CN109826778A - 新型压缩空气储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型压缩空气储能系统，包括电能储存系统及电能释放系统，电能储存系统包括若干数量空气压缩单元、若干数量换热器一、储热罐及储气空间，电能释放系统包括第一膨胀机组系统、第二膨胀机组系统及燃烧器系统，第一膨胀机组系统包括若干数量第一膨胀单元、背压阀，第二膨胀机组系统包括若干数量第二膨胀单元、若干数量的换热器二、储能系统废热再利用换热器、减压阀、气体混合装置及发电机；本发明在第一膨胀机组系统配置背压阀使第一膨胀机组具备滑压运行能力，配置外置燃烧器以第二膨胀单元带压力排气为供应空气进行适度补燃提高压缩空气气流的做功能力，配置气体混合装置实现燃烧器烟气余压及余热再利用，大幅度提高系统效率。

Description

新型压缩空气储能系统

技术领域

本发明涉及电力储能领域，具体用于电网电能的大规模储存，实现电网负荷的削峰填谷，也可以用于太阳能发电技术或者风力发电技术等新能源电力的品质改善以及电能规模化存储的一种新型压缩空气储能系统。

背景技术

压缩空气储能技术是一种大规模物理储能技术，在电网处于负荷低谷期间，利用波谷期间的廉价电能驱动空气压缩机做功，将廉价的低谷电能转变为压缩空气的压力能进行储存，在电网处于用电高峰时释放储气空间内的高压力压缩空气，经过换热器或者燃烧器提升温度后，进入空气膨胀机内膨胀做功，输出旋转轴功，驱动发电机输出稳定电能。

现有压缩空气储能技术存在着两方面的缺陷，其一为储气空间内高压力空气需要经过减压阀进行减压，导致了较大的压力能损失，在压缩空气储能过程中，为了在储气空间内尽可能储存更多容量的压缩空气，通常将空气压缩至高压力空气(例如8MPa甚至更高的压力)，储气空气内储存压缩空气的压力越高，在给定的空气膨胀机入口压力条件下，储气空间能够稳定释放压缩空气的时间越长，相对应的空气膨胀机能够对外输出电能的时间越长；若储气空间内压缩空气压力为5Mpa，第一台空气膨胀机入口设计压力是4.6MPa，在短时间内储气空间内的压力降低至4.6MPa，空气膨胀机无法工作，若将储气空间内压缩空气压力设定为8MPa，在储气空间内空气压力下降至4.6MPa之前的可持续时间更长。因此为了使得压缩空气储能系统具有较长的对外做功时间，通常储气空间内都是以远高于空气膨胀机入口设计压力的压缩空气压力进行储存，形成了一个压力差值，现有技术中通过降压阀来直接实现8MPa至4.6MPa的降压与稳压，损失了3.4MPa的压力，以至损失压缩空气储能系统对外输出电能的能力，因而现有的压缩空气储能系统均存在着降压阀导致的较大压力损失。

其二为储气空间的压缩空气进入空气膨胀机做功的空气温度较低，缺乏提高进入空气膨胀机的空气温度有效方法，在无补燃的情况下现有的压缩空气储能系统的空气膨胀机入口的空气温度通常比较低，对于无补燃式压缩空气储能技术，在没有外部热源提供的情况下储能阶段空气压缩机出口空气的温度一般低于160度，以此压缩空气储能系统的部分压缩热对做功阶段的空气膨胀机入口气流进行加热，使得空气膨胀机入口气流的温度均低于150度，较低的入口温度降低了气流在空气膨胀机对外做功的能力，此外现有的补燃式压缩空气储能技术，缺乏适应高压力下燃烧的燃烧器，国内尚无高压燃烧器的生产能力，因而也限制了压缩空气储能系统的效率。因而上述两个缺陷降低了压缩空气储能技术的效率。

发明内容

有鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷，提供一种新型压缩空气储能系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：新型压缩空气储能系统，包括电能储存系统及电能释放系统，其特征在于：电能储存系统包括若干数量的空气压缩单元、若干数量的换热器一、储热罐及储气空间，空气压缩单元与换热器一的空气入口端连接，空气压缩单元排出的压缩空气经过换热器一冷却后进入下一台空气压缩单元，末台的空气压缩单元或换热器一的高压空气流出端与储气空间连接，换热器一的热介质流出端与储热罐连接；

