CN108952862B - 回热式压缩空气储能系统及其使用方法 - Google Patents

回热式压缩空气储能系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及储能领域，提供了一种回热式压缩空气储能系统及其使用方法。该系统包括依次连接的压缩机组、高温换热器、中温换热器、储气室、调节阀、中温回热器、高温回热器和膨胀机组；高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接；中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接；压缩机组油箱内的加热管进口通过高温阀与高温储冷器连通、出口与中间储冷器连通，中间储冷器与连接高温储冷器和第二阀门的管道连通；膨胀机组油箱内的加热管进口通过中温阀与中温储热器连通、出口与中温储冷器连通。本发明可实现储能和释能阶段的快速响应。

Description

回热式压缩空气储能系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种回热式压缩空气储能系统及其使用方法。
背景技术
电力行业作为社会基础产业，是国家发展的命脉产业之一。随着国内经济的高速发展，电力需求也日益增长，而电网的峰谷差也逐渐拉大。储能技术是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大等问题的关键技术，对于发展和完善电网储能结构具有重大意义。
压缩空气储能系统是目前广泛应用的一种储能技术，其主要原理利用电力系统负荷低谷时段的剩余电力进行储能，在负荷高峰时段将其释放出来用以驱动膨胀机发电。压缩空气储能系统具有容量大、成本低、安全性高，运行可靠等优点，特别适合为电网提供调峰服务和容量备用。
压缩空气储能系统的主要能量转化设备为压缩机和膨胀机，压缩机和膨胀机中设有承压轴承、高速齿轮箱等部件，而上述部件在运行时需要油润滑和油冷却，因而在系统运行前，必须保证油系统准备完毕。通常情况下，油箱的油温达到30℃以上时，油系统才允许启动，而由于受环境温度的影响，一年中的大部分时间中开机前油箱的油温通常低于允许的开机温度，尤其在冬季，油箱的预热时间长达半小时，甚至更久。但是，在电网调峰、尤其是深度调峰时，一般要求调峰机组的响应时间为数分钟量级，若系统响应速度较慢，则无法为电网提供优质的容量支撑，其技术竞争性和经济性将大打折扣。显然，现有的压缩空气储能系统并不能满足电网调度的响应速度。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中压缩空气储能系统响应速度慢的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种回热式压缩空气储能系统，该系统包括储气室、压缩机组、膨胀机组、压缩机组油箱、膨胀机组油箱以及分别与所述压缩机组和所述膨胀机组连接的电动机和发电机，所述压缩机组油箱和所述膨胀机组油箱内均设有加热管和温度传感器；
所述压缩机组的出口依次通过高温换热器和中温换热器的高温侧与所述储气室的进口连通，所述储气室的出口依次通过调节阀、中温回热器和高温回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通；
所述高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、所述高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接、以形成高温回热回路；所述中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、所述中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接、以形成中温回热回路；
所述压缩机组油箱、压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和压缩机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；所述压缩机组油箱内的加热管的进口通过高温阀与所述高温储冷器的出口连通、出口与中间储冷器的进口连通，所述中间储冷器的出口与连接所述高温储冷器和所述第二阀门的管道连通，所述高温阀与所述压缩机组油箱内的温度传感器电连接；
所述膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和膨胀机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；所述膨胀机组油箱内的加热管的进口通过中温阀与所述中温储热器的出口连通、出口与所述中温储冷器的进口连通，所述中温阀与所述膨胀机组油箱内的温度传感器电连接。
