CN112883509A - 一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法及设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法及设计系统，基于环境压力和温度、高温蓄热装置设计储热温度、储气库设计最高压力、压缩过程级间冷却器高温侧设计端差确定压缩机组所需压缩机级数，根据压缩机热力学模型确定各级压缩机进出口参数；基于压缩机级数、设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库设计最低压力和膨胀过程级间加热器高温侧设计端差确定膨胀机级数，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机进出口参数；基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数和膨胀机级数。根据特定边界参数快速设计压缩级数和膨胀级数及相应参数配置，确保系统完整循环过程具有较高的电对电效率。

Description

一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法及设计系统

技术领域

本发明涉及空气储能技术领域，尤其是一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法及设计装置。

背景技术

生产和使用的平衡是传统电力系统电能生产的最大特点，电能是其他能量转化过来的，且难以大量存储，这使得电能必须被同时生产和消费。风电、太阳能发电等并网产生的问题正随着装机容量的增大逐渐突现出来，在我国部分地区，弃风、弃光限电现象尤为突出。而储能技术是解决上述风电、太阳能等可再生能源问题的有效途径。

绝热式压缩空气储能是一种将电能转换为热能和压力势能分别存储的技术，有效的利用了天然洞穴资源，且不需消耗额外的燃料进行补燃，具有清洁度高、运行灵活性强等特点。目前大规模压缩空气储能技术正得到大力推广，在储能系统设计阶段，如何提高系统循环过程效率、降低投资建造和运行成本是该技术领域的研究热点。

绝热式压缩空气储能系统中，储热介质的温度是决定压缩级数的关键因素之一，针对确定的储气压力范围，研究一种具有通用性的压缩膨胀级数及其参数配置方法，并实现不同储热介质温度下系统循环过程效率的快速比较，对工程设计具有重要指导意义。现有技术中，均未提出具有通用性的设计方法，导致设计过程中进行大量重复和繁琐的计算工作。常规的等比压缩和等比膨胀设计方式，未将排气损失考虑在内，设计的系统效率并非最优，同时受级数的限制设计灵活性较差。

发明内容

本发明提供了一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法及设计系统，能够在系统概念设计阶段快速确定具有较高效率的系统压缩级数和膨胀级数及相应参数配置，为下一阶段的系统详细设计和优化奠定基础。

本发明采用的技术方案如下：

一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法，所述绝热式压缩空气储能系统包括压缩机组、膨胀机组、高温蓄热装置、低温蓄热装置、储气库、压缩过程级间冷却器、膨胀过程级间加热器、电动机和发电机；所述压缩过程级间冷却器工质侧管路进、出口分别连接上下级压缩机，换热介质侧管路进、出口分别连接高温蓄热装置、低温蓄热装置；所述膨胀过程级间加热器工质侧管路进、出口分别连接上下级膨胀机，换热介质侧管路进、出口分别连接高温蓄热装置、低温蓄热装置；末级压缩过程级间冷却器工质侧出口、初级膨胀过程级间加热器工质侧进口分别与所述储气库连通，分别用于压缩过程回收压缩空气产生的热量、膨胀过程加热空气提高做功能力；

所述设计方法包括如下步骤：

步骤一：基于环境压力和温度、高温蓄热装置设计储热温度、储气库设计最高压力以及所述压缩过程级间冷却器高温侧设计端差初步确定压缩机组的级数N₀，根据压缩机热力学模型确定各级压缩机的进出口参数；

步骤二：基于所述压缩机组的级数N₀和高温蓄热装置设计储热温度，暂定合适的膨胀机组的级数M₀：基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库设计最低压力、膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，初步确定膨胀机级数M₀，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机的进出口参数；

步骤三：基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M；

步骤四：基于设计机组发电功率、储气库设计最高和最低压力、压缩机组和膨胀机组参数、设计储发电时间比，确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率参数。

