透平包括转子，转子通过联轴器或变速箱与发电机相连接。

可选地，空气透平包括M个气缸，每一个气缸中均设置有一个转子，其中，M≥1；

当M≥2时，所有气缸中的转子的布置方式包括同轴布置或非同轴布置。

可选地，空气透平采用非再热系统或多次再热系统。

可选地，气流调节装置还包括转动部件，可转导叶设置于转动部件上，利用转动部件控制所有可转导叶的转动角度。

可选地，可转导叶与空气透平的进气口所在的平面相平行时进入空气透平的气流量小于可转导叶与空气透平的进气口所在的平面相垂直时进入空气透平的气流量。

可选地，进入空气透平的压缩气体经膨胀做功后排入大气。

根据本公开的第二个方面，提供了一种如上的空气透平发电系统的气流量的调节方法，包括：

将进气调节阀调至全开状态；