电能释放系统包括第一膨胀机组系统、第二膨胀机组系统及燃烧器系统，第一膨胀机组系统包括若干数量的第一膨胀单元、背压阀，背压阀配置在末台第一膨胀单元的排气出口处，第二膨胀机组系统包括若干数量的第二膨胀单元、若干数量的换热器二、储能系统废热再利用换热器、减压阀、气体混合装置及发电机，第一膨胀单元带压力排气流入下一台第一膨胀单元，第二膨胀单元带压力排气流入下一台第二膨胀单元，第一膨胀机组系统内若干数量的第一膨胀单元与第二膨胀机组系统内若干数量第二膨胀单元的传动轴相互连接，共同驱动第二膨胀机组系统内的发电机输出电能；

燃烧器系统包括燃烧器燃烧用带压力空气供应系统、燃烧器及高温带压力烟气分配系统。

进一步的，燃烧器燃烧用带压力空气供应系统的带压力空气来源于第二膨胀机组系统的第二膨胀单元带压力排气，第二膨胀单元带压力排气选用压力区间为0.2Mpa至2.5Mpa，高温带压力烟气分配系统通过高温带压力烟气输送管道与第二膨胀机组系统的若干数量的换热器二连接，高温带压力烟气分配系统将燃烧器产生的高温带压力烟气输送至若干数量换热器二的流入端，用于加热流经换热器二的做功气流。

进一步的，第一膨胀机组系统内首台第一膨胀单元的入口端还配置有储能系统废热再利用换热器或换热器二中的一种或者两种兼有，储能系统废热再利用换热器对进入首台第一膨胀单元入口做功气流进行加热，换热器二采用高温带压力烟气分配系统提供的高温带压力烟气对第一膨胀单元入口做功气流进行加热。

第二膨胀机组系统的首台第二膨胀单元入口端配置有储能系统废热再利用换热器及换热器二，次台第二膨胀单元或次台第二膨胀单元之后的第二膨胀单元入口处设置有换热器二，配置在首台第二膨胀单元的换热器二采用所述高温带压力烟气分配系统提供的高温带压力烟气对第二膨胀单元入口做功气流进行加热。

进一步的，背压阀配置在末台第一膨胀单元的排气出口处，背压阀出口与第二膨胀机组系统的首台第二膨胀单元做功气流入口连接，背压阀对末台第一膨胀单元的带压力排气保持排气压力恒定，第一膨胀机组系统内的第一膨胀单元带压力排气经过背压阀保持压力恒定后流入第二膨胀机组系统。

进一步的，减压阀配置在首台第二膨胀单元入口连接的换热器二的入口处，减压阀开启后储气空间流出空气直接流进配置在首台第二膨胀单元入口的换热器二进行换热，换热后的空气流入首台第二膨胀单元做功输出轴功，减压阀关闭时储气空间流出的空气进入第一膨胀机组系统做功。

进一步的，气体混合装置配置在次台第二膨胀单元或次台以后的第二膨胀单元的排气出口处，若干数量的换热器二流出换热后的带压力烟气汇合后由气体混合装置一个入口端流入，气体混合装置的另一个入口端流入与其相连的第二膨胀单元的带压力排气，气体混合装置将经过换热器二换热后带压力烟气与第二膨胀单元的带压力排气进行混合，混合后的气流进入与气体混合装置出口连接的其余数量的第二膨胀单元做功。

进一步的，燃烧器燃烧产生高温带压力烟气分为三股，第一股高温带压力烟气进入配置在首台第二膨胀单元入口的换热器二对进入首台第二膨胀单元的第一膨胀单元带压力排气进行换热，第二股高温带压力烟气经过配置在第三台第二膨胀单元入口的换热器二对进入第三台第二膨胀单元的带压力排气换热，第三股高温带压力烟气经过配置在首台第一膨胀单元入口的换热器二对储气空间流出空气进一步换热，三股高温带压力烟气经过换热后进入气体混合装置与气体混合装置入口连接的第三台第二膨胀单元带压力排气混合成均一做功气流，形成的均一做功气流进入与气体混合装置出口连接的其余数量的第二膨胀单元做功。