所述步骤一中，应用公式(1)依次求取各级压缩机出口压力：

对于第一级压缩机，进口压力为环境压力，进口温度为环境温度，若满足以下判断条件：

P_co，n≤P_cb且P_co，n+1＞P_cb

则压缩机级数取为N₀＝n；其中，P_co，n、P_co，n+1分别为第n级、第n+1级压缩机出口压力；T_HS为所述高温蓄热装置设计储热温度，P_cb为所述储气库设计最高压力，δT_c为所述压缩过程级间冷却器高温侧设计端差，T_ci，i和m_i分别为各级压缩机设计进口温度和多变效率，

为压缩机级间设计压损。

所述步骤二中，暂取膨胀机级数M₀＝N₀＝n，根据压缩机热力学模型求得第n级膨胀机的出口温度T_co，n，取第n级膨胀机进口温度为T_ei，n＝T_co，n-δT_c-δT_e，前n-1级膨胀机的进口温度均为T_ei，i＝T_HS-δT_e，其中δT_e为膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，应用公式(2)求得第n级膨胀机进口压力：

前n-1级采用等膨胀比，设膨胀比为β_i，应用公式(3)通过求解方程求取各级膨胀机膨胀比，公式(3)如下：

应用膨胀机热力学模型求得第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-₁，若T_eo，n-1＞T_ei，n，则将末级膨胀机进口温度调整为T_eo，n-1，重复上述步骤求取新的T_eo，n-1值，直至收敛；

其中，P_eb为设计膨胀背压，T_eb为设计膨胀排气温度，η_et和k分别为膨胀机等熵效率和绝热指数，

为膨胀机级间设计压损。

所述步骤三中，根据所述步骤二中确定的末级膨胀机进口温度，若所述末级膨胀机进口温度等于第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-1，对于压缩机组，若末级压缩机出口温度仍然较高时可将末级拆分为两级等比压缩，此时压缩机级数变为n+1；对于膨胀机组，可将末两级膨胀机合并为一级，末级膨胀比的确定应用公式(4)：

其中，β_n为合并前末级膨胀机膨胀比，此时膨胀机级数变为n-1。

所述步骤三中，若压缩机级数N和膨胀机级数M有所改变，需要返回步骤一和步骤二分别确定新的各级压缩机和膨胀机参数，再执行步骤三。

所述步骤四中，基于储气库设计最高和最低压力、储气温度确定所述储气库所能存储的压缩空气总质量；基于所述压缩空气总质量、设计机组发电功率、膨胀机组参数确定膨胀过程质量流量和时间；基于所述压缩空气总质量、储发电时间比确定压缩过程质量流量和时间，进而确定循环过程效率参数。

一种绝热式压缩空气储能系统的设计系统，包括：

第一处理单元，用于基于环境压力和温度、高温蓄热装置设计储热温度、储气库设计最高压力和压缩过程级间冷却器高温侧设计端差，确定压缩机组所需压缩机级数N₀，并根据压缩机热力学模型确定各级压缩机进出口参数；

第二处理单元，用于基于所述压缩机级数N₀和高温蓄热装置设计储热温度，暂定合适的膨胀机级数M₀，并基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库设计最低压力和膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，确定膨胀机级数M₀，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机进出口参数；

第三处理单元，用于基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M；并基于设计机组发电功率、储气库设计最高和最低压力、压缩机组和膨胀机组参数和设计储发电时间比，确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率参数；

所述第一处理单元和所述第三处理单元、所述第二处理单元和所述第三处理单元之间实现信息双向交互。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种高效模块化的技术方案，以提高系统循环效率和减少投资运行成本为最终目标，能够快速便捷的根据特定边界参数设计出储能系统的压缩级数和膨胀级数及各点参数，并使绝热式压缩空气储能系统具有较高的效率，为实际工程设计提供重要指导。

