CN116357551A - 一种节能型压缩空气储能系统及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了一种节能型压缩空气储能系统及运行控制方法，压缩空气储能系统包括：空气压缩单元，透平发电单元和储气室；其中空气压缩单元包括多级联用的空气压缩机和储能调节通路；多级空气压缩机通过储能管路串联逐级压缩空气生成高压空气；储能调节通路的输入端为多个并分散在相邻的空气压缩机之间的储能管路上，其输出端连接储气室；储气室用于储存高压空气；透平发电单元包括多级联用的透平装置和第一释能调节通路；多级透平装置通过释能管路串联，将高压空气逐级在透平装置中释放发电做功；第一释能调节通路的输入端连接储气室且其输出端为多个分别连接透平装置，本申请优化了储能和释能过程，减小了储能和释能过程中的能量损失。

Description

一种节能型压缩空气储能系统及运行控制方法

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种节能型压缩空气储能系统及运行控制方法。

背景技术

随着新能源大规模利用，储能已成为全球能源转型进程中不可或缺的环节。尤其在大规模新能源基地等场景下，更需要大规模、长时、高效、低成本储能技术支撑。在众多储能技术中，普遍认为压缩空气储能系统显然是最具竞争力的大规模电力储能技术路线之一。相关技术中提出了压缩空气储能系统包括空气压缩单元、存储压缩空气的储气室和压缩空气做功单元，其中为了保证空气压缩单元将空气压缩到一定的压力并存储在储气室中均需要多级空气压缩机联用，实现将空气逐级加压并存储到储气室中，由于储能时储气室内压力是逐渐上升，在储能初期，如果直接联合启动多级空气压缩机会使高压空气会在压力较低的储气室内膨胀，造成压力势能的损失；同理，在压缩空气储能系统释能阶段由于储气室内压力是逐渐下降，相关技术中先通过稳压阀将压缩空气减压后再透平膨胀做功，这样的运行方式产生了很大的节流损失，极不节能。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种节能型压缩空气储能系统及运行控制方法，通过优化压缩空气储能系统的储能过程中压缩机的工作模式和释能过程中透平机的工作模式，减小了储能和释能过程中的能量损失能够更加充分的利用储气室内的高压空气势能。

为达到上述目的，根据本申请的第一个方面提出的一种节能型压缩空气储能系统，包括：

空气压缩单元，其包括多级联用的空气压缩机和储能调节通路；多级所述空气压缩机通过储能管路串联逐级压缩空气生成高压空气；所述储能调节通路的输入端为多个并分散在相邻的所述空气压缩机之间的储能管路上，其输出端连接储气室；所述储气室用于储存所述高压空气；

透平发电单元，其包括多级联用的透平装置和第一释能调节通路；多级所述透平装置通过释能管路串联，将高压空气逐级在所述透平装置中释放发电做功；所述第一释能调节通路的输入端连接所述储气室且其输出端为多个分别连接所述透平装置；以及

所述储气室；其输入端与所述空气压缩单元连接且输出端与所述透平发电单元连接，用于储存和释放所述高压空气。

在一些实施例中，压缩空气储能系统还包括换热单元，用于对所述空气压缩单元在压缩空气过程中产生的热量进行存储，并在所述高压空气进入所述透平发电单元做功前加热所述高压空气；所述换热单元包括冷罐、热罐以及储热通路和放热通路；所述冷罐和所述热罐中存储不同温度的工质液体；其中所述储热通路上设置多个第一换热器，且所述储热通路的输入端连通所述冷罐，其输出端连接所述热罐；其中所述放热通路上设置多个第二换热器，且所述放热通路的输入端连通所述热罐，其输出端连接所述冷罐。

在一些实施例中，所述放热通路上设置有电加热器，用于对输出的工质液体加热。

在一些实施例中，所述空气压缩机输出的高压空气通入所述第一换热器的热侧并与通入所述第一换热器的冷侧的工质液体换热；所述储能调节通路的输入端位于所述第一换热器的热侧出口。

