一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统的制作方法

1.本实用新型属于压缩气体储能发电技术领域，特别涉及一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统。


背景技术：

2.压缩气体储能技术是从电网吸纳用电低谷时的“过剩电能”，利用电动机驱动多级压缩机将空气压缩至高温、高压状态，完成电能到空气内能的转换。压缩过程产生的热量，通过换热器回收存储在蓄热介质中，将电能解耦为空气的压力势能与压缩热能。用电高峰时段，从储气空间的高压空气被储热系统加热后驱动透平发电机对外释放电能。
3.压缩气体储能要求机组启动时间短，响应速度快，以满足快速响应电网需求并降低运行成本。透平发电机组是压缩气体储能电站的主要设备之一，是把热能转换成机械能进行发电的能量转换装置。通常在机组首次启动或长时间停机冷态启动时，需要进行工艺管道预和透平机组预暖，以解决压缩气体储能系统的高压排气温度过冷和阀门入口气体节流后的低温冲击问题，同时降低传统冷态启动机组长时间暖机的成本。
4.然而现有的系统冷态启动时气体管道预暖和机组冲转时间和成本较高，同时具有管道预暖不足导致的透平机组高压排气温度过冷问题以及阀门入口气体节流后的低温冲击的问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提出一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统，包括第一管路和第二管路；
8.所述第一管路一端连接有储能压缩机，另一端连接有高压储气罐；
9.所述第二管路一端与高压储气罐连接，另一端连接有透平机组；
10.所述第一管路和第二管路之间还连接有预暖旁路。
11.优选地，所述第一管路上还安装有第一换热单元。
12.优选地，所述第一换热单元连接有储热单元。
13.优选地，所述储热单元还连接有第二换热单元，所述第二换热单元安装在第二管路上。
14.优选地，所述第二管路上还设置有第一阀门和第二阀门；
15.所述第一阀门和第二阀门位于第二换热单元和透平机组之间。
16.优选地，所述预暖旁路和第二管路之间的接点位于第一阀门和第二阀门之间。
17.优选地，所述预暖旁路上设置有第三阀门。
18.优选地，所述第一管路还连接有支路，所述支路位于预暖旁路与储能压缩机之间。
19.优选地，所述支路上设置有防喘阀。
20.优选地，所述储热单元包括储热罐，所述储热罐分别与第一换热单元和第二换热
单元连接。
21.本实用新型的有益效果：
22.1.本实用新型通过在第一管路和第二管路之间设置了预暖管路，实现冷态启动时气体管道预暖和机组冲转时间与成本大幅缩短，避免管道预暖不足导致的透平机组高压排气温度过冷问题以及阀门入口气体节流后的低温冲击问题；
23.2.本实用新型在压缩气体储能电站储能过程中即可开始透平发电系统的预暖和机组冲转，大幅缩短系统暖管和暖机冲转的时间；
24.3.本实用新型无需采用压缩气体储能电站的高压储气资源，节约启动成本；
25.4.本实用新型所采用预暖气源无需储热系统、换热系统投入，大大降低冷态启动预暖的工程条件；
26.5.本实用新型预暖和冲转气源为低压高温气源，冲转时不容易出现机组排气过冷的低温情况，有利于机组安全冲转和机组快速预暖。
27.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1示出了本实用新型的一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统的结构示意图；
30.图2示出了第一换热单元、储热罐和第二换热单元的连接关系图。
31.图中：1、储能压缩机；101、第一管路；102、第二管路；103、支路；2、防喘阀；3、第一换热单元；4、储热单元；5、高压储气罐；6、第二换热单元；7、第一阀门；8、第二阀门；9、透平机组；10、第三阀门；11、预暖旁路。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.本实用新型的目的在于提供一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统和方法，实现冷态启动时气体管道预暖和机组冲转时间与成本大幅缩短，避免管道预暖不足导致的透平机组高压排气温度过冷问题以及阀门入口气体节流后的低温冲击问题，具体结构如下：
