一种用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置

本发明涉及发电装置，具体涉及一种用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置。

背景技术：

1、随着常规能源短缺日益严重以及环境污染问题的日益突出，可再生能源的利用成为急需解决的问题。压缩空气储能技术是解决上述问题非常具有潜力的一种储能方式，由于透平是压缩空气储能系统核心释能发电装置，所以透平的工作效率对整个系统高效运行起着至关重要的作用。

2、现有技术中的离心透平发电装置缺乏将透平与发电机融为一体进行设计制造的先例。导致现有技术中缺乏压缩空气储能离心透平发电集成装置，无法解决现有透平与发电机组合导致的能量损耗高的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺乏压缩空气储能离心透平发电集成装置，无法解决现有透平与发电机组合导致的能量损耗高的问题。为此，本发明提供一种用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，包括：

2、叶轮发电机，为盘式电机，其包括：轮盘式结构的电机转子和电机定子；

3、透平叶轮，所述透平叶轮与所述电机转子固定在一起，以形成一体结构；所述透平叶轮将进入其内部的气流内能转化为动能，所述透平叶轮带动所述电机转子相对于所述电机定子转动，以实现发电；

4、透平导叶盘，与所述透平叶轮相对设置；且，所述透平叶轮上的叶片和所述透平导叶盘上的导叶交错设置。

5、用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，还包括：

6、透平排气室，所述透平排气室与所述透平叶轮相连通；气流进入透平后，推动所述透平导叶盘上的导叶加速后，并推动所述透平叶轮上的叶片旋转做功，然后排入所述透平排气室。

7、可选的，用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，还包括：

8、电网，所述叶轮发电机通过变频器与所述电网相连，以接收所述叶轮发电机产生的电磁感应电能。

9、可选的，所述变频器为四象限形式；

10、当离心透平正常运行时，所述变频器用于将所述叶轮发电机产生的电能转化为工频电能以满足所述电网要求；

11、当离心透平启动时，所述电网通过所述变频器带动所述透平叶轮达到设计转速；

12、当离心透平甩负荷故障时，所述变频器驱动所述透平叶轮制动，以防止透平飞车。

13、用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，还包括：

14、叶轮驱动转轴，所述叶轮驱动转轴通过发电机轴承转动设置在透平外壳上；且，所述透平叶轮固定安装在所述叶轮驱动转轴上。

15、可选的，所述发电机轴承为滚动轴承或者电磁轴承。

16、可选的，所述透平导叶盘上导叶的截面型线为naca系列或clark系列。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、1.本发明提供的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，包括：叶轮发电机，为盘式电机，其包括：轮盘式结构的电机转子和电机定子；透平叶轮，所述透平叶轮与所述电机转子固定在一起，以形成一体结构；所述透平叶轮将进入其内部的气流内能转化为动能，所述透平叶轮带动所述电机转子相对于所述电机定子转动，以实现发电；透平导叶盘，与所述透平叶轮相对设置；且，所述透平叶轮上的叶片和所述透平导叶盘上的导叶交错设置。

19、在本发明中，通过将轮盘式结构的电机转子集成设置在透平叶轮上。进而实现压缩空气储能离心透平发电集成装置，上述在轮盘上布置盘式电机的方式，使得透平转子与电机转子集成度高，上述结构无需复杂的轴系和联轴器，减少制造成本，进而降低了机械损失。而且，由于叶轮发电机的电机转子为轮盘结构，使得透平叶轮的叶顶形状不受限制，从而实现依据高效通流结构设计，进而提高发电效率。上述结构可以有效地解决现有透平与发电机组合导致的能量损耗高的问题。此外，透平导叶盘与所述透平叶轮相对设置；且，所述透平叶轮上的叶片和所述透平导叶盘上的导叶交错设置，上述设置方式可以有效地提高透平的发电效率。

20、2.本发明提供的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，还包括：电网，所述叶轮发电机通过变频器与所述电网相连，以接收所述叶轮发电机产生的电磁感应电能。

21、本发明中的离心透平变频发电装置直接通过变频器为电网供能，有效地实现了电力回收。

22、3.本发明提供的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，所述变频器为四象限形式；

23、当离心透平正常运行时，所述变频器用于将所述叶轮发电机产生的电能转化为工频电能以满足所述电网要求；

24、当离心透平启动时，所述电网通过所述变频器带动所述透平叶轮达到设计转速；

25、当离心透平甩负荷故障时，所述变频器驱动所述透平叶轮制动，以防止透平飞车。

26、在本发明中的变频器为四象限形式，使得压缩空气储能透平变工况运行响应灵敏。启动时可以加速、停机，并且在负载突卸时可以制动，提高了压缩空气储能透平变工况运行的机动性和安全性。

技术特征：

1.一种用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，所述变频器(8)为四象限形式；

5.根据权利要求1所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，所述发电机轴承(10)为滚动轴承或者电磁轴承。

7.根据权利要求1所述的用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，其特征在于，所述透平导叶盘(5)上导叶的截面型线为naca系列或clark系列。

技术总结
本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种用于压缩空气储能的离心透平变频发电装置，包括：叶轮发电机，为盘式电机，其包括：轮盘式结构的电机转子和电机定子；透平叶轮，所述透平叶轮与所述电机转子固定在一起，以形成一体结构；所述透平叶轮将进入其内部的气流内能转化为动能，所述透平叶轮带动所述电机转子相对于所述电机定子转动，以实现发电；透平导叶盘，与所述透平叶轮相对设置；且，所述透平叶轮上的叶片和所述透平导叶盘上的导叶交错设置。通过将轮盘式结构的电机转子设置在透平叶轮上，从而实现无需复杂轴系和联轴器即可实现高效率发电。

技术研发人员：王星,李文,朱阳历,徐玉杰,陈海生
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13