[发明专利]一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统

说明书

一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统，压缩储能时，起发一体电机工作在电动机模式，压缩机和涡轮一体机工作在压缩机模式，空气被从大气吸入压缩机，完成压缩增压；采用级间换热、多级压缩的工作过程减少压缩机耗功并降低储罐温度。释能过程与储能过程相反，起发一体电机工作在发电机模式，压缩机和涡轮一体机工作在涡轮模式，利用储热罐的热量加热经过膨胀的空气，进行级间换热与多级涡轮膨胀做功，经过多次级间加热与膨胀，涡轮带动发电机转动，对外输出电能，完成膨胀释能过程。该系统可充分利用电网过剩电能，实现能源的储存与利用，具有系统构成简单、体积紧凑等特点，可广泛应用于压缩空气储能领域。

技术领域

本发明涉及分布式供能领域，涉及一种压缩空气储能系统，尤其涉及一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统。

背景技术

压缩空气储能系统作为一种物理储能方式，可广泛应用于削峰填谷、可再生能源、分布式能源等领域，具有提升电厂经济性和电能品质、促进可再生能源利用、改善能源利用率、使用寿命长等优点。目前压缩空气储能系统主要面临着系统复杂、占地面积大的问题，限制了其应用场合，现有技术主要侧重于减小储罐体积，如超临界压缩空气储能系统和液态空气储能系统等，而目前压缩/膨胀系统分别为两个独立分轴的叶轮机械结构，影响了系统的紧凑性，系统部件较为庞杂、可靠性不足，系统体积与资金投入较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本发明提供了一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统，通过采用起发一体电机和压缩机和涡轮一体机，可使压缩储能过程与膨胀释能过程共用多个设备，包括起发一体电机、压缩机和涡轮一体机、换热器以及管道等，最大限度地减少系统部件，使得系统简单可靠，并有效降低了系统体积与资金投入，拓展了压缩空气储能技术的应用范围。

(二)技术方案

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种基于压缩机和涡轮一体机的紧凑式压缩空气储能系统，至少包括一起发一体电机、一第一压缩机和涡轮一体机、一第二压缩机和涡轮一体机、一压缩空气储罐、一换热器、一储热罐和一储冷罐，其特征在于，

--所述第一压缩机和涡轮一体机、第二压缩机和涡轮一体机结构相同，均包括一进气流道、一设置在所述进气流道下游出口端的叶轮和一设置在所述叶轮下游段的排气流道，其中，

所述进气流道，包括同心设置且相互隔离的一压缩机进气流道和一涡轮进气流道，所述压缩机进气流道中设有沿周向均布的多个可调压缩机导叶，所述涡轮进气流道中设有沿周向均布的多个可调涡轮导叶，其中，

当各所述可调压缩机导叶处于打开状态时，各所述可调涡轮导叶处于关闭状态，此时，所述压缩机进气流道处于打开状态，所述涡轮进气流道处于关闭状态，

当各所述可调涡轮导叶处于打开状态时，各所述可调压缩机导叶处于关闭状态，此时，所述涡轮进气流道处于打开状态，所述压缩机进气流道处于关闭状态；

所述叶轮，包括一轮盘和一环形隔板，所述环形隔板同心套设在所述轮盘的外侧，所述环形隔板的两侧分别沿周向均匀布置多个涡轮动叶叶片、压缩机动叶叶片，各所述涡轮动叶叶片位于所述涡轮进气流道的出口端，各所述压缩机动叶叶片位于所述压缩机进气流道的出口端；

所述排气流道，包括同心设置且相互隔离的一压缩机排气流道和一涡轮排气流道，且各所述涡轮动叶叶片位于所述涡轮排气流道的进口端，各所述压缩机动叶叶片位于所述压缩机排气流道的进口端；

--所述起发一体电机依次与各级压缩机和涡轮一体机、第二压缩机和涡轮一体机传动连接，