其中，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。
其中，所述中温储冷器的出口通过第一循环泵与所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口连通。
其中，所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进、出口分别与所述中温储冷器的出口和所述中温储热器的进口连通。
其中，所述中温储冷器的出口通过第二循环泵与所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进口连通。
其中，所述压缩机组油箱内的加热管的最高点低于所述高温储冷器的运行液位、最低点高于所述中间储冷器的运行液位。
其中，所述膨胀机组油箱内的加热管的最高点低于所述中温储热器的运行液位、最低点高于所述中温储冷器的运行液位。
其中，所述高温储冷器和所述中间储冷器的出口均通过第三循环泵与所述高温换热器的进口连通。
为解决上述问题，本发明还提供了一种回热式压缩空气储能系统的使用方法，该方法：
储能时，包括以下步骤：
S1.1、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.2；
S1.2、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S1.1，若否则执行步骤S1.3；
S1.3、启动电动机和压缩机组油泵，打开第二阀门和第四阀门，关闭第一阀门和第三阀门，并跳转执行步骤S1.4；
S1.4、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.5；
S1.5、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S1.6，若否则执行步骤S1.7；
S1.6、打开中温阀，将所述中温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S1.4；
S1.7、判断所述膨胀机组油箱的油温是否达到第三温度阈值，若是则执行步骤S1.8，若否则执行步骤S1.6；其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；
S1.8、将所述中温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.9、获取所述膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.10；
S1.10、计算所述膨胀机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S1.11；
S1.11、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S1.9，若否则执行步骤S1.12；
S1.12、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S1.13，若否则执行步骤S1.14；
S1.13、将所述中温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.14、将所述中温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S1.9；
释能时，包括以下步骤：
S2.1、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.2；
S2.2、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S2.1，若否则执行步骤S2.3；
S2.3、启动膨胀机组油泵，打开调节阀、第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门和第四阀门，并跳转执行步骤S2.4；
S2.4、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.5；
S2.5、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S2.6，若否则执行步骤S2.7；
S2.6、打开高温阀，将所述高温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S2.4；
S2.7、判断所述压缩机组油箱的油温是否达到第四温度阈值，若是则执行步骤S2.8，若否则执行步骤S2.6；其中，所述第四温度阈值大于所述第一温度阈值；