本发明的设计方法基于高温蓄热装置设计储热温度确定压缩级数，使压缩级数尽可能少，能被利用的高品质压缩热尽可能多，并能实现不同储热温度下的系统配置和效率的快速比较。

本发明的设计方法能确保绝热式压缩空气储能系统完整循环过程具有较高的电对电效率。基于设计排气温度确定膨胀级数和膨胀比分配，最大化利用高品质压缩热，减少因排气温度高于环境温度造成的排气损失，从而增大膨胀发电量，使系统效率最优的同时将不能被利用的压缩热保留在蓄热罐中，可以供热用户进一步使用，系统通用性强、灵活性高。

附图说明

图1为本发明的绝热式压缩空气储能系统示意图。

图2为本发明设计方法流程图。

图3为本发明设计系统示意图。

图4为用于实现本发明设计系统的电子和存储设备的结构示意图。

需要说明的是，如上描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图中：101、电动机；102、压缩机组；103、压缩过程级间冷却器；104、储气库；105、低温蓄热装置；106、膨胀过程级间加热器；107、膨胀机组；108、发电机；109、高温蓄热装置；310、第一处理单元；320、第二处理单元；330、第三处理单元；410、通信接口；420、处理器；430、存储器；440、总线。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，如图1所示，绝热式压缩空气储能系统包括：电动机101、压缩机组102、压缩过程级间冷却器103、储气库104、低温蓄热装置105、膨胀过程级间加热器106、膨胀机组107、发电机108及高温蓄热装置109。

工作时，压缩过程及膨胀过程为两个独立过程，压缩过程中电动机101带动压缩机组102将环境空气(工作工质)压缩至目标压力存储于储气库104中，由于压力升高导致压缩机出口空气温度升高，为减小下一级压缩机进口空气温度从而减小耗功，压缩热被压缩过程级间冷却器103的换热介质吸收，并最终存储于高温蓄热装置109。膨胀过程中，储气库104排出的气体经节流后稳定在某一压力，随后进入膨胀机组107推动叶轮做功，并最终在发电机108内将动能转化为电能进行存储，压缩过程中存储的压缩热被用于通过膨胀过程级间换热器106加热空气，从而提高下一级膨胀机的做功能力，换热后的换热介质流入低温蓄热装置109。

为了区分示意，图1中深色部分为膨胀过程级间加热器106、浅色部分为压缩过程级间冷却器103。压缩过程级间冷却器103和膨胀过程级间加热器106可以根据不同储热温度设置为多段。高温蓄热装置109和低温蓄热装置105为分别设置不同储热温度的蓄热器。

本实施例中绝热式压缩空气储能系统中压缩机组102和膨胀机组107在设计前并未指定级数，压缩级数和膨胀级数的确定为本实施例设计方法所采用的技术方案的重要组成部分。本实施例的设计方法以最高储热温度、换热器端差、压缩机进口温度为依据进行设计，不考虑蓄热罐和多段冷却器或加热器的详细配置。

在实际设计过程中，以提高系统循环效率和投资运行成本为目标。一般已知的是地下天然储气洞穴的容积以及岩壁允许承受的最高压力，储气库的压力波动范围可以根据预设的机组发电功率、充放电时间比等进行预估。因此，如何在现有经验下，快速确定较优的压缩级数和膨胀级数及各点参数、高储热介质温度是设计中的技术关键，也是本实施例设计方法的解决目标。

以下参考图2描述本实施例的绝热式压缩空气储能系统的设计方法。

步骤S210，基于环境压力和温度、高温蓄热装置109设计储热温度、储气库104设计最高压力、压缩过程级间冷却器103高温侧设计端差，确定压缩机组102所需压缩机级数N₀，根据压缩机热力学模型确定各级压缩机进出口参数；

执行完步骤S210后，除级数外，各级压缩机的参数包括进出口压力、进出口温度、单位质量流量压缩功也均可确定；

步骤S220，基于压缩机级数N₀和高温蓄热装置109设计储热温度，暂定合适的膨胀机级数M₀，基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库104设计最低压力、膨胀过程级间加热器106高温侧设计端差，确定膨胀机级数M₀，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机进出口参数；