进一步的，储能系统废热再利用换热器的废热来源于所述电能储存系统中空气压缩单元排出压缩空气热量、第一膨胀机组系统内第一膨胀单元及第二膨胀机组系统内第二膨胀单元、发电机等设备做功过程中润滑油携带的热量当中的一种或者两者兼有。

进一步的，气体混合装置为三通管件、压力匹配器、喷射器、气体混合罐及带喷嘴的气体混合设备当中的一种。

本发明提供的新型压缩空气储能系统设计科学简单，结构紧凑合理，其具有以下功能：

(1)第一膨胀机组具备滑压运行能力，最大程度的利用了储气空间内高压空气的压力能，大幅度提高了储能系统效率，在末台第一膨胀单元的排气管道上配置背压阀，使得在背压阀之后的第二膨胀单元能够在稳定的压力参数下运行，同时使得在背压阀之前的第一膨胀单元具备恒定的排气背压，进而实现了首台第一膨胀单元入口的滑压运行，最大程度降低了储气空间与首台第一膨胀单元之间因节流阀降压导致的压力能损失；

(2)本发明的技术方案在新型压缩空气储能系统内废热再利用的基础上，通过配置外置燃烧器进行适度补燃，提高了第一膨胀单元及第二膨胀单元入口的气流温度，进而提高了压缩空气气流的做功能力，大幅度的提高储能系统的效率；

(3)新型压缩空气储能系统配置了外置燃烧器，外置燃烧器以第二膨胀单元的带压力排气为燃烧器供应燃烧用空气，燃烧用带压力空气已在第二膨胀单元内经过膨胀做功，回收了部分压力能，同时燃烧器采用的带压力排气的压力区间为0.2MPa至2.5MPa，降低了燃烧器的生产技术难度，有利于燃烧器国产化。

(4)新型压缩空气储能系统配置了气体混合装置系统，实现了燃烧器产生带压力烟气的余压及余热再利用，充分的利用了烟气携带的热量，大幅度提高系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图6为本发明实施例六提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图7为本发明实施例七提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图8为本发明实施例八提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图9为本发明实施例九提供的新型压缩空气储能系统的结构示意图；

图10为现有技术中可调式喷射器的结构示意图；

图11为现有技术中一种接受室为缩放喷管的喷射器的结构示意图；

图12为现有技术中可调式多喷嘴蒸汽压力匹配器的结构示意图。

图1至图9中：1-空气压缩单元，2-换热器一，3-储热罐，4-储气空间，5-储能系统废热再利用换热器，601-第一膨胀单元，602-第二膨胀单元，7-发电机，8-背压阀，9-换热器二，10-燃烧器，11-气体混合装置，12-减压阀。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面将通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

背压阀8是一种可以调节气流压力的阀门，在第一膨胀单元601排气口安装背压阀8能够让第一膨胀单元601的排气压力恒定，首台第一膨胀单元601入口气流的压力一直在变化，末台第一膨胀单元601的排气压力也会保持设定值不变动。这样就能够让背压阀8之后的第二膨胀单元602的入口气流压力维持在设定值运行，不会受第一膨胀单元601入口气流压力变化的影响。

实施例一

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图1，电能储存过程，通过电能驱动多级空气压缩单元1做功，制备高压力的压缩空气，将高压力的压缩空气在储气空间4中进行储存，空气压缩单元1排出的压缩空气经过换热器一2进行冷却，冷却后再进入下一台空气压缩单元1压缩以进一步提高输出空气的压力，经过多台空气压缩单元1加压后，空气便能够由常压状态压缩至需要的高压力状态。在高压力空气的制备过程中，换热器一2将空气携带的热量传递给换热介质，被加热后的换热介质进入储热罐3，将空气压缩过程产生的压缩热储存在储热罐3中。