S2.8、将所述高温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.9、获取所述压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.10；
S2.10、计算所述压缩机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S2.11；
S2.11、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S2.9，若否则执行步骤S2.12；
S2.12、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S2.13，若否则执行步骤S2.14；
S2.13、将所述高温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.14、将所述高温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S2.9。
本发明结构简单、操作便捷，储能时，通过利用中温储热器中的中温回热工质预热膨胀机组油箱中的润滑油，并利用膨胀机组油箱中的温度传感器实时调整中温阀的开度，不仅可保证释能时膨胀机组油箱的油温能快速满足膨胀机组的开机条件，而且还可保证膨胀机组油箱的油温始终维持在指定温度范围内。与此同时，释能时，通过利用高温储冷器中的高温回热工质预热压缩机组油箱中的润滑油，并利用压缩机组油箱中的温度传感器实时调整高温阀的开度，不仅可保证储能时压缩机组油箱的油温能快速满足压缩机组的开机条件，而且还可保证压缩机组油箱的油温始终维持在指定的温度范围内。可见，该系统不仅能在储能和释能阶段实现快速响应，而且还无需消耗外部热能对膨胀机组油箱和压缩机组油箱进行加热。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种回热式压缩空气储能系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1中第一油循环回路的结构示意图；
图3是本发明实施例1中第二油循环回路的结构示意图；
图4是本发明实施例2中储能时回热式压缩空气储能系统的使用方法流程图；
图5是本发明实施例2中释能时回热式压缩空气储能系统的使用方法流程图。
附图标记：
1-1、电动机；1-2、压缩机组；1-3、压缩机组油箱；
1-4、压缩机组油泵；1-5、压缩机组油冷却器；1-6、高温阀；
2-1、发电机；2-2、膨胀机组；2-3、膨胀机组油箱；
2-4、膨胀机组油泵；2-5、膨胀机组油冷却器；2-6、中温阀；
3、高温换热器；4、高温储热器；5、第一阀门；
6、高温回热器；7、高温储冷器；8、中间储冷器；
9、第二阀门；10、中温换热器；11、中温储热器；
12、第三阀门；13、中温回热器；14、中温储冷器；
15、第四阀门；16、储气室；17、调节阀。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种回热式压缩空气储能系统，该系统包括储气室16、压缩机组1-2、膨胀机组2-2、压缩机组油箱1-3、膨胀机组油箱2-3以及分别与压缩机组1-2和膨胀机组2-2连接的电动机1-1和发电机2-1，压缩机组油箱1-3和膨胀机组油箱2-3内均设有加热管和温度传感器；
压缩机组1-2的出口依次通过高温换热器3和中温换热器10的高温侧与储气室16的进口连通，储气室16的出口依次通过调节阀17、中温回热器13和高温回热器6的低温侧与膨胀机组2-2的进口连通；
高温换热器3的低温侧、高温储热器4、第一阀门5、高温回热器6的高温侧、高温储冷器7和第二阀门9首尾依次连接、以形成高温回热回路；中温换热器10的低温侧、中温储热器11、第三阀门12、中温回热器13的高温侧、中温储冷器14和第四阀门15首尾依次连接、以形成中温回热回路；
压缩机组油箱1-3、压缩机组油泵1-4、压缩机组1-2内部的油路和压缩机组油冷却器1-5的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；压缩机组油箱1-3内的加热管的进口通过高温阀1-6与高温储冷器7的出口连通、出口与中间储冷器8的进口连通，中间储冷器8出口与连接高温储冷器7和第二阀门9的管道连通，高温阀1-6与压缩机组油箱1-3内的温度传感器电连接；
膨胀机组油箱2-3、膨胀机组油泵2-4、膨胀机组2-2内部的油路和膨胀机组油冷却器2-5的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；膨胀机组油箱2-3的加热管的进口通过中温阀2-6与中温储热器11的出口连通、出口与中温储冷器14的进口连通，中温阀2-6与膨胀机组油箱2-3内的温度传感器电连接。
