CN109441785B - 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法 - Google Patents

一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109441785B
CN109441785B CN201910022774.7A CN201910022774A CN109441785B CN 109441785 B CN109441785 B CN 109441785B CN 201910022774 A CN201910022774 A CN 201910022774A CN 109441785 B CN109441785 B CN 109441785B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
compressor
compressed air
stage
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910022774.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109441785A (zh
Inventor
张世海
文贤馗
邓彤天
钟晶亮
马新惠
李盼
陈雯
吴宓
王锁斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Power Grid Co Ltd filed Critical Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority to CN201910022774.7A priority Critical patent/CN109441785B/zh
Publication of CN109441785A publication Critical patent/CN109441785A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109441785B publication Critical patent/CN109441785B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/008—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being a fluid transmission link
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/20—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法，在压缩空气储能压气机系统中连接入液力耦合器，电动机通过电机传动轴与液力耦合器连接，液力耦合器通过压缩机传动轴与高压级压气机连接，可以在储气罐内压缩空气压力未达到额定压力前的过程中，通过液力耦合器的调速作用，降低压气机的转速，调整压气机的压比，改变压气机出口压缩空气的压力，使得压气机出口压力与储气罐压力相匹配，减少高压压缩空气能量损失，同时，由于在液力耦合器的调整下减少了压气机的输入力矩，电动机功率降低，达到压缩空气储能系统减少能量损失、提高电‑电转化效率的目的。

Description

一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及多级压气机系统领域，尤其涉及一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法。
背景技术
压缩空气储能具有储能规模大、存储周期长、对环境污染小等优点，被认为是最有发展前景的大规模电力储能技术之一。
压气机在压缩空气储能中具有重要作用，是将电能转换为空气内能的主要设备，在满足系统运行要求的情况下减少压气机出力对系统节能、提高电-电效率具有重要意义。目前多级压气机的运行方式是不管储气罐压力高低，全部压气机均投入运行，出口压力较高且压力恒定，但在储能初期，储气罐中的压力较低，高压压缩空气进入储气罐时由于压差较大，高压压缩空气膨胀做功，一方面使得储气罐内空气温度升高，影响压缩空气储能能力，另一方面也导致高压压缩空气的能量损失。
因此，针对压缩空气储能压气机系统存在较大能量损失的问题，尤其是在储能初期压气机系统高压压缩空气如何减少能量损失，提高电-气转换效率的问题，必须找到合理的解决方法，才能使压缩空气储能得到更广泛的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法，以解决现有技术多级压气机的压缩空气储能电站，储能初期，储气罐中的压力较低，高压压缩空气进入储气罐时由于压差较大，高压压缩空气膨胀做功，使得储气罐内空气温度升高，导致压缩空气储能能力下降的问题和高压压缩空气的能量损失的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器、至少一个低压级压气机、至少一个高压级压气机、电动机、蓄冷罐、蓄热罐、至少两个换热器、压缩机传动轴、液力耦合器、电机传动轴、储气罐及相关管道阀门，所述空气入口过滤器出口和所述低压级压气机入口相连，所述低压级压气机出口与所述换热器热侧入口连通，所述换热器热侧出口至少一个所述高压级压气机入口连通，所述高压级压气机出口与换热器热侧入口连通，所述换热器热侧出口与储气罐相连所述至少一个换热器的冷侧进口与蓄冷罐相连，冷侧出口与蓄热罐入口相连，所述电动机通过电机传动轴与液力耦合器连接，所述液力耦合器通过压缩机传动轴与所述高压级压气机连接。
优选的，所述电动机为交流定速电机。
优选的，所述液力耦合器为调速型液力耦合器。
上述的压缩空气储能压气机系统的控制方法，包括如下步骤：
压缩空气储能阶段，当：
pd>(pt+pr)
式中：pd为高压级压气机设计出口压力，pt为储气罐实际压力，pr为额定工况下高压级压气机至储气罐管道设计压损，
启动电动机运行，调整液力耦合器勺管开度，改变液力耦合器的输出转速n，使得：
式中，为转速n时高压级压气机设计出口压力，其可以表示为：
式中：p0为低压级压气机入口压力，为低压级压气机在转速n时的设计压比，/>为高压级压气机在转速n时的设计压比,
当：
pd≤(pt+pr)
储能结束，停运电机电动机。
本发明的有益效果是：通过本发明的实施，可以在储气罐内压缩空气压力未达到额定压力前的过程中，通过液力耦合器的调速作用，降低压气机的转速，调整压气机的压比，改变压气机出口压缩空气的压力，使得压气机出口压力与储气罐压力相匹配，减少高压压缩空气能量损失，同时，由于在液力耦合器的调整下减少了压气机的输入力矩，电动机功率降低，达到提高压缩空气储能电-电转换效率的目的。
附图说明
图1为本发明系统的连接示意图；
图中：1、空气入口过滤器，2、低压级压气机，3、高压级压气机，4、电动机，5、蓄冷罐，6、蓄热罐，7、换热器，8、压缩机传动轴，9、液力耦合器，10、电机传动轴，11、储气罐。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明，应理解该实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种压缩空气储能压气机系统，包括：空气入口过滤器1、至少一个低压级压气机2、至少一个高压级压气机3、电动机4、蓄冷罐5、蓄热罐6、至少两个换热器7、压缩机传动轴8、液力耦合器9、电机传动轴10、储气罐11及相关管道阀门，所述空气入口过滤器1出口和所述低压级压气机2入口相连，所述低压级压气机2出口与所述换热器7热侧入口连通，所述换热器7热侧出口至少一个所述高压级压气机3入口连通，所述高压级压气机3出口与换热器7热侧入口连通，所述换热器7热侧出口与储气罐11相连所述至少一个换热器7的冷侧进口与蓄冷罐5相连，冷侧出口与蓄热罐6入口相连，所述电动机4通过电机传动轴10与液力耦合器9连接，电动机通过电机传动轴10将电机力矩传递给液力耦合器9，所述液力耦合器9通过压缩机传动轴8与所述高压级压气机3连接，液力耦合器9通过压缩机传动轴8将力矩传递给高压级压气机3。
所述电动机4为交流定速电机。
所述液力耦合器9为调速型液力耦合器，所述液力耦合器9为靠液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。
上述的压缩空气储能压气机系统的控制方法，包括如下步骤：
压缩空气储能阶段，当：
pd>(pt+pr)
式中：pd为高压级压气机3设计出口压力，pt为储气罐实际压力，pr为额定工况下高压级压气机3至储气罐11管道设计压损，
启动电动机4运行，调整液力耦合器9勺管开度，改变液力耦合器的输出转速n，使得：
式中，为转速n时高压级压气机3设计出口压力，其可以表示为：
式中：p0为低压级压气机2入口压力，为低压级压气机2在转速n时的设计压比，为高压级压气机3在转速n时的设计压比,
当：
pd≤(pt+pr)
储能结束，停运电机电动机4。