在电能释放过程中，高压力的空气从储气空间4流出，首先进入储能系统废热再利用换热器5提升自身温度，减压阀12所在的空气输送管道为一个旁路，此时压缩空气输送旁路上的减压阀12关闭，储能系统废热再利用换热器5流出的经过加热的高压力空气进入第一膨胀单元601做功输出轴功，第一膨胀单元601的乏气排气管道上安装有背压阀8，背压阀8能够维持第一膨胀单元601的排气背压恒定，第一膨胀单元601排气经过背压阀8，再经过第二台储能系统废热再利用换热器5进行加热，加热后再进入换热器二9。在换热器二9内，被高温带压力烟气进一步加热，加热后的气流流入首台第二膨胀单元602，再流入第二台第二膨胀单元602做功。

第二台第二膨胀单元602的排气的一部分进入气体混合装置11，另一部分第二膨胀单元602的排气被抽取做为燃烧器10燃烧用气，在燃烧器10内燃料在带压力空气中燃烧产生高温的带压力烟气。高温带压力烟气流入换热器二9，对进入第一台第二膨胀单元602气流进行加热，换热后的带压力烟气进入气体混合装置11。

第二台第二膨胀单元602部分排气以及流出换热器二9的带压力烟气分别从气体混合装置11的两个入口进入，在气体混合装置11内进行混合获得均一气流，通过气体混合装置11形成的均一气流进入第三台第二膨胀单元602做功，进一步回收带压力烟气携带的压力能及热量。本方案中的第一膨胀单元601与第二膨胀单元602共用传动轴，共同驱动发电机7输出电能。

减压阀12所在的气流输送管道形成一条旁路，能够将第一台储能系统废热再利用换热器5流出的气流直接连通至换热器二9的入口，起到屏蔽第一膨胀单元601的目的，让做功气流不进入第一膨胀单元601。

在本实施例的运行方式上，本实施例的第一膨胀单元601排气管道上设置了背压阀8，背压阀8的设置使得第一膨胀单元601的排气压力恒定，同时也使得布置在背压阀8之后的第二膨胀单元602能够在稳定的压力下工作。在本实施例中，第一膨胀单元601可以进行滑压运行，布置在背压阀8之后的第二膨胀单元602则在设定的压力参数下进行定压运行。

滑压运行指在新型压缩空气储能系统对外输出电能过程中，处于滑压运行方式的第一膨胀单元601的入口压力是变化的，第一膨胀单元601入口气流的压力随着储气空间4内压力下降而同步下降。定压运行是指第二膨胀单元602的入口压力在运行过程中是固定不变的。对于本实施例来说，在电能释放过程中，第一膨胀单元601入口气流的压力是随着储气空间4内压力下降而实时下降，处于滑压运行状态，布置在背压阀8之后的第一台、第二台及第三台第二膨胀单元602的入口压力是稳定不改变的，因而处于定压运行状态。

由于进入第一膨胀单元601的空气气流不需要通过降压阀进行降压，因而第一台膨胀机单元601的入口气流的压力近似等于储气空间4的压缩空气的实时压力，储气空间4的压缩空气流出至第一膨胀单元601入口过程产生的压力能损失很小，在第一膨胀单元601持续做功过程中，储气空间4内的实时压力随着储存的压缩空气持续放出而持续下降，第一膨胀单元601的入口气流压力也跟随储气空间4内压力的降低而持续下降，但是第一膨胀单元601的排气压力是恒定不变的。

实施例二

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图2，与实施例一的区别，背压阀8之前配置了两台第一膨胀单元601，燃烧器10燃烧需要的带压力空气来自第二台第二膨胀单元602的带压力排气。

通过第二台第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第二台第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的第一台、第二台及第三台第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例三

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图3，与实施例二的区别，燃烧器10需要的燃烧用空气来自第一台第二膨胀单元602排气。

通过第二台第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一台及第二台第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第二台第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的第一台、第二台及第三台第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例四

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图4，与实施例三的区别，本实施例在实施例三的基础上增加了第4台第二膨胀单元602，同时第三台第二膨胀单元602前面增加了换热器二9。

燃烧器10产生的高温带压力烟气被分成了两股，其中一股高温带压力烟气流入布置在第一台第二膨胀单元602入口处的换热器二9，用于加热进入第一台第二膨胀单元602的气流，第二股高温带压力烟气流入布置在第三台第二膨胀单元602入口前的换热器二9，用于加热进入第三台第二膨胀单元602入口的气流，换热后的两股高温带压力烟气汇合后，流入气体混合装置11，在气体混合装置11中与来自第三台第二膨胀单元602带压力排气进行混合形成均一做功气流。