由此，在压缩机组侧，温度传感器实时检测压缩机组油箱1-3的油温，当压缩机组油箱1-3的油温满足压缩机组1-2的开机条件时，即当压缩机组油箱1-3的油温不低于最低温度阈值且不高于最高温度阈值时(一般不会出现超过最高温度阈值的情况)，允许压缩机组油泵1-4随时启动，即压缩机组1-2可随时快速启动。而当压缩机组油箱1-3内的油温低于最低温度阈值时，压缩机组油箱1-3内的温度传感器就会控制高温阀1-6打开，并将高温阀1-6的开度调节至第一指定开度，例如100％。此时，存储在高温储冷器7中的部分高温回热工质便会依次通过高温阀1-6和压缩机组油箱1-3内的加热管流入中间储冷器8。由于，压缩机组油箱1-3的油温远低于高温储冷器7内高温回热工质的温度，因此当高温回热工质流经压缩机组油箱1-3时，高温回热工质会不断通过导热、对流等方式将热量传递给压缩机组油箱1-3内的润滑油。当压缩机组油箱1-3的油温达到最高温度阈值时，压缩机组油箱1-3内的温度传感器就会控制高温阀1-6将开度下调至第二指定开度，例如50％。此后，若压缩机组油箱1-3的油温仍处于上升趋势即油温变化率大于零时，压缩机组油箱1-3内的温度传感器便会控制高温阀1-6将开度每分钟调小1％；若压缩机组油箱1-3的油温处于下降趋势即油温变化率小于零时，压缩机组油箱1-3内的温度传感器则会控制高温阀1-6将开度每分钟调大1％，以保证压缩机组油箱1-3的油温始终处于最低温度阈值和最高温度阈值之间，从而储能时压缩机组1-2的油温能快速满足压缩机组1-2的开机条件。
此时，就可启动电动机1-1和压缩机组油泵1-4，同时打开第二阀门9和第四阀门15，关闭第一阀门5和第三阀门12。由此，压缩机组油泵1-4便不断将压缩机组油箱1-3中的润滑油泵送到压缩机组1-2内部的油路中，使其对压缩机组1-2内的各个部件进行冷却润滑。升温后的润滑油从压缩机组1-2流出后便流入压缩机组油冷却器1-5的高温侧进行冷却，润滑油经压缩机组油冷却器1-5冷却降温后又会流回压缩机组油箱1-3。与此同时，在电动机1-1的驱动下，压缩机组1-2会不断将从其进口流入的空气压缩成高温高压的压缩空气，压缩空气从压缩机组1-2排出后需先后流经高温换热器3和中温换热器10的高温侧进行换热降温后才会流入储气室16。当压缩空气流经高温换热器3的高温侧时，从高温储冷器7和中间储冷器8流入高温换热器3低温侧的高温回热工质会不断吸收压缩空气的热量，升温后的高温回热工质从高温换热器3流出后便存储在高温储热器4中，以备释能阶段使用。当压缩空气流经中温换热器10的高温侧时，从中温储冷器14流入中温换热器10低温侧的中温回热工质会不断吸收压缩空气的热量，升温后的中温回热工质从中温换热器10流出后便存储在中温储热器11中，以备释能阶段使用。
同理，在膨胀机组侧，温度传感器实时检测膨胀机组油箱2-3的油温，当膨胀机组油箱2-3内的油温低于最低温度阈值时，膨胀机组油箱2-3内的温度传感器就会控制中温阀2-6打开，并将中温阀2-6的开度调节至第三指定开度，例如100％。此时，存储在中温储热器11中的部分中温回热工质便会依次通过中温阀2-6和膨胀机组油箱2-3内的加热管流入中温储冷器14。由于，膨胀机组油箱2-3的油温远低于中温储热器11内中温回热工质的温度，因此当中温回热工质流经膨胀机组油箱2-3时，中温回热工质会不断通过导热、对流等方式将热量传递给膨胀机组油箱2-3内的润滑油。当膨胀机组油箱2-3的油温达到最高温度阈值时，膨胀机组油箱2-3内的温度传感器就会控制中温阀2-6将开度下调至第四指定开度，例如50％。此后，若膨胀机组油箱2-3的油温仍处于上升趋势即油温变化率大于零时，膨胀机组油箱2-3内的温度传感器便会控制中温阀2-6将开度每分钟调小1％；若膨胀机组油箱2-3的油温处于下降趋势即油温变化率小于零时，膨胀机组油箱2-3内的温度传感器则会控制中温阀2-6将开度每分钟调大1％，以保证膨胀机组油箱2-3的油温始终处于最低温度阈值和最高温度阈值之间，从而释能时膨胀机组2-2的油温能快速满足膨胀机组2-2的开机条件。
此时，当接到发电指令后，该系统就能快速启动膨胀机组油泵2-4进入储能阶段。由此，膨胀机组油泵2-4会不断将膨胀机组油箱2-3中的润滑油泵送到膨胀机组2-2内部的油路中，使其对膨胀机组2-2内的各个部件进行冷却润滑。升温后的润滑油从膨胀机组2-2流出后便流入膨胀机组油冷却器2-5的高温侧进行冷却，润滑油经膨胀机组油冷却器2-5冷却降温后又会流回膨胀机组油箱2-3。与此同时，打开调节阀17、第一阀门5和第三阀门12，同时关闭第二阀门9和第四阀门15后，储气室16内存储的压缩空气需先后流经中温回热器13和高温回热器6的低温侧后才会流入膨胀机组2-2进行做功。当压缩空气流经中温回热器13的低温侧时，从中温储热器11流入中温回热器13高温侧的中温回热工质会不断将自身热量释放给压缩空气，降温后的中温回热工质从中温回热器13流出后便存储在中温储冷器14中，以备储能阶段使用。当压缩空气流经高温回热器6的低温侧时，从高温储热器4流入高温回热器6高温侧的高温回热工质会不断将自身热量释放给压缩空气，降温后的高温回热工质从高温回热器6流出后便存储在高温储冷器7中，以备储能阶段使用。
