[实用新型]一种压缩空气储能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压缩空气储能系统，具体的说，是一种利用三位四通阀实现透平机械优化配置的压缩空气储能系统。 

背景技术

传统的压缩空气储能系统是一种基于燃气轮机技术的能量存储系统。然而，由于世界各国对于燃料利用、环境保护提出了更高的要求，国内外一些学者展开了对压缩空气储能系统的技术改进。其中，利用热存储器的压缩空气储能系统是目前储能技术中较为先进的一种储能方式，其最核心的技术是利用储热器替代燃烧室，通过储热器收集空气压缩过程的过程热，并在系统做功阶段加热低温高压的压缩空气，增加透平机的输出功。

虽然利用热存储器的压缩空气储能系统更好地利用了能量，并且对环境友好，但该系统的变工况应用特性较差。这是由于压缩空气储能是一种大规模的储能方法，在系统设计时已经确定了储气室的压力情况、储能量的大小、透平机械的型号与连接方式等问题，这使得系统在设计工况附近工作时，有最佳的工作效率，而当储能要求偏离设计工况较大时，由于无法改变原有的系统配置，尤其是压气机和透平机的连接方式，压气机和透平机的效率不高，系统整体的运行效率会降低。

因此，针对利用热存储器的压缩空气储能系统的灵活性较差的问题，尤其是压气机和透平机在不同工况下的优化配置问题，必须找到合理的解决方法，才能使压缩空气储能系统得到更广泛而又有效的利用。 

发明内容

本实用新型涉及一种压缩空气储能系统，该系统利用三位四通阀的变通路特性，解决压缩空气储能系统中透平机械的优化配置问题，有利于压缩空气储能系统与各种类型电站的配套使用。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种压缩空气储能系统，包括：电动机（1），至少一个低压级压气机（2），至少一个高压级压气机（3），至少一个低压级冷却器（4），至少一个高压级冷却器（5），储气室（7），热存储器（8），至少一个透平机（9），发电机（10），至少一个换热器（11），冷却介质供应源（12），其特征在于：

电动机（1）与所述至少一个低压级压气机（2）和所述至少一个高压级压气机（3）的共有传动轴固接，发电机（10）与所述至少一个透平机（9）的传动轴固接；

所述至少一个低压级冷却器（4）和所述至少一个高压级冷却器（5）的热侧进口分别与所述至少一个低压级压气机（2）和所述至少一个高压级压气机（3）的出气口相连通，热侧出口与储气室（7）的进口相连通；所述至少一个低压级冷却器（4）和所述至少一个高压级冷却器（5）的冷侧进口与冷却介质供应源（12）的出口相连通，冷侧出口与热存储器（8）的进口相连通； 

所述至少一个换热器（11）的冷侧进口与储气室（7）的出口相连通，冷侧出口与所述至少一个透平机（9）的进气口相连通；所述至少一个换热器（11）的热侧进口与热存储器（8）的出口相连通，热侧出口与冷却介质供应源（12）的进口相连通。

优选的，所述系统还包括至少一个三位四通阀（6），所述至少一个三位四通阀（6）的两个进口分别与进口空气管道和所述至少一个低压级冷却器（4）的热侧出口相连通，所述至少一个三位四通阀（6）的两个出口分别与所述至少一个高压级压气机（3）的进气口和储气室（7）的进口相连通；

储能阶段，当储气室（7）压力较低时，所述至少一个三位四通阀（6）处于通路状态，进口空气管道与所述至少一个高压级压气机（3）的进气口相通，所述至少一个低压级冷却器（4）的热侧出口与储气室（7）相通，进口空气管道中的空气同时进入所述至少一个低压级压气机（2）与所述至少一个高压级压气机（3）中，所述至少一个低压级压气机（2）与所述至少一个高压级压气机（3）的排气同时进入储气室（7），所述至少一个低压级压气机（2）与所述至少一个高压级压气机（3）处于并联状态，系统实现单级压缩；

当储气室（7）压力升至单级压缩出口压力上限时，单级压缩无法继续进行，所述至少一个三位四通阀（6）由通路状态变为U型状态，使所述至少一个三位四通阀（6）与进口空气管道相通的进口封闭，所述至少一个三位四通阀（6）与储气室（7）的进口相通的出口封闭，同时所述至少一个低压级冷却器（4）的热侧出口与所述至少一个高压级压气机（3）的进气口相通，所述至少一个低压级压气机（2）的出口空气成为所述至少一个高压级压气机（3）的进气，系统实现两级压缩；