一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统的制作方法

文档序号:21032125发布日期:2020-06-09 20:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,所述系统至少包括一第一压缩机组、一第二压缩机组、一第一膨胀机组、一第二膨胀机组和一储气装置,所述系统还至少设置一低温蓄热器和一压缩热蓄热器,其特征在于,

所述第一压缩机组包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线,所述第一压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与大气连通,所述第一压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第一低温换热器,所述压缩侧第一低温换热器的热侧设置在所述第一压缩机组的第一进气管线上,所述压缩侧第一低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路,通过所述低温蓄热器对所述第一压缩机组的进气进行降温;

所述第二压缩机组包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线,所述第二压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第一压缩机组的排气口连通,其中,所述第二压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第二低温换热器,所述压缩侧第二低温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第一进气管线上,所述压缩侧第二低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路,通过所述低温蓄热器对所述第二压缩机组的进气进行降温;所述第二压缩机组的第二进气管线上还设置一压缩侧第一中温换热器,所述压缩侧第一中温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第二进气管线上,所述压缩侧第一中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路,通过所述压缩侧第一中温换热器将所述第一压缩机组排气中的压缩热传递至所述压缩热蓄热器中;

所述储气装置包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线,所述储气装置的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第二压缩机组的排气口连通,所述储气装置的第二进气管线上还设置一压缩侧第二中温换热器,所述压缩侧第二中温换热器的热侧设置在所述储气装置的第二进气管线上,所述压缩侧第二中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路,通过所述压缩侧第二中温换热器将所述第二压缩机组排气中的压缩热传递至所述压缩热蓄热器中;

所述储气装置还包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线,所述储气装置的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第一膨胀机组的进气口连通,所述储气装置的第一排气管线上还设置一膨胀侧第一中温换热器,所述膨胀侧第一中温换热器的冷侧设置在所述储气装置的第一排气管线上,所述膨胀侧第一中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路,通过所述压缩热蓄热器对所述储气装置的排气进行加热;

所述第一膨胀机组包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线,所述第一膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第二膨胀机组的进气口连通,其中,所述第一膨胀机组的第一排气管线上还设置一膨胀侧第二中温换热器,所述膨胀侧第二中温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第一排气管线上,所述膨胀侧第二中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路,通过所述压缩热蓄热器对所述第一膨胀机组的排气进行加热;所述第一膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第一低温换热器,所述膨胀侧第一低温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第二排气管线上,所述膨胀侧第一低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路,通过所述膨胀侧第一低温换热器将所述第一膨胀机组排气中的冷量输送至所述低温蓄热器;

所述第二膨胀机组包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线,所述第二膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与大气连通,其中,所述第二膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第二低温换热器,所述膨胀侧第二低温换热器的冷侧设置在所述第二膨胀机组的第二排气管线上,所述膨胀侧第二低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路,通过所述膨胀侧第二低温换热器将所述第二膨胀机组排气中的冷量输送至所述低温蓄热器。

2.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第一压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第一三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第一三通切换阀的进口与大气连通。

3.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第二压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第二三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第二三通切换阀的进口与所述第一压缩机组的排气口连通。

4.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述储气装置的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第三三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第三三通切换阀的进口与所述第二压缩机组的排气口连通。

5.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第四三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第四三通切换阀的进口与所述储气装置的排气口连通。

6.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第六三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第六三通切换阀的进口与所述第一膨胀机组的排气口连通。

7.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第二膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第八三通切换阀的第一出口、第二出口连通,所述第八三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的排气口连通。

8.根据上述权利要求所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述系统还设置一可再生能源蓄热器,所述可再生能源蓄热器中填充有蓄热介质,所述蓄热介质蓄积由可再生能源转化的高温热量,所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的出口均与一第五三通切换阀的进口连通,所述第五三通切换阀的第一出口通过管路与所述第一膨胀机组的进气口连通,所述第五三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第一膨胀机组的进气口连通。

9.根据权利要求8所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线出口均与一第七三通切换阀的进口连通,所述第七三通切换阀的第一出口通过管路与所述第二膨胀机组的进气口连通,所述第七三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第二膨胀机组的进气口连通。

10.根据权利要求9所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,其特征在于,所述第五三通切换阀的第二出口与所述可再生能源蓄热器之间的连通管路上还设置一回热器,所述回热器的冷侧设置在该连通管路上;所述第二膨胀机组的第一排气管线上还设置一第九三通切换阀,所述第九三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的第一排气管线的出口连通,所述第九三通切换阀的第一出口与大气连通,所述第九三通切换阀的第二出口通过管路与所述回热器的热侧进口连通,所述回热器的热侧出口与大气连通。


技术总结
本发明公开了一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统,该系统通过控制膨胀机入口温度实现系统输出功率变化,也可通过控制压缩机入口温度实现系统输入功率的变化。该系统采用多温区蓄热,实现系统对不同温度的需求,其中低温蓄热来源于低负荷运行下的膨胀机出口空气冷量,中温蓄热来源于压缩过程的压缩热。此外,为提高系统的能量密度、系统输出工况范围和可再生能源利用率,系统将波动不可再生能源转化为热量进行储存,并在需要时加热涡轮入口温度。在本系统中,由于热量的梯级利用,在实现系统宽工况运行的条件下可提高系统效率。

技术研发人员:郭欢;徐玉杰;孙建亭;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:2020.01.19
技术公布日:2020.06.09
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