由上可知，本发明结构简单、操作便捷，储能时，通过利用中温储热器11中的中温回热工质预热膨胀机组油箱2-3中的润滑油，并利用膨胀机组油箱2-3中的温度传感器实时调整中温阀2-6的开度，不仅可保证释能时膨胀机组油箱2-3的油温能快速满足膨胀机组2-2的开机条件，而且还可保证膨胀机组油箱2-3的油温始终维持在指定温度范围内。与此同时，释能时，通过利用高温储冷器7中的高温回热工质预热压缩机组油箱1-3中的润滑油，并利用压缩机组油箱1-3中的温度传感器实时调整高温阀1-6的开度，不仅可保证储能时压缩机组油箱1-3的油温能快速满足压缩机组1-2的开机条件，而且还可保证压缩机组油箱1-3的油温始终维持在指定的温度范围内。可见，该系统不仅能在储能和释能阶段实现快速响应，而且还无需消耗外部热能对膨胀机组油箱2-3和压缩机组油箱1-3进行加热。
优选地，如图2所示，压缩机组油冷却器1-5的低温侧的进、出口分别与中温储冷器14的出口和中温储热器11的进口连通。由此，储能时，就可利用中温储冷器14中存储的部分中温回热工质冷却流经压缩机组油冷却器1-5高温侧的润滑油，升温后的中温回热工质从压缩机油冷却器的低温侧流出后便存储在中温储热器11中，以备释能阶段使用。
进一步地，中温储冷器14的出口通过第一循环泵与压缩机组油冷却器1-5的低温侧的进口连通。
优选地，如图3所示，膨胀机组油冷却器2-5的低温侧的进、出口分别与中温储冷器14的出口和中温储热器11的进口连通。由此，释能时，就可利用中温储冷器14中存储的部分中温回热工质冷却流经膨胀机组油冷却器2-5高温侧的润滑油，升温后的中温回热工质从膨胀机组油冷却器2-5流出后便存储在中温储热器11中。
进一步地，中温储冷器14的出口通过第二循环泵与膨胀机组油冷却器2-5的低温侧的进口连通。
优选地，压缩机组油箱1-3内的加热管的最高点低于高温储冷器7的运行液位、最低点高于中间储冷器8的运行液位。这样设置的好处在于，由于高温储冷器7的运行液位与压缩机组油箱1-3内的加热管存在高度差，与此同时，压缩机油箱内的加热管还与中间储冷器8的运行液位存在高度差，因此，打开高温阀1-6以后，高温储冷器7中存储的高温回热工质会在重力作用下自动流入压缩机组油箱1-3内的加热管中进行换热，而换热降温后的回热工质同时也会在重力作用下自动流入中间储冷器8。需要说明的是，除了采用上述方式以外，还可以直接在连接高温储冷器7和压缩机组油箱1-3的管道上设置驱动泵，通过驱动泵将高温储冷器7中的高温回热工质泵送到压缩机组油箱1-3内的加热管中。
优选地，膨胀机组油箱2-3内的加热管的最高点低于中温储热器11的运行液位、最低点高于中温储冷器14的运行液位。同理，由于中温储热器11的运行液位与膨胀机组油箱2-3内的加热管存在高度差，与此同时，压缩机油箱内的加热管还与中温储冷器14的运行液位存在高度差，因此，打开中温阀2-6以后，中温储热器11中存储的中温回热工质会在重力作用下自动流入膨胀机组油箱2-3内的加热管中进行换热，而换热降温后的回热工质同时也会在重力作用下自动流入中温储冷器14。需要说明的是，除了采用上述方式以外，也可以直接在连接中温储热器11和膨胀机组油箱2-3的管道上设置驱动泵，通过驱动泵将中温储热器11中的中温回热工质泵送到膨胀机组油箱2-3内的加热管中。
优选地，中温储热器11和中温储冷器14的出口均通过第三循环泵与高温换热器3的进口连通。
实施例2
本发明还提供了一种回热式压缩空气储能系统的使用方法，该方法：
如图4所示，储能时，包括以下步骤：
S1.1、获取压缩机组油箱1-3的油温，并跳转执行步骤S1.2；
S1.2、判断压缩机组油箱1-3的油温是否小于第一温度阈值，其中，当压缩机组油箱1-3的油温不小于第一温度阈值时，说明压缩机组油箱1-3的油温满足压缩机组1-2的开机条件，此时可进行开机即执行步骤S1.3；当压缩机组油箱1-3的油温小于第一温度阈值时，则继续检测压缩机组油箱1-3的油温即执行步骤S1.1；
S1.3、启动电动机1-1和压缩机组油泵1-4，打开第二阀门9和第四阀门15，关闭第一阀门5和第三阀门12，并跳转执行步骤S1.4，此时，在电动机1-1的驱动下，压缩机组1-2会不断将从其进口流入的空气压缩成高温高压的压缩空气，压缩空气从压缩机组1-2排出后先后流经高温换热器3和中温换热器10的高温侧进行换热降温后才流入储气室16。当压缩空气流经高温换热器3的高温侧时，从高温储冷器7和中间储冷器8中流入高温换热器3的低温侧的90℃高温回热工质会不断吸收压缩空气的热量，升温后340℃的高温回热工质从高温换热器3流出后便存储在高温储热器4中，以备释能阶段使用。当压缩空气流经中温换热器10的高温侧时，从中温储冷器14流入中温换热器10的低温侧的45℃中温回热工质会不断吸收压缩空气的热量，升温后70℃的中温回热工质从中温换热器10流出后便存储在中温储热器11中，以备释能阶段使用。