执行完步骤S220后，除级数外，各级膨胀的参数包括进出口压力、进出口温度、单位质量流量膨胀功也均可确定；

步骤S230，基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M。

基于设计机组发电功率、储气库104设计最高和最低压力、压缩机组102和膨胀机组107参数、设计储发电时间比确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率等参数。

在“基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M”的步骤中，若压缩机级数N和膨胀机级数M有所改变，需要返回步骤S210和S220分别确定新的各级压缩机和膨胀机参数，再执行步骤S230。

在一些实施方式中，步骤S210具体包括：

为尽可能减少压缩级数，从而减少配置间管道和换热器带来的成本增加和能量损失，应用公式(1)首先依次求取各级压缩机出口压力，公式(1)如下：

对于第一级压缩机，进口压力为环境压力，进口温度为环境温度；

若满足以下判断条件：

P_co，n≤P_cb且P_co，n+1＞P_cb

则压缩机级数取为N₀＝n，其中T_HS为高温蓄热装置109设计储热温度，P_cb为储气库104设计最高压力，δT_c为压缩过程级间冷却器103高温侧设计端差，T_ci，i和m_i分别为压缩机设计进口温度和多变效率，

为压缩机级间设计压损。

如图所示，若不满足以上判断条件，则继续增加一级，直到知道满足条件为止。

应用上述公式(1)时，各级压缩机的设计进口温度、多变效率和级间设计压损可以不同。

步骤S220具体包括：

为最大限度的利用高品质的压缩热，暂取膨胀机级数M₀＝N₀＝n，根据压缩机热力学模型求得第n级出口温度T_co，n，取第n级膨胀机进口温度为T_ei，n＝T_co，n-δT_c-δT_e，前n-1级膨胀机进口温度均为T_ei，i＝T_HS-δT_e，δT_e为膨胀过程级间冷却器106高温侧设计端差；

应用公式(2)求得第n级膨胀机进口压力，公式(2)如下：

前n-1级采用等膨胀比，假设膨胀比为β_i，应用公式(3)通过求解方程求取各级膨胀机膨胀比，公式(3)如下：

应用膨胀机热力学模型求得第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-1，若T_eo，n-1＞T_ei，n，则将末级膨胀机进口温度调整为T_eo，n-1，重复上述步骤求取新的T_eo，n-1值，直至收敛；

其中，P_eb为设计膨胀背压，T_eb为设计膨胀排气温度，η_et和k分别为膨胀机等熵效率和绝热指数，

为膨胀机级间设计压损。

应用公式(3)时各级膨胀机的等熵效率和级间设计压损可以不同。

步骤S230具体包括：

根据步骤S220中确定的末级膨胀机进口温度，若末级膨胀机进口温度等于第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-1，对于压缩机组，若末级压缩机出口温度仍然较高时，可将末级拆分为两级等比压缩，此时压缩机级数变为n+1；对于膨胀机组，可将末两级膨胀机合并为一级，末级膨胀比的确定应用公式(4)：

其中，β_n为合并前末级膨胀机膨胀比，此时膨胀机级数变为n-1。

若压缩级数和膨胀级数改变，则返回步骤S210和S220重新确定各级压缩机和各级膨胀机参数。

然后，基于储气库104设计最高和最低压力，储气温度确定储气库所能存储的压缩空气总质量；基于压缩空气总质量、设计机组发电功率、膨胀机组参数确定膨胀过程质量流量和时间；基于压缩空气总质量、储发电时间比确定压缩过程质量流量和时间，进而确定循环过程效率等参数。

本实施例的设计方法，可以快速便捷的根据特定边界参数设计出储能系统的压缩级数和膨胀级数及相应参数配置，且确保系统完整循环过程具有较高的电对电效率。系统膨胀过程发电量与压缩过程耗电量之比即系统电对电效率。本实施例的设计方法基于设计排气温度确定膨胀级数和膨胀比分配，最大化利用高品质压缩热，减少因排气温度高于环境温度造成的排气损失，从而增大膨胀发电量，使系统效率最优的同时将不能被利用的压缩热保留在蓄热罐中，可以供热用户进一步使用。