Claims (3)

1.一种压缩空气储能压气机系统的控制方法，包括：空气入口过滤器(1)、至少一个低压级压气机(2)、至少一个高压级压气机(3)、电动机(4)、蓄冷罐(5)、蓄热罐(6)、至少两个换热器(7)、压缩机传动轴(8)、电机传动轴(10)、储气罐(11)及相关管道阀门，其特征在于：还包括液力耦合器(9)，所述空气入口过滤器(1)出口和所述低压级压气机(2)入口相连，所述低压级压气机(2)出口与所述换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口至少与一个所述高压级压气机(3)入口连通，所述高压级压气机(3)出口与换热器(7)热侧入口连通，所述换热器(7)热侧出口与储气罐(11)相连，所述至少一个换热器(7)的冷侧进口与蓄冷罐(5)相连，冷侧出口与蓄热罐(6)入口相连，所述电动机(4)通过电机传动轴(10)与液力耦合器(9)连接，所述液力耦合器(9)通过压缩机传动轴(8)与所述高压级压气机(3)连接；所述控制方法包括：压缩空气储能阶段，当：
pd>(pt+pr)
式中：pd为高压级压气机(3)设计出口压力，pt为储气罐实际压力，pr为额定工况下高压级压气机(3)至储气罐(11)管道设计压损，
启动电动机(4)运行，调整液力耦合器(9)勺管开度，改变液力耦合器的输出转速n，使得：
式中，为转速n时高压级压气机(3)设计出口压力，其可以表示为：
式中：p0为低压级压气机(2)入口压力，为低压级压气机(2)在转速n时的设计压比，为高压级压气机(3)在转速n时的设计压比,
当：
pd≤(pt+pr)
储能结束，停运电机电动机(4)。
2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能压气机系统的控制方法，其特征在于：所述电动机(4)为交流定速电机。
3.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能压气机系统的控制方法，其特征在于：所述液力耦合器(9)为调速型液力耦合器。
CN201910022774.7A 2019-01-10 2019-01-10 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法 Active CN109441785B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910022774.7A CN109441785B (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910022774.7A CN109441785B (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109441785A CN109441785A (zh) 2019-03-08
CN109441785B true CN109441785B (zh) 2024-05-14