S1.4、获取膨胀机组油箱2-3的油温，并跳转执行步骤S1.5；
S1.5、判断膨胀机组油箱2-3的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S1.6，若否则执行步骤S1.7；
S1.6、打开中温阀2-6，将中温阀2-6的开度调节至100％，此时，存储在中温储热器11中的部分中温回热工质便会依次通过中温阀2-6和膨胀机组油箱2-3内的加热管流入中温储冷器14。由于，膨胀机组油箱2-3的油温远低于中温储热器11内中温回热工质的温度，因此当中温回热工质流经膨胀机组油箱2-3时，中温回热工质会不断通过导热、对流等方式将热量传递给膨胀机组油箱2-3内的润滑油。为了保证膨胀机组油箱2-3的油温始终位于第二温度阈值和第三温度阈值之间，打开中温阀2-6后需实时检测膨胀机组油箱2-3的油温，即跳转执行步骤S1.4。
S1.7、判断膨胀机组油箱2-3的油温是否达到第三温度阈值，当膨胀机组油箱2-3的油温达到第三温度阈值时，则需减小进入膨胀机组油箱2-3的中温回热工质的流量，即执行步骤S1.8；当膨胀机组油箱2-3的油温尚未达到第三温度阈值时，则继续保持中温阀2-6全开，即执行步骤S1.6；其中，第三温度阈值大于第二温度阈值；
S1.8、将中温阀2-6的开度调节至50％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.9、获取膨胀机组油箱2-3的油温，并跳转执行步骤S1.10；
S1.10、计算膨胀机组油箱2-3的油温变化率，并跳转执行步骤S1.11；
S1.11、判断膨胀机组油箱2-3的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S1.9，若否则执行步骤S1.12；
S1.12、判断膨胀机组油箱2-3的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S1.13，若否则执行步骤S1.14；
S1.13、将中温阀2-6的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.14、将中温阀2-6的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S1.9；
如图5所示，释能时，包括以下步骤：
S2.1、获取膨胀机组油箱2-3的油温，并跳转执行步骤S2.2；
S2.2、判断膨胀机组油箱2-3的油温是否小于第二温度阈值，其中，当膨胀机组油箱2-3的油温不小于第二温度阈值时，说明膨胀机组油箱2-3的油温满足膨胀机组2-2的开机条件，此时可进行开机即执行步骤S2.3；当膨胀机组油箱2-3的油温小于第二温度阈值时，则继续检测膨胀机组油箱2-3的油温即执行步骤S2.1；
S2.3、启动膨胀机组油泵2-4，打开调节阀17、第一阀门5和第三阀门12，关闭第二阀门9和第四阀门15，并跳转执行步骤S2.4；此时，储气室16内存储的压缩空气需先后流经中温回热器13和高温回热器6的低温侧后才会流入膨胀机组2-2进行做功。当压缩空气流经中温回热器13的低温侧时，从中温储热器11流入中温回热器13的高温侧的70℃中温回热工质会不断将自身热量释放给压缩空气，降温后45℃的中温回热工质从中温回热器13流出后便存储在中温储冷器14中，以备储能阶段使用。当压缩空气流经高温回热器6的低温侧时，从高温储热器4流入高温回热器6的高温侧340℃高温回热工质会不断将自身热量释放给压缩空气，降温后90℃的高温回热工质从高温回热器6流出后便存储在高温储冷器7中，以备储能阶段使用。
S2.4、获取压缩机组油箱1-3的油温，并跳转执行步骤S2.5；
S2.5、判断压缩机组油箱1-3的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S2.6，若否则执行步骤S2.7；
S2.6、打开高温阀1-6，将高温阀1-6的开度调节至100％，此时，存储在高温储冷器7中的部分高温回热工质便会依次通过高温阀1-6和压缩机组油箱1-3内的加热管流入中间储冷器8。由于，压缩机组油箱1-3的油温远低于高温储冷器7内高温回热工质的温度，因此当高温回热工质流经压缩机组油箱1-3时，高温回热工质会不断通过导热、对流等方式将热量传递给压缩机组油箱1-3内的润滑油。为了保证压缩机组油箱1-3的油温始终位于第一温度阈值和第四温度阈值之间，打开高温阀1-6后需实时检测压缩机组油箱1-3的油温，即跳转执行步骤S2.4。