以下对本实施例提供的绝热式压缩空气储能系统的设计系统进行描述，设计系统与上文描述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法相照应，绝热式压缩空气储能系统参考图1和上文描述。

如图3所示，本发明实施例提供的绝热式压缩空气储能系统的设计系统，包括第一处理单元310、第二处理单元320、第三处理单元330，第一处理单元310和第三处理单元330、第二处理单元320和第三处理单元间330可实现信息双向交互。

其中，第一处理单元310用于基于环境压力和温度、高温蓄热装置109设计储热温度、储气库104设计最高压力、压缩过程级间冷却器103高温侧设计端差确定压缩机组所需压缩机的级数N₀，根据压缩机热力学模型确定各级压缩机进出口参数。

第二处理单元320用于基于压缩机级数N₀和高温蓄热装置109设计储热温度暂定合适的膨胀机级数的M₀，基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库104设计最低压力、膨胀过程级间加热器106高温侧设计端差确定膨胀机级数M，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机进出口参数。

第三处理单元330用于基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M，基于设计机组发电功率、储气库104设计最高和最低压力、压缩机组102和膨胀机组107参数、设计储发电时间比确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率等参数。

如图4所示，为本实施例提供的一种电子设备结构示意图，电子设备包括：

通信接口410、处理器420、存储器430、总线440，并能分别实现相互间的通信。处理器420可以调用存储器430中的逻辑指令，执行本实施例中的绝热式压缩空气储能系统的设计方法。

存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立产品销售或使用时，可以储存在计算机可读取的存储介质中，即本质上本实施例设计方案、设计系统的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，并可储存于存储介质中，其能实现令计算机、服务器或网络设备等执行本发明实施例中绝热式压缩空气储能系统的设计方法的全部或部分步骤。

需要说明的是，存储介质包括但不限于U盘、移动硬盘、网络服务器、只读存储器、光盘等各种设备。

进一步的本实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质的计算机程序，计算机程序被执行时，能够实现本实施例的绝热式压缩空气储能系统的设计方法。

需要说明的是，本实施例的电子设备可以是服务器、PC设备或其它设备，本实施例不对其具体实现形式进行限定。

最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；凡是对前述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同等替换，均不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种绝热式压缩空气储能系统的设计方法，所述绝热式压缩空气储能系统包括压缩机组、膨胀机组、高温蓄热装置、低温蓄热装置、储气库、压缩过程级间冷却器、膨胀过程级间加热器、电动机和发电机；所述压缩过程级间冷却器工质侧管路进、出口分别连接上下级压缩机，换热介质侧管路进、出口分别连接高温蓄热装置、低温蓄热装置；所述膨胀过程级间加热器工质侧管路进、出口分别连接上下级膨胀机，换热介质侧管路进、出口分别连接高温蓄热装置、低温蓄热装置；末级压缩过程级间冷却器工质侧出口、初级膨胀过程级间加热器工质侧进口分别与所述储气库连通，分别用于压缩过程回收压缩空气产生的热量、膨胀过程加热空气提高做功能力；其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：

步骤一：基于环境压力和温度、高温蓄热装置设计储热温度、储气库设计最高压力以及压缩过程级间冷却器高温侧设计端差初步确定压缩机组的级数N₀，根据压缩机热力学模型确定各级压缩机的进出口参数；

步骤二：基于所述压缩机组的级数N₀和高温蓄热装置设计储热温度，暂定合适的膨胀机组的级数M₀，基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库设计最低压力、膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，初步确定膨胀机的级数M₀，根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机的进出口参数；

步骤三：基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M；

步骤四：基于设计机组发电功率、储气库设计最高和最低压力、压缩机组和膨胀机组参数和设计储发电时间比，确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率参数。

2.根据权利要求1所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，其特征在于，所述步骤一中，应用公式(1)依次求取各级压缩机出口压力：