通过第二台第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一台及第二台第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第二台第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的第一台、第二台、第三台及第四台第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例五

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图5，与实施例四的区别，本实施例在实施例四基础上在背压阀8前面减少了一台第一膨胀单元601，燃烧器10需要的燃烧用空气来自第三台第二膨胀单元602带压力排气，燃烧器10产生的高温带压力烟气被分成了两股，其中一股高温带压力烟气流入布置在第一台第二膨胀单元602入口处的换热器二9，用于加热进入第一台第二膨胀单元602的气流；第二股高温带压力烟气流入布置在第三台第二膨胀单元602入口前的换热器二9，用于加热进入第三台第二膨胀单元602入口的气流。

换热后的两股带压力烟气汇合后，流入气体混合装置11，在气体混合装置11中与来自第三台第二膨胀单元602带压力排气进行混合。

通过第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的第一台、第二台、第三台及第四台第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例六

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图6，与实施例一的区别，本实施例在实施例一的基础上在第一膨胀单元601入口处配置了换热器二9，燃烧器10产生的高温带压力烟气，有一股高温带压力烟气流进此换热器二9对进入第一台06-膨胀机单元的气流进行加热，提升做功能力。

在电能释放过程中，高压力的空气从储气空间4流出，首先进入储能系统废热再利用换热器5提升自身温度，减压阀12所在的空气输送管道为一个旁路，此时压缩空气输送旁路上的减压阀12关闭，储能系统废热再利用换热器5流出的经过加热的高压力空气进入第一台换热器二9，在第一台换热器二9内被来自燃烧器10产生的高温带压力烟气进行加热，进一步提升温度的做功气流进入到第一膨胀单元601输出轴功，第一台第一膨胀单元601的乏气排气管道上安装有背压阀8，背压阀8能够维持第一膨胀单元601的排气背压恒定，第一膨胀单元601排气经过背压阀8，再经过第二台储能系统废热再利用换热器5进行加热，加热后再进入第二台换热器二9，在第二台换热器二9内被高温带压力烟气进一步加热，加热后的气流流入第一台第二膨胀单元602，再流入第二台第二膨胀单元602做功。

第二台第二膨胀单元602的排气的一部分进入气体混合装置11，另一部分的第二台第二膨胀单元602的带压力排气被抽取作为燃烧器10燃烧用气，在燃烧器10内燃料在带压力空气中燃烧产生高温的带压力烟气，高温带压力烟气流入第二台换热器二9，对进入第一台第二膨胀单元602气流进行加热，换热后的带压力烟气进入气体混合装置11。

第一台换热器二9与第二台换热器二9流出的经过换热后的带压力烟气混合，混合后的带压力烟气与来自第二台第二膨胀单元602部分排气分别从气体混合装置11的两个入口进入，在气体混合装置11内进行混合获得均一气流，通过气体混合装置11形成的均一气流进入第三台第二膨胀单元602做功，进一步回收带压力烟气携带的压力能及热量。本实施例中的第一膨胀单元601和第二膨胀单元602共用传动轴，共同驱动发电机7输出电能。

减压阀12所在的气流输送管道形成一条旁路，能够将第一台储能系统废热再利用换热器5流出的气流直接连通至第二台换热器二9的入口，起到屏蔽第一膨胀单元601的目的，让做功气流不进入第一膨胀单元601。

在运行方式上，本实施例的第一膨胀单元601排气管道上设置了背压阀8，背压阀8的设置使得第一膨胀单元601的排气压力恒定，同时也使得布置在背压阀8之后的若干数量的第二膨胀单元602能够在稳定的压力下工作。第一膨胀单元601可以进行滑压运行，布置在背压阀8之后的若干数量的第二膨胀单元602则在设定的压力参数下进行定压运行。

滑压运行指在新型压缩空气储能系统对外输出电能过程中，处于滑压运行方式的第一膨胀单元601的入口压力是变化的，第一膨胀单元601入口气流的压力随着储气空间4内压力下降而同步下降，定压运行是指第二膨胀单元602的入口压力在运行过程中是固定不变的。对本实施例来说，在新型压缩空气储能系统对外输出电能过程中，第一膨胀单元601入口气流的压力是随着储气空间4内压力下降而实时下降，处于滑压运行状态；布置在背压阀8之后的若干数量的第二膨胀单元602的入口压力是稳定不变，因而处于定压运行状态。