在一些实施例中，所述储气室输出的高压空气通入所述第二换热器的冷侧与通入所述第二换热器的热侧的工质液体换热；所述第一释能调节通路的输入端位于所述第二换热器的冷侧出口。

在一些实施例中，所述透平装置包括透平机和发电机；所述高压空气通过释能管路和第一释能调节通路进入所述透平机；所述透平机转动带动所述发电机做功发电。

在一些实施例中，所述透平发电单元还包括第二释能调节通路，其输入端连接所述第一释能调节通路，输出端连接燃气电站；沿所述高压空气流通方向，依次在所述第二释能调节通路上设置气阀和再压缩机。

在一些实施例中，所述第一释能调节通路的多个输出端上、所述储能调节通路的输入端上和所述储能管路上均设置有气体调节阀。

在一些实施例中，根据本申请的第二个目的还提出了一种节能型压缩空气储能系统的运行工作方法，对上述任一实施例中所述的压缩空气储能系统进行运行包括以下步骤：

储能阶段：根据储气室中的压力利用电网谷电或新能源电力逐级启动空气压缩机，并将生成的高压空气储存在储气室中；其中当储气室内压力2.5＜P＜3MPa时则空气经过一级所述空气压缩机后即可存储；其中当储气室内压力为3≤P＜6MPa则空气经过至少二级所述空气压缩机压缩后存储；其中当储气室内压力P≥6MPa则启动至少三级的多级所述空气压缩机压缩后存储；

释能阶段：根据所述储气室中的压力逐级减小透平机启动数量，并将储气室中的高压空气在所述透平机中膨胀做功；当所述储气室压力P＞6MPa时，多级透平机联合膨胀做功；当所述储气室压力2＜P≤6MPa时，高压空气在至少两级所述透平机中膨胀做功；当所述储气室压力0.7＜P≤2MPa时，高压空气至少在一级所述透平机中膨胀做功。

在一些实施例中，当所述储气室内压力不超过4MPa时，打开第二释能调节通路直接为燃气电站提供带压空气。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的压缩空气储能系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例提出的压缩空气储能系统的结构示意图；

图3是本申请一实施例提出的压缩空气储能系统的结构示意图；

图4是本申请一实施例提出的压缩空气储能系统的结构示意图；

图5是本申请一实施例提出的压缩空气储能系统的运行方法流程图；

图中，1、空气压缩单元；11、第一压缩机；12、第二压缩机；13、第三压缩机；14、储能管路；15、第一气体调节阀；16、第二气体调节阀；17、第三气体调节阀；18、第四气体调节阀；19、储能调节通路；

2、透平发电单元；21、第一透平机；22、第二透平机；23、第三透平机；24、释能管路；25、第七气体调节阀；26、第五气体调节阀；27、第六气体调节阀；28、稳压阀；29、第一释能调节通路；210、第二释能调节通路；211、气阀；212、发电机；213、再压缩机；

3、储气室；

4、换热单元；41、冷罐；42、热罐；43、油泵；44、储热通路；45、放热通路；46、第一油调阀门；47、第二油调阀门；48、第三油调阀门；49、第四油调阀门；410、第五油调阀门；411、第六油调阀门；412、电加热器；413、第一油气换热器；414、第二油气换热器；415、第三油气换热器；416、第四油气换热器；417、第五油气换热器；418、第六油气换热器。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

参见图1是本申请一实施例提出的一种节能型压缩空气储能系统，包括空气压缩单元1、透平发电单元2和储气室3；其中空气压缩单元1用于压缩空气并生成高压空气，高压空气输入储气室3中存储，储气室3用于储存高压空气，其气体输入端与空气压缩单元1连接且储气室3的气体输出端与透平发电单元2连接。