对于第一级压缩机，进口压力为环境压力，进口温度为环境温度，若满足以下判断条件：

P_co，n≤P_cb且P_co，n+1＞P_cb

则压缩机级数取为N₀＝n；

其中，P_co，n、P_co，n+1分别为第n级、第n+1级压缩机出口压力；T_HS为所述高温蓄热装置设计储热温度，P_cb为所述储气库设计最高压力，δT_c为所述压缩过程级间冷却器高温侧设计端差，T_ci，i和m_i分别为各级压缩机设计进口温度和多变效率，

为压缩机级间设计压损。

3.根据权利要求2所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，其特征在于，所述步骤二中，暂取膨胀机级数M₀＝N₀＝n，根据压缩机热力学模型求得第n级膨胀机的出口温度T_co，n，取第n级膨胀机进口温度为T_ei，n＝T_co，n-δT_c-δT_e，前n-1级膨胀机的进口温度均为T_ei，i＝T_HS-δT_e，其中δT_e为膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，应用公式(2)求得第n级膨胀机进口压力：

前n-1级采用等膨胀比，设膨胀比为β_i，应用公式(3)通过求解方程求取各级膨胀机膨胀比，公式(3)如下：

应用膨胀机热力学模型求得第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-1，若T_eo，n-1＞T_ei，n，则将末级膨胀机进口温度调整为T_eo，n-1，重复上述步骤求取新的T_eo，n-1值，直至收敛；

其中，P_eb为设计膨胀背压，T_eb为设计膨胀排气温度，η_et和k分别为膨胀机等熵效率和绝热指数，

为膨胀机级间设计压损。

4.根据权利要求3所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，其特征在于，所述步骤三中，根据所述步骤二中确定的末级膨胀机进口温度，若所述末级膨胀机进口温度等于第n-1级膨胀机出口温度T_eo，n-1，对于压缩机组，若末级压缩机出口温度仍然较高时可将末级拆分为两级等比压缩，此时压缩机级数变为n+1；对于膨胀机组，将末两级膨胀机合并为一级，末级膨胀比的确定应用公式(4)：

其中，β_n为合并前末级膨胀机膨胀比，此时膨胀机级数变为n-1。

5.根据权利要求4所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，其特征在于，所述步骤三中，若压缩机级数N和膨胀机级数M有所改变，返回步骤一和步骤二分别确定新的各级压缩机和各级膨胀机参数，再执行步骤三。

6.根据权利要求1所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法，其特征在于，所述步骤四中，基于储气库设计最高和最低压力以及储气温度，确定储气库所能存储的压缩空气总质量；基于所述压缩空气总质量、设计机组发电功率以及膨胀机组参数，确定膨胀过程质量流量和时间；基于所述压缩空气总质量和储发电时间比，确定压缩过程质量流量和时间，进而确定循环过程效率参数。

7.一种根据权利要求1所述的绝热式压缩空气储能系统的设计方法所利用的设计系统，其特征在于，包括：

第一处理单元，用于基于环境压力和温度、高温蓄热装置设计储热温度、储气库设计最高压力和压缩过程级间冷却器高温侧设计端差，确定压缩机组所需压缩机的级数N₀，并根据压缩机热力学模型确定各级压缩机进出口参数；

第二处理单元，用于基于所述压缩机的级数N₀和高温蓄热装置设计储热温度暂定合适的膨胀机级数M₀，基于设计排气温度和设计膨胀背压、第N级压缩机出口温度、储气库设计最低压力以及膨胀过程级间加热器高温侧设计端差，确定膨胀机级数M₀，并根据膨胀机热力学模型确定各级膨胀机进出口参数；

第三处理单元，用于基于末级压缩机出口温度和末级膨胀机进口温度情况，进一步确定压缩机级数N和膨胀机级数M；并基于设计机组发电功率、储气库设计最高和最低压力、压缩机组和膨胀机组参数以及设计储发电时间比，确定储能过程和释能过程的质量流量、时间、循环过程效率参数；

所述第一处理单元和所述第三处理单元、所述第二处理单元和所述第三处理单元之间实现信息双向交互。

Images