Family

ID=65543944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910022774.7A Active CN109441785B (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109441785B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112310986A (zh) * 2020-10-19 2021-02-02 中国科学院理化技术研究所 结合空气储能的调峰输电系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037800A1 (de) * 1998-12-22 2000-06-29 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von in druckluft gespeicherter energie in mechanische arbeit
CN101498293A (zh) * 2009-02-27 2009-08-05 霸州市利华燃气储运有限公司 燃气动力压缩系统
CN102317131A (zh) * 2009-02-11 2012-01-11 克诺尔商用车制动系统有限公司 用于载货车挂车的压缩空气供给系统和压缩空气供给方法
CN102758690A (zh) * 2012-07-29 2012-10-31 中国科学院工程热物理研究所 高效高压液态空气储能/释能系统
CN105370206A (zh) * 2014-08-07 2016-03-02 哈尼斯菲格技术公司 用于钻机空气压缩机的液力耦合传动系统
CN108386235A (zh) * 2018-04-18 2018-08-10 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能蓄热回热系统
CN108953204A (zh) * 2018-06-26 2018-12-07 沈阳透平机械股份有限公司 管线用压缩机性能试验方法及系统
CN209294010U (zh) * 2019-01-10 2019-08-23 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能压气机系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2292344A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-13 Ken Mann Hydraulic drive air compressor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037800A1 (de) * 1998-12-22 2000-06-29 Tcg Unitech Aktiengesellschaft Vorrichtung zur umwandlung von in druckluft gespeicherter energie in mechanische arbeit
CN102317131A (zh) * 2009-02-11 2012-01-11 克诺尔商用车制动系统有限公司 用于载货车挂车的压缩空气供给系统和压缩空气供给方法
CN101498293A (zh) * 2009-02-27 2009-08-05 霸州市利华燃气储运有限公司 燃气动力压缩系统
CN102758690A (zh) * 2012-07-29 2012-10-31 中国科学院工程热物理研究所 高效高压液态空气储能/释能系统
CN105370206A (zh) * 2014-08-07 2016-03-02 哈尼斯菲格技术公司 用于钻机空气压缩机的液力耦合传动系统
CN108386235A (zh) * 2018-04-18 2018-08-10 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能蓄热回热系统
CN108953204A (zh) * 2018-06-26 2018-12-07 沈阳透平机械股份有限公司 管线用压缩机性能试验方法及系统
CN209294010U (zh) * 2019-01-10 2019-08-23 贵州电网有限责任公司 一种压缩空气储能压气机系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109441785A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107521698B (zh) 一种环控系统余热制冷装置
CN111255720B (zh) 一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统
CN111595605B (zh) 一种压缩机和膨胀机综合实验系统
CN103925216B (zh) 柔性变结构涡旋机压缩空气储能系统
CN107939460B (zh) 一种用于大功率等级压缩空气储能系统的膨胀机组
CN101852529A (zh) 一种天然气管网压力能高效利用的方法及装置
CN204593934U (zh) 一种电动车废热利用变频热泵空调系统
CN109469598B (zh) 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法
CN109441785B (zh) 一种压缩空气储能压气机系统及其控制方法
CN202973654U (zh) 余热回收式双效双温装置
CN102927718B (zh) 一种新型双效双温高温热泵装置
CN209294010U (zh) 一种压缩空气储能压气机系统
CN203584737U (zh) 一种级间热量一体化回收和存储的压缩空气系统
CN116877973A (zh) 一种应用于凝抽背供热机组的能量梯级利用系统及方法
CN204027056U (zh) 利用余热驱动的螺杆膨胀机制冷系统
CN110701022A (zh) 一种高效利用低品位热能的压缩空气储能系统及控制方法
CN210531098U (zh) 一种高效节能空气压缩机组循环系统
CN203671980U (zh) 一种工业用风冷变频并联式冷水机组
CN210320722U (zh) R410a制冷剂的制冷热泵装置
CN201666690U (zh) 一种地源热泵机组
CN114635797A (zh) 一种燃机进气温度的控制系统
CN217735580U (zh) 一种自发电热泵系统
CN216159379U (zh) 一种优化吸收性能的吸收式制冷系统
CN114295398B (zh) 一种气电双驱压缩机实验系统
CN203879741U (zh) 柔性变结构涡旋机压缩空气储能系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant