CN111207062A - 一种高效压缩空气储能系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效压缩空气储能系统及控制方法，它包括空气压缩机(1)、电动机(2)、1号调节阀(3)，喷射装置(4)，2号调节阀(5)和储气罐(6)；空气压缩机(1)进口接入空气，出口接至排气母管，排气母管分为两路，一路依次通过1号调节阀(3)和喷射装置(4)后进入储气罐(6)，另一路通过2号调节阀(5)进入储气罐(6)，空气压缩机(1)与电动机(2)通过传动轴相连；本发明在压缩空气储能压缩过程中控制空气压缩机的排气压力处于最佳参数、空气压缩机处于高效率运行工况，采用喷射装置提升单位电耗的压缩空气流量，确保整个系统高效运行。

Description

一种高效压缩空气储能系统及控制方法
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种高效压缩空气储能系统及控制方法。
背景技术
压缩空气储能系统是当电网电量过剩时，启动压缩机压缩空气，将空气压缩储能过程，消耗电能驱动压缩机运行，空气经压缩后储存于储气罐内；当电网电量紧缺时，启动膨胀机，储气罐内的高压空气进入膨胀机带动发电机进行发电。空气压缩机在运行中是一个变化工况，其压缩后的空气储存在储气罐中，储气罐压力从零逐渐升至额定值，因此空气压缩机的排气压力是一个逐渐上升的变工况过程，从空气压缩机运行特性及效率曲线可以得知，在排气压力低的阶段，机组效率很低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高效压缩空气储能系统及控制方法，以解决现有技术空气压缩机的排气压力是一个逐渐上升的变工况过程，从空气压缩机运行特性及效率曲线可以得知，在排气压力低的阶段，机组效率很低等技术问题。
本发明采取的技术方案为：
一种高效压缩空气储能系统，它包括空气压缩机、电动机、1号调节阀，喷射装置，2号调节阀和储气罐；空气压缩机进口接入空气，出口接至排气母管，排气母管分为两路，一路依次通过1号调节阀和喷射装置后进入储气罐，另一路通过2号调节阀进入储气罐，空气压缩机与电动机通过传动轴相连。所述喷射装置包括工作喷嘴、混合室、喉管、扩压管和稳压管；工作喷嘴安装在混合室左端，混合室右端设置有喉管和下端设置有与外界连通的吸气口，喉管右端设置有左小右大的扩压管，扩压管右端连接有直筒的稳压管。
喷射装置吸气口处设置有80-200目的金属过滤网。
喷射装置吸气口处设置有入口扑板式逆止阀。喷射装置出气口处设置有出口扑板式逆止阀。
1号调节阀及前后管道管径满足80％Qmax要求，2号调节阀及前后管道管径满足100％Qmax要求，Qmax为空气压缩机最大运行工况下的空气流量。
1号调节阀和2号调节阀采用电动或气动控制。
排气母管和储气罐上分别安装带远传功能的压力表计。
一种高效压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
第一步、检查1号调节阀和2号调节阀处于关闭位置；
第二步、启动空气压缩机，排气母管压力逐渐升高；
第三步、开启1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
压缩空气经喷射装置卷吸大气增大空气流量后进入对应储气罐；
第四步、当Pg＝80％Pg0时，Pg为储气罐压力，Pg0为储气罐压力额定值，开启2号调节阀，关闭1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
第五步、当Pg＝100％Pg0时或储能阶段结束，关闭2号调节阀，停运空气压缩机。
排气母管压力控制值(Pmin，Pmax)根据空气压缩机效率曲线获得，为空气压缩机效率最高的一段。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明在压缩空气储能压缩过程中控制空气压缩机的排气压力处于最佳参数、空气压缩机处于高效率运行工况，采用喷射装置提升单位电耗的压缩空气流量，确保整个系统高效运行；解决了现有技术空气压缩机的排气压力是一个逐渐上升的变工况过程，从空气压缩机运行特性及效率曲线可以得知，在排气压力低的阶段，机组效率很低等技术问题。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为喷射装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1所示，一种高效压缩空气储能系统，包括空气压缩机1、电动机2、1号调节阀3，喷射装置4，2号调节阀5和储气罐6；空气压缩机1进口接入空气，出口接至排气母管，排气母管分为两路，一路依次通过1号调节阀3和喷射装置4后进入储气罐，另一路通过2号调节阀5进入储气罐，空气压缩机1与电动机2通过传动轴相连，由电动机拖动，将空气压缩后排入排气管。
优选的，上述喷射装置包括工作喷嘴、混合室、喉管、扩压管和稳压管，工作喷嘴安装在混合室左端，混合室右端设置有喉管和下端设置有与外界连通的吸气口，喉管右端设置有左小右大的扩压管，扩压管右端连接有直筒的稳压管。
喷射装置(见图2)主要由工作喷嘴、混合室及扩压管组成，工作喷嘴在其出口获得超音速气流，将被抽吸空气在工作压缩空气极强的剪切作用下卷吸至混合室，形成一股单一均匀混合后的气体，经过扩压管减速到一定的压力排出喷射装置。因此，本发明将喷射装置应用到压缩空气储能系统中，在压缩过程中使空气压缩机的排气压力处于最佳参数、空气压缩机处于高效率运行工况，又能增加压缩空气流量，确保整个系统高效运行。