S2.7、判断压缩机组油箱1-3的油温是否达到第四温度阈值，当压缩机组油箱1-3的油温达到第四温度阈值时，则需减小进入压缩机组油箱1-3的高温回热工质的流量，即执行步骤S2.8；当压缩机组油箱1-3的油温尚未达到第四温度阈值，则继续保持高温阀1-6全开，即执行步骤S2.6；其中，第四温度阈值大于第一温度阈值；
S2.8、将高温阀1-6的开度调节至50％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.9、获取压缩机组油箱1-3的油温，并跳转执行步骤S2.10；
S2.10、计算压缩机组油箱1-3的油温变化率，并跳转执行步骤S2.11；
S2.11、判断压缩机组油箱1-3的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S2.9，若否则执行步骤S2.12；
S2.12、判断压缩机组油箱1-3的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S2.13，若否则执行步骤S2.14；
S2.13、将高温阀1-6的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.14、将高温阀1-6的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S2.9。
需要说明的是，其中，第一温度阈值和第二温度阈值可为同一值，第三温度阈值和第四温度阈值也可为同一值。当第一温度阈值和第二温度阈值均为30℃，第三温度阈值和第四温度阈值均为31℃时，通过上述方法就可使压缩机组油箱1-3的油温始终保持在30～31℃之间，同时也可使膨胀机组油箱2-3的油温始终保持在30～31℃之间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种回热式压缩空气储能系统，其特征在于，包括储气室、压缩机组、膨胀机组、压缩机组油箱、膨胀机组油箱、与所述压缩机组连接的电动机以及与所述膨胀机组连接的发电机，所述压缩机组油箱和所述膨胀机组油箱内均设有加热管和温度传感器；
所述压缩机组的出口依次通过高温换热器和中温换热器的高温侧与所述储气室的进口连通，所述储气室的出口依次通过调节阀、中温回热器和高温回热器的低温侧与所述膨胀机组的进口连通；
所述高温换热器的低温侧、高温储热器、第一阀门、所述高温回热器的高温侧、高温储冷器和第二阀门首尾依次连接、以形成高温回热回路；所述中温换热器的低温侧、中温储热器、第三阀门、所述中温回热器的高温侧、中温储冷器和第四阀门首尾依次连接、以形成中温回热回路；
所述压缩机组油箱、压缩机组油泵、所述压缩机组内部的油路和压缩机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第一油循环回路；所述压缩机组油箱内的加热管的进口通过高温阀与所述高温储冷器的出口连通、出口与中间储冷器的进口连通，所述中间储冷器的出口与连接所述高温储冷器和所述第二阀门的管道连通，所述高温阀与所述压缩机组油箱内的温度传感器电连接；
所述膨胀机组油箱、膨胀机组油泵、所述膨胀机组内部的油路和膨胀机组油冷却器的高温侧首尾依次连接、以形成第二油循环回路；所述膨胀机组油箱内的加热管的进口通过中温阀与所述中温储热器的出口连通、出口与所述中温储冷器的进口连通，所述中温阀与所述膨胀机组油箱内的温度传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口与所述中温储冷器的出口连通，所述压缩机组油冷却器的低温侧的出口与所述中温储热器的进口连通。
3.根据权利要求2所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述中温储冷器的出口通过第一循环泵与所述压缩机组油冷却器的低温侧的进口连通。
4.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进口与所述中温储冷器的出口连通，所述膨胀机组油冷却器的低温侧的出口与所述中温储热器的进口连通。
5.根据权利要求4所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述中温储冷器的出口通过第二循环泵与所述膨胀机组油冷却器的低温侧的进口连通。
6.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述压缩机组油箱内的加热管的最高点低于所述高温储冷器的运行液位、最低点高于所述中间储冷器的运行液位。
7.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机组油箱内的加热管的最高点低于所述中温储热器的运行液位、最低点高于所述中温储冷器的运行液位。