其中空气压缩单元1包括多级联用的空气压缩机和储能调节通路19；其中多级联用的空气压缩机可理解为多个空气压缩机通过储能管路14串联，可依次逐级将空气进行压缩生成高压空气，高压空气通过储能管路14输至储气室3中存储，此为本领域常规设置不再赘述。但本实施例中特殊的是空气压缩单元1还包括储能调节通路19，其中储能调节通路19可理解为另一输送高压空气的管路，其输入端为多个，多个输入端分散在相邻的空气压缩机之间的储能管路14上，输出端连接储气室3，用于将储能管路14中的高压空气分流，并存储在储气室3中。因此本实施例中通过优化压缩空气储能系统的储能过程中压缩机的工作模式，减小了储能过程中的能量损失。

示例的如图1所示，多级联用的空气压缩机包括三级联用的空气压缩机，其中分别为第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13；第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13之间均利用储能管路14串联连通，即进入第一压缩机11的空气经过压缩后生成压缩空气，压缩空气并经过储能管路14输至第二压缩机12进一步压缩生成压力更高的压缩空气后，后又经过储能管路14输至第三压缩机13，进一步压缩生成压力更高的高压空气并输入至储气室3中。而位于第一压缩机11和第二压缩机12之间的储能管路14上设置有第一气体调节阀15，第二压缩机12和第三压缩机13之间的储能管路14上设置有第三气体调节阀17。储能调节通路19的输入端分别位于第一压缩机11和第二压缩机12之间的储能管路14上，以及第二压缩机12和第三压缩机13之间的储能管路14上，且在储能调节通路19的各输入端上分别设置第二气体调节阀16和第四气体调节阀18，即第一压缩机11输出的压缩空气可进入第一气体调节阀15和第二气体调节阀16。其中本实施例中空气压缩单元1的运行原理为，利用电网谷电或新能源电力逐级启动空气压缩机，即在当储气室3内压力2.5＜P＜3MPa时，关闭第一气体调节阀15并打开第二气体调节阀16，空气经过第一压缩机11压缩后直接通过储能调节通路19通入储气室3中。随着储气室3内压力越来越大，当储气室3内压力为3≤P＜6MPa时，则打开第一气体调节阀15和第四气体调节阀18，并关闭第二气体调节阀16和第三气体调节阀17，进入第一压缩机11的空气经过压缩后通过储能管路14进入第二压缩机12中进一步压缩后，通过储能调节通路19通入储气室3中；当储气室3内压力P≥6MPa则打开第一气体调节阀15和第三气体调节阀17，并关闭第二气体调节阀16和第四气体调节阀18，空气经过第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13进一步压缩后通过储能管路14进入储气室3中。

需要解释的是，在一些实施例中，第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13为同轴连接时，在第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13不同时全部启动时，彻底关闭未启动空气压缩机的进气口会造成空气压缩机喘振，例如当储气室3内压力2.5＜P＜3MPa时，关闭第一气体调节阀15并打开第二气体调节阀16，空气经过第一压缩机11压缩后直接通过储能调节通路19通入储气室3中，此时因第二压缩机12和第三压缩机13的进气口中未进入气体会造成喘振现象，因此可保持第一气体调节阀15和第三气体调节阀17较小开度，带走第二压缩机12和第三压缩机13旋转过程中产生的热量并防止压缩机喘振现象即可。

透平发电单元2包括多级联用的透平装置和第一释能调节通路29；多级透平装置通过释能管路24串联，将高压空气逐级在透平装置中释放发电做功；第一释能调节通路29的输入端连接储气室3且其输出端为多个分别连接透平装置。

其中透平发电单元2包括多级联用的透平装置和第一释能调节通路29；其中多级联用的透平装置包括透平机和发电机212；可理解为多个透平机通过释能管路24串联，即高压空气通过释能管路24依次进入多个透平机中做功，透平机转动带动发电机212做功发电，此为本领域常规设置不再赘述。但本实施例中特殊的是透平发电单元2还包括第一释能调节通路29，其中第一释能调节通路29可理解为另一输送高压空气的管路，其输入端连接储气室3且输出端为多个，多个输入端分别与连接多个透平机，用于将释能管路24中的高压空气分流并通入透平机中做功，因此本实施例中高压空气通过释能管路24和第一释能调节通路29依次逐级进入透平机中发电做功，优化了压缩空气储能系统释能过程中释能过程中透平机的工作模式，减小了释能过程中的能量损失，能够更加充分的利用储气室3内的空气势能。