优选的，上述喷射装置吸气口处设置有80-200目的金属过滤网。防止空气中杂质进入喷射装置和空气压缩机。
优选的，上述喷射装置吸气口处设置有入口扑板式逆止阀。防止喷射装置启动初期入口处出口处空气由内向外漏出，造成工质浪费。
优选的，上述喷射装置出气口处设置有出口扑板式逆止阀。防止喷射装置停止运行时压缩空气由外向内进入，造成喷射装置内部超压。
优选的，1号调节阀及前后管道管径满足80％Qmax要求，2号调节阀及前后管道管径满足100％Qmax要求，Qmax为空气压缩机最大运行工况下的空气流量。
优选的，1号调节阀、2号调节阀采用电动或气动控制。
优选的，排气母管和储气罐上分别安装带远传功能的压力表计。
实施例2：一种高效压缩空气储能系统的方法，该方法包括以下步骤：
第一步、检查1号调节阀、2号调节阀处于关闭位置；
第二步、启动空气压缩机，排气母管压力逐渐升高；
第三步、开启1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
确保空气压缩机处于高效率工况运行。
压缩空气经喷射装置，卷吸大气、增大空气流量后进入对应储气罐；增加做功气体，提高系统效率。
第四步、当Pg＝80％Pg0时(Pg为储气罐压力，Pg0为储气罐压力额定值)，开启2号调节阀，关闭1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
确保空气压缩机处于高效率工况运行。
第五步、当Pg＝100％Pg0时，或储能阶段结束，关闭2号调节阀，停运空气压缩机。
排气母管压力控制值(Pmin，Pmax)根据空气压缩机效率曲线获得，为空气压缩机效率最高的一段的最小值和最大值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：它包括空气压缩机(1)、电动机(2)、1号调节阀(3)，喷射装置(4)，2号调节阀(5)和储气罐(6)；空气压缩机(1)进口接入空气，出口接至排气母管，排气母管分为两路，一路依次通过1号调节阀(3)和喷射装置(4)后进入储气罐(6)，另一路通过2号调节阀(5)进入储气罐(6)，空气压缩机(1)与电动机(2)通过传动轴相连。
2.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射装置(4)包括工作喷嘴(401)、混合室(402)、喉管(403)、扩压管(404)和稳压管(405)；工作喷嘴(401)安装在混合室(402)左端，混合室(402)右端设置有喉管(403)和下端设置有与外界连通的吸气口，喉管(403)右端设置有左小右大的扩压管(404)，扩压管(404)右端连接有直筒的稳压管(405)。
3.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：喷射装置(4)吸气口处设置有80-200目的金属过滤网(408)。
4.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：喷射装置(4)吸气口处设置有入口扑板式逆止阀(407)。
5.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：喷射装置(4)出气口处设置有出口扑板式逆止阀(406)。
6.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：1号调节阀(3)及前后管道管径满足80％Qmax要求，2号调节阀(5)及前后管道管径满足100％Qmax要求，Qmax为空气压缩机最大运行工况下的空气流量。
7.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：1号调节阀(3)和2号调节阀(5)采用电动或气动控制。
8.根据权利要求1所述的一种高效压缩空气储能系统，其特征在于：排气母管和储气罐上分别安装带远传功能的压力表计。
9.如权利要求1-8任一所述的一种高效压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
第一步、检查1号调节阀和2号调节阀处于关闭位置；
第二步、启动空气压缩机，排气母管压力逐渐升高；
第三步、开启1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
压缩空气经喷射装置卷吸大气增大空气流量后进入对应储气罐；
第四步、当Pg＝80％Pg0时，Pg为储气罐压力，Pg0为储气罐压力额定值，开启2号调节阀，关闭1号调节阀，排气母管压力Pp按下式控制：
Pp∈(Pmin，Pmax)
第五步、当Pg＝100％Pg0时或储能阶段结束，关闭2号调节阀，停运空气压缩机。
10.根据权利要求9所述的一种高效压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：排气母管压力控制值(Pmin，Pmax)根据空气压缩机效率曲线获得，为空气压缩机效率最高的一段。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113357088A (zh) * 2021-05-19 2021-09-07 武瑞香 一种风电风机储能增效利用装置

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