由于进入第一膨胀单元601的空气气流不需要通过降压阀进行降压，因而第一膨胀单元601的入口气流的压力近似等于储气空间4的压缩空气的实时压力，储气空间4的压缩空气流出至第一膨胀单元601入口过程产生的压力能损失很小。在第一膨胀单元601持续做功过程中，储气空间4内的实时压力随着储存的压缩空气持续放出而持续下降，第一膨胀单元601的入口气流压力也跟随储气空间4内压力的降低而持续下降，但是第一膨胀单元601的排气压力是恒定不变的。

通过第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的第一台、第二台及第三台第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例七

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图7，与实施例五的区别，本实施例在实施例五的基础上在第一台第一膨胀单元601入口处增加了一台换热器二9。

燃烧器10产生的高温带压力烟气分成了三股，其中的第一股高温带压力烟气流经第一台第一膨胀单元601入口换热器二9对其进行加热。第二股高温带压力烟气流入第一台第二膨胀单元602入口的换热器二9对其进行加热，第三股高温带压力烟气流入第三台第二膨胀单元602入口的换热器二9对其进行加热。

通过第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的若干数量的第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例八

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图8，与实施例四相比的区别，本实施例在实施例四基础上在第一台第一膨胀单元601之前增加了换热器二9。燃烧器10产生的高温带压力烟气分成了三股，其中的第一股高温带压力烟气流经第一台第一膨胀单元601入口的换热器二9对其进行加热，第二股高温带压力烟气流入第一台第二膨胀单元602入口换热器二9对其进行加热，第三股高温带压力烟气流入第三台第二膨胀单元602入口的换热器二9对其进行加热。

通过第二台第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第二台第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后若干数量的第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

实施例九

本实施例既可以用于电网的削峰填谷场景，也可以用于光伏发电或者风电等新能源电能的大规模存储与释放。请参阅图9，与实施例一相比的区别，本实施例在实施例一的基础上增加了两台空气压缩单元1及一台换热器2，储气空间4与末台空气压缩单元1连接。

通过第一膨胀单元601排气口设置背压阀8，让第一膨胀单元601具备了适应储气空间4空气压力实时下降的滑压运行能力，同时也维持了第一膨胀单元601排气压力的稳定，让连接在背压阀8之后的若干数量第二膨胀单元602均能在设定的稳定压力参数下运行。

如图10至图12所示，气体混合装置11是一种能够实现多股气流汇合，形成同一股气流的装置或者设备，可以为三通管件、压力匹配器、喷射器、气体混合罐及带喷嘴的气体混合设备当中的一种，本发明所采用的的气体混合装置可以为专利CN201610321926.X-可调式喷射器、CN201510200413.9-一种接受室为缩放喷管的喷射器及CN200310105298.4-可调式多喷嘴蒸汽压力匹配器当中的一种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.新型压缩空气储能系统，包括电能储存系统及电能释放系统，其特征在于：所述电能储存系统包括若干数量的空气压缩单元、若干数量的换热器一、储热罐及储气空间，所述空气压缩单元与换热器一的空气入口端连接，空气压缩单元排出的压缩空气经过所述换热器一冷却后进入下一台空气压缩单元，末台的所述空气压缩单元或换热器一的高压空气流出端与储气空间连接，所述换热器一的热介质流出端与储热罐连接；

所述电能释放系统包括第一膨胀机组系统、第二膨胀机组系统及燃烧器系统，所述第一膨胀机组系统包括若干数量的第一膨胀单元、背压阀，所述背压阀配置在末台所述第一膨胀单元的排气出口处，所述第二膨胀机组系统包括若干数量的第二膨胀单元、若干数量的换热器二、储能系统废热再利用换热器、减压阀、气体混合装置及发电机，所述第一膨胀单元带压力排气流入下一台第一膨胀单元，所述第二膨胀单元带压力排气流入下一台第二膨胀单元，所述第一膨胀机组系统内若干数量的第一膨胀单元与第二膨胀机组系统内若干数量第二膨胀单元的传动轴相互连接，共同驱动第二膨胀机组系统内的发电机输出电能；

