压缩空气储能系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能量存储与利用技术领域，尤其涉及一种压缩空气储能系统。
【背景技术】
[0002]压缩空气储能系统(CAES)是上世纪50年代发展起来的一种基于燃气轮机技术的能量存储系统。该系统利用低谷电，将空气压缩并储存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。目前，德国(Huntorf60MWh)和美国(Mclntoshl 10MW，0h19X300MW,Texas4X 135丽和1wa20CMW项目等)等国家建成CAES商业运行电站，日、瑞士、俄、法、意、卢森堡、以色列和韩国等也在积极开发CAES电站。CAES系统具有储能容量大、周期长、效率高和单位投资小等诸多优点。
[0003]但是，CAES系统储能时压缩机一直处在变工况条件下运行，压缩机运行效率低；释能时需要将储气室高压空气泄压到透平进口压力，造成储能和释能的压力差(压力损失)巨大，最终导致系统效率较低。为了实现压缩空气储能系统的规模化应用，需要在减少系统能量损失、提高系统效率、增加储能密度等方面寻求解决方案。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种压缩空气储能系统，以提高储能时压缩机运行效率，减小释能时压力能损失，最终提高整个压缩空气储能系统运行效率。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种压缩空气储能系统。该压缩空气储能系统包括:空气压缩子系统、N-1组的压缩气路选择子系统和第N级进气阀门。其中，空气压缩子系统，利用电能将空气压缩，完成电能到空气压力能的转换，包括:压缩压力逐渐增大的N级空气压缩机，N > 2 ;其中，第一级空气压缩机的进气口连接至空气。对于第I级和第1+1级空气压缩机，其中I彡I彡N-1，两者之间的压缩气路选择子系统包括:第I级三通阀门，其进气口连接至第I级空气压缩机的出气口，其第一出气口连接至第1+1级空气压缩机的进气口 ；第I级进气阀门，其进气口连接至第I级三通阀门的第二出气口，其出气口连接至储气室的进气。第N级进气阀门，连接于第N级空气压缩机的出气口和储气室之间。
[0008]根据本发明的另一个方面，还提供了一种压缩空气储能系统。该压缩空气储能系统包括:空气膨胀子系统、第I级节流阀以及J-1组的膨胀气路选择子系统。其中，空气膨胀子系统，利用高压空气膨胀做功，完成空气压力能到机械能的转换，包括:工作压力逐渐减小的J级空气膨胀机，JS 2 ;其中，第J级空气膨胀机的出气口连接至空气。第I级节流阀，连接于储气室的出气口和第I级空气膨胀机的进气口之间。对于第L级和第L+1级空气膨胀机而言，其中，IJ-1，两者之间的膨胀气路选择子系统包括:第L+1级三通阀门，其第一进气口连接至第L级空气膨胀机的出气口，其出气口连接至第L+1级空气膨胀机的进气口 ；第L+1级节流阀，其进气口连接至储气室的出气口，其出气口连接至第L+1级三通阀门的第二进气口。
[0009]根据本发明的再一个方面，又提供了一种压缩空气储能系统。该压缩空气储能系统包括:储气室、储能端组件和释能端组件。其中:
[0010](I)储能段组件包括:空气压缩子系统、N-1组的压缩气路选择子系统和第N级进气阀门。其中，空气压缩子系统，利用电能将空气压缩，完成电能到空气压力能的转换，包括:压缩压力逐渐增大的N级空气压缩机，N ^2 ;其中，第一级空气压缩机的进气口连接至空气。对于第I级和第1+1级空气压缩机，其中I彡I彡N-1，两者之间的压缩气路选择子系统包括:第I级三通阀门，其进气口连接至第I级空气压缩机的出气口，其第一出气口连接至第1+1级空气压缩机的进气口 ;第I级进气阀门，其进气口连接至第I级三通阀门的第二出气口，其出气口连接至储气室的进气。第N级进气阀门，连接于第N级空气压缩机的出气口和储气室之间；
[0011](2)储能端组件包括:空气膨胀子系统、第I级节流阀以及J-1组的膨胀气路选择子系统。其中，空气膨胀子系统，利用高压空气膨胀做功，完成空气压力能到机械能的转换，包括:工作压力逐渐减小的J级空气膨胀机，J ^2 ;其中，第J级空气膨胀机的出气口连接至空气。第I级节流阀，连接于储气室的出气口和第I级空气膨胀机的进气口之间。对于第L级和第L+1级空气膨胀机而言，其中，IJ-1，两者之间的膨胀气路选择子系统包括:第L+1级三通阀门，其第一进气口连接至第L级空气膨胀机的出气口，其出气口连接至第L+1级空气膨胀机的进气口 ；第L+1级节流阀，其进气口连接至储气室的出气口，其出气口连接至第L+1级三通阀门的第二进气口。第L+1级节流阀，其进气口连接至储气室的出气口，其出气口连接至第L+1级三通阀门的第二进气口。
[0012](三)有益效果
[0013]从上述技术方案可以看出，本发明分级运行的压缩空气储能系统可增加系统储能时压缩机运行效率，减小压缩机功率消耗；同时，可减小系统释能时节流降压能量损失，增加膨胀机功率输出。因此，本发明提高了压缩空气储能系统的运行效率，推动其大规模应用的进程。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0016]图3为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0017]图4为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0018]图5为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0019]图6为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0020]图7为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0021]图8为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0022]图9为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图；
[0023]图10为本发明实施例分级运行的压缩空气储能系统的结构示意图。
[0024]【本发明主要元件符号说明】
[0025]1-低压级压缩机；2-高压级压缩机；
[0026]3_尚合器；4_ 二通阀门；
[0027]5-低压进气阀门；6-高压进气阀门；
[0028]7-储气室；8-高压节流阀；
[0029]9-高压级膨胀机；10-低压级膨胀机；
[0030]11-离合器；12-低压节流阀；
[0031]13-三通阀门；14-高压燃烧室；
[0032]15-低压燃烧室；16-低压冷却器；
[0033]17-高压冷却器；18-高压加热器；
[0034]19-低压加热器；20-低温储罐；
[0035]21-低温储罐的出口阀门；22-高温储罐的进口阀门；
[0036]23-高温储罐；24-高温储罐的出口阀门；
[0037]25-低温储罐的进口阀门。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0039]本发明提供了一种压缩空气储能系统。该压缩空气储能系统采用了压缩机的分级运行，减小了压缩机变工况运行的范围，提升了压缩机的运行效率；同时采用膨胀机的分级运行，使储气室内空气的压力能实现梯级利用，减小了压力能的损失。
[0040]在本发明的第一个示例性实施例中，提供了一种压缩空气储能系统。请参照图1，该压缩空气储能系统包括:低压级压缩机1，其出口连接至三通阀门4进气口 ；低压级进气阀门5，其进口与三通阀门4的第二出气口连接，其出口连接至储气室7 ;高压级压缩机2，其进口与三通阀门4的第一出气口连接，其出口连接至高压进气阀门6 ;离合器3，将低压级压缩机I和高压级压缩机2的轴连接。
[0041]本实施例压缩空气储能系统工作于储能状态:
[0042]电力驱动低压级压缩机I，被压缩的空气通过三通阀门4和低压进气调节阀门5进入储气室7中，当储气室7内压力提高至低压压缩机