[发明专利]压缩空气储能蓄热系统的设计方法及设计装置

说明书

本发明提供一种压缩空气储能蓄热系统的设计方法及设计装置，该压缩空气储能蓄热系统的设计方法包括：基于膨胀机的工作参数、换热介质的物理参数、第一换热腔的尺寸，确定每个蓄热器包含的子蓄热器的个数N；基于相邻的两级膨胀机中前级膨胀机的出口与后级膨胀机的进口温差、换热介质的物理参数、蓄热介质的物理参数、蓄热器的工作时间、子蓄热器的个数N、第一管的外径、子蓄热器的长度，确定蓄热腔的厚度δ_middle；基于第一换热腔的尺寸、蓄热腔的厚度δ_middle，确定第二管的外径和确定第二换热腔的外径。本发明的缩空气储能蓄热系统的设计方法，提供了一种模块化的设计方案，可以方便地设计出蓄热器的结构，且确保释能阶段膨胀机处于高效的工作温区。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种压缩空气储能蓄热系统的设计方法、设计装置、电子设备和存储介质。

背景技术

当前，我国清洁能源发电源迅速发展，以水电、光伏、风电为代表的新型清洁可再生能源成为我国建设清洁能源电站的首要选择。由于复杂的电源结构、电网结构、电价构成及历史因素影响等原因，造成了电力资源配置扭曲等突出矛盾，且受限于常规电源特性和电网结构，新能源消纳问题突出。大规模电力储能技术可有效解决可再生能源的不稳定性、调整电网峰谷、改善电力系统经济性和稳定性。

压缩空气储能因不需要燃料的补燃，环境友好性佳，目前得到大力推广，但是如何提高先进绝热压缩空气储能技术的系统效率，降低运行成本也成了该技术领域的研究热点之一。

相关技术中，压缩空气储能蓄热系统的设计通常是一个项目出一次设计方案，导致大量重复和繁琐的计算工作，工作效率低，存在改进空间。

发明内容

本发明实施例提供一种压缩空气储能蓄热系统的设计方法，用以解决现有技术中压缩空气储能蓄热系统的设计难度大的缺陷。

一方面，本发明实施例提供一种压缩空气储能蓄热系统的设计方法，所述压缩空气储能蓄热系统包括：蓄热装置、压缩机、储气装置、多级膨胀机，所述蓄热装置包括多个蓄热器，所述蓄热器包括多个子蓄热器，所述子蓄热器包括第一管、第二管、第三管，所述第三管、所述第二管、所述第一管从外到内顺次套设，且所述第二管与所述第一管之间限定出用于填充蓄热介质的蓄热腔，所述第一管限定出第一换热腔，所述第三管和所述第二管之间限定出第二换热腔，且同一个所述蓄热器的多个所述第一换热腔及多个所述第二换热腔并联连接于所述蓄热装置的换热流路，且至少部分所述蓄热器的所述第一换热腔及所述第二换热腔可选择性地与所述换热流路连通，所述压缩机与所述换热流路相连，所述储气装置的进口和出口分别连接于所述换热流路的两端，多级所述膨胀机串联连接于所述换热流路；所述设计方法包括：基于所述膨胀机的工作参数、换热介质的物理参数、所述第一换热腔的尺寸，确定每个所述蓄热器包含的所述子蓄热器的个数N；基于相邻的两级所述膨胀机中前级膨胀机的出口与后级膨胀机的进口温差、所述换热介质的物理参数、所述蓄热介质的物理参数、所述蓄热器的工作时间、所述子蓄热器的个数N、所述第一管的外径、所述子蓄热器的长度，确定所述蓄热腔的厚度δ_middle；基于所述第一换热腔的尺寸、所述蓄热腔的厚度δ_middle，确定所述第二管的外径和确定所述第二换热腔的外径。

在一些实施例中，所述基于所述膨胀机的工作参数、换热介质的物理参数、所述第一换热腔的尺寸，确定每个所述蓄热器包含的所述子蓄热器的个数N，包括：应用公式

确定每个所述蓄热器包含的所述子蓄热器的个数N，其中q_{m_e}为膨胀机的质量流量，ρ_h为热换热介质密度，v为释能时换热介质的流动速度，A_in为所述第一换热腔的横截面积，A_out为所述第二换热腔的横截面积，r₁为所述第一换热腔的半径。