所述燃烧器系统包括燃烧器燃烧用带压力空气供应系统、燃烧器及高温带压力烟气分配系统。

2.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述燃烧器燃烧用带压力空气供应系统的带压力空气来源于第二膨胀机组系统的第二膨胀单元带压力排气，所述第二膨胀单元带压力排气选用压力区间为0.2Mpa至2.5Mpa，所述高温带压力烟气分配系统通过高温带压力烟气输送管道与第二膨胀机组系统的若干数量的换热器二连接，所述高温带压力烟气分配系统将燃烧器产生的高温带压力烟气输送至若干数量换热器二的流入端，用于加热流经换热器二的做功气流。

3.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述第一膨胀机组系统内首台第一膨胀单元的入口端还配置有储能系统废热再利用换热器或换热器二中的一种或者两种兼有，所述储能系统废热再利用换热器对进入首台第一膨胀单元入口做功气流进行加热，所述换热器二采用所述高温带压力烟气分配系统提供的高温带压力烟气对第一膨胀单元入口做功气流进行加热。

4.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述第二膨胀机组系统的首台第二膨胀单元入口端配置有储能系统废热再利用换热器及换热器二，次台第二膨胀单元或次台第二膨胀单元之后的第二膨胀单元入口处设置有换热器二，配置在首台第二膨胀单元的换热器二采用所述高温带压力烟气分配系统提供的高温带压力烟气对第二膨胀单元入口做功气流进行加热。

5.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述背压阀配置在末台所述第一膨胀单元的排气出口处，所述背压阀出口与第二膨胀机组系统的首台第二膨胀单元做功气流入口连接，所述背压阀对末台第一膨胀单元的带压力排气保持排气压力恒定，所述第一膨胀机组系统内的第一膨胀单元带压力排气经过背压阀保持压力恒定后流入第二膨胀机组系统。

6.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述减压阀配置在首台第二膨胀单元入口连接的换热器二的入口处，所述减压阀开启后储气空间流出空气直接流进配置在首台第二膨胀单元入口的换热器二进行换热，换热后的空气流入首台第二膨胀单元做功输出轴功，所述减压阀关闭时储气空间流出的空气进入第一膨胀机组系统做功。

7.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述气体混合装置配置在次台第二膨胀单元或次台以后的第二膨胀单元的排气出口处，若干数量的所述换热器二流出换热后的带压力烟气汇合后由气体混合装置一个入口端流入，所述气体混合装置的另一个入口端流入与其相连的第二膨胀单元的带压力排气，所述气体混合装置将经过换热器二换热后带压力烟气与所述第二膨胀单元的带压力排气进行混合，混合后的气流进入与气体混合装置出口连接的其余数量的第二膨胀单元做功。

8.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述燃烧器燃烧产生高温带压力烟气分为三股，第一股高温带压力烟气进入配置在首台第二膨胀单元入口的换热器二对进入首台第二膨胀单元的第一膨胀单元带压力排气进行换热，第二股高温带压力烟气经过配置在第三台第二膨胀单元入口的换热器二对进入第三台第二膨胀单元的带压力排气换热，第三股高温带压力烟气经过配置在首台第一膨胀单元入口的换热器二对储气空间流出空气进一步换热，三股高温带压力烟气经过换热后进入气体混合装置与气体混合装置入口连接的第三台第二膨胀单元带压力排气混合成均一做功气流，形成的均一做功气流进入与气体混合装置出口连接的其余数量的第二膨胀单元做功。

9.根据权利要求3或4所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述储能系统废热再利用换热器的废热来源于所述电能储存系统中空气压缩单元排出压缩空气热量、第一膨胀机组系统内第一膨胀单元及第二膨胀机组系统内第二膨胀单元、发电机等设备做功过程中润滑油携带的热量当中的一种或者两者兼有。

10.根据权利要求1所述的新型压缩空气储能系统，其特征在于：所述气体混合装置为三通管件、压力匹配器、喷射器、气体混合罐及带喷嘴的气体混合设备当中的一种。