34.一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统，如图1所示，其中包括第一管路101和第二管路102；第一管路101一端连接有储能压缩机1，另一端连接有高压储气罐5，第二管路
102一端与高压储气罐5连接，另一端连接有透平机组9，第一管路101和第二管路102之间还连接有预暖旁路11。
35.另外，第一管路101上还安装有第一换热单元3，同时第一换热单元3连接有储热单元4，而且储热单元4还连接有第二换热单元6，第二换热单元6安装在第二管路102上。
36.需要说明的是，在用电低谷时，储能压缩机1进行工作，往整个系统输送高温高压的气体，然后经过换热过后，高温高压气体转为低温高压气体，并存储在高压储气罐5中，然后在系统冷启动时，高压储气罐5中的低温高压气体经过热交换后变为高温高压气体，最后高温高压气体进入透平机组9做功。另外，储能压缩机1还可以输出预暖气源通过预暖旁路11提前对第二换热单元6和透平机组9之间的管路进行预热，提供透平机组9预暖所需的气体流量，气源使用时间无限制，对系统的冷启动起到辅助作用。
37.进一步地，第二管路102上还设置有第一阀门7和第二阀门8，而且第一阀门7和第二阀门8位于第二换热单元6和透平机组9之间。
38.需要说明的是，从图1中可知，第一阀门7设置于第二换热单元6出口附近，预暖旁路11出口紧靠第1阀组出口设置，以保证预暖过程中第二换热单元6和透平机组9之间的管路全部充分预暖。
39.进一步地，预暖旁路11和第二管路102之间的接点位于第一阀门7和第二阀门8之间，预暖旁路11上设置有第三阀门10。
40.需要进一步说明的是，预暖旁路11还可以实现透平机组9的冷态启动冲转检查。预暖气源来自储能压缩机1所能提供的最低压力，气源为低压高温，适合机组暖机冲转。另外，由于预暖气源由储能压缩机1实时提供，无需采用储能发电系统的高压储气资源，可保证冷态启动暖机及冲转后的储能发电容量不变。
41.另外，预暖气源的温度与储能压缩机1出口一致，无需储能发电系统的储热系统、换热系统投入，大大降低冷态启动预暖的工程条件。
42.另外，预暖和冲转气源为低压高温气源，冲转时阀门节流也不容易出现机组排气过冷的低温情况，有利于机组安全冲转。
43.另外，储能压缩机1输出气体时，存在多个接点，每个接点可以输出不同压力的高温气体，这样才能保证储能压缩机输出高温高压气体和低压高温气体。
44.进一步地，第一管路101还连接有支路103，支路103位于预暖旁路11与储能压缩机1之间，支路103上设置有防喘阀2。
45.需要说明的是，支路103和防喘阀2的作用在于给储能压缩机1排压，防止压力过大。
46.进一步地，储热单元4包括储热罐，储热罐分别与第一换热单元3和第二换热单元6连接。
47.需要说明的是，第一换热单元3和第二换热单元6一般采用换热器，通过换热器对储热罐中的介质进行换热。
48.如图2所示，换热器设置在第一管路101和第二管路102上，然后储热罐也跟换热器进行连接，这样就可以进行热交换。
49.下面对本实用新型的一种压缩气体储能透平快速冷态启动系统的运行过程进行说明：
50.预暖阶段：第一阀门7、第二阀门8和第三阀门10开启，储能压缩机1输出低压高温气体，然后低温高压气体进入预暖旁路11，最后到达第二换热单元6和透平机组9之间的管路上，进行充分预热。例如，二氧化碳液化储能发电系统冷态启动时，需在储能压缩机1储能过程完成，高压储气罐5、储热罐、第一换热单元3、第二换热单元6以及蒸发器、冷凝器等系统与设备完全投入的情况下才能进行管道预暖工作。在预暖时，储能压缩机1可以产生0.8mpa,300℃左右的连续气源，通过预暖旁路11，实现了压缩气体储能透平快速冷态启动。
51.储能阶段：第一阀门7和第二阀门8开启，第三阀门10关闭，储能压缩机1输出高温高压气体，然后经过第一换热单元3进行换热，高温高压气体变为低温高压气体存储在高压储气罐5中，然后高温能量存储在储热罐的介质中。
52.释能阶段：第一阀门7和第二阀门8开启，第三阀门10关闭，高压储气罐5中的低温高压气体进入第二换热单元6，将储热罐中的热量置换出来，重新转变为高温高压气体，然后高温高压气体进入透平机组9做功。
53.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。