8.根据权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统，其特征在于，所述高温储冷器和所述中间储冷器的出口均通过第三循环泵与所述高温换热器的进口连通。
9.一种基于权利要求1所述的回热式压缩空气储能系统的使用方法，其特征在于，
储能时，包括以下步骤：
S1.1、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.2；
S1.2、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S1.1，若否则执行步骤S1.3；
S1.3、启动电动机和压缩机组油泵，打开第二阀门和第四阀门，关闭第一阀门和第三阀门，并跳转执行步骤S1.4；
S1.4、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.5；
S1.5、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S1.6，若否则执行步骤S1.7；
S1.6、打开中温阀，将所述中温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S1.4；
S1.7、判断所述膨胀机组油箱的油温是否达到第三温度阈值，若是则执行步骤S1.8，若否则执行步骤S1.6；其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；
S1.8、将所述中温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.9、获取所述膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S1.10；
S1.10、计算所述膨胀机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S1.11；
S1.11、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S1.9，若否则执行步骤S1.12；
S1.12、判断所述膨胀机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S1.13，若否则执行步骤S1.14；
S1.13、将所述中温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S1.9；
S1.14、将所述中温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S1.9；
释能时，包括以下步骤：
S2.1、获取膨胀机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.2；
S2.2、判断所述膨胀机组油箱的油温是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S2.1，若否则执行步骤S2.3；
S2.3、启动膨胀机组油泵，打开调节阀、第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门和第四阀门，并跳转执行步骤S2.4；
S2.4、获取压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.5；
S2.5、判断所述压缩机组油箱的油温是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S2.6，若否则执行步骤S2.7；
S2.6、打开高温阀，将所述高温阀的开度调节至100％，并跳转执行步骤S2.4；
S2.7、判断所述压缩机组油箱的油温是否达到第四温度阈值，若是则执行步骤S2.8，若否则执行步骤S2.6；其中，所述第四温度阈值大于所述第一温度阈值；
S2.8、将所述高温阀的开度调节至50％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.9、获取所述压缩机组油箱的油温，并跳转执行步骤S2.10；
S2.10、计算所述压缩机组油箱的油温变化率，并跳转执行步骤S2.11；
S2.11、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否等于零，若是则执行步骤S2.9，若否则执行步骤S2.12；
S2.12、判断所述压缩机组油箱的油温变化率是否大于零，若是则执行步骤S2.13，若否则执行步骤S2.14；
S2.13、将所述高温阀的开度每分钟调小1％，并跳转执行步骤S2.9；
S2.14、将所述高温阀的开度每分钟调大1％，并跳转执行步骤S2.9。
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