示例的如图1所示，多级联用的透平装置包括三级联用的透平机和发电机212，其中三级联用的透平机分别为第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23；第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23之间均利用释能管路24连通，即进入第一透平机21的高压空气做功后又进入第二透平机22中进一步做功，从第二透平机22输出的高压空气又进入第三透平机23再次做功，透平机转动带动发电机212做功发电，实现高压空气释能发电。其中释能管路24上设置有稳压阀28，用于调整高压空气进入透平机的压力。此外释能管路24上设置有第五气体调节阀26，第五气体调节阀26用于调整高压空气进入第一透平机21的高压空气流量；同时在本实施例中第一释能调节通路29的输出端设置有第六气体调节阀27和第七气体调节阀25。其中本实施例中透平发电单元2的运行原理为，根据储气室3中的压力逐级减小透平机启动数量，即当储气室3压力P＞6MPa时，第五气体调节阀26打开，同时关闭第六气体调节阀27和第七气体调节阀25，将高压空气依次经过第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23中膨胀做功，并带动发电机212做功发电；随着储气室3内压力越来越小，当储气室3压力2＜P≤6MPa时，关闭第五气体调节阀26和第七气体调节阀25，同时打开第六气体调节阀27，高压空气依次进入第二透平机22和第三透平机23中膨胀做功，并带动发电机212做功发电；当储气室3压力0.7＜P≤2MPa时，关闭第五气体调节阀26和第六气体调节阀27，同时打开第七气体调节阀25，高压空气进入第三透平机23中膨胀做功并带动发电机212做功发电。

需要解释的是，在一些实施例中，第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23为同轴连接时，在第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23不同时全部启动时，彻底关闭未启动透平机的进气口，造成透平机空转并产生大量的热不利于透平机的运行。例如当储气室3压力0.7＜P≤2MPa时，关闭第五气体调节阀26和第六气体调节阀27造成第一透平机21和第二透平机22空转，因此可将第五气体调节阀26和第六气体调节阀27保持较小的开度，带走第一透平机21和第二透平机22旋转过程中产生的热量即可。

因此本实施例中通过优化压缩空气储能系统的储能过程中压缩机的工作模式和释能过程中透平机的工作模式，减小了储能和释能过程中的能量损失能够更加充分的利用储气室3内的高压空气势能。

在一些实施例中，压缩空气储能系统还包括换热单元4，用于对空气压缩单元1在压缩空气过程中产生的热量进行存储，并在高压空气进入透平发电单元2做功前加热高压空气；换热单元4包括冷罐41、热罐42以及储热通路44和放热通路45；冷罐41和热罐42中存储不同温度的工质液体；其中储热通路44上设置多个第一换热器，且储热通路44的输入端连通冷罐41，其输出端连接热罐42；其中放热通路45上设置多个第二换热器，且放热通路45的输入端连通热罐42，其输出端连接冷罐41。

其中压缩空气储能系统还包括换热单元4，其中可知的在空气压缩单元1在压缩空气过程中生成的高压空气具有热量，因此可通过换热单元4将该热量进行回收；此外在高压空气进入透平发电单元2做功前，可利用在空气压缩单元1中回收的热量加热高压空气，达到热量的高效率利用，实现压缩空气储能系统节能运行的目的。示例的，换热单元4包括冷罐41、热罐42以及储热通路44和放热通路45；冷罐41和热罐42为具有一定容积的罐体结构，且由隔热的高强度型材制成，其罐体上均设置有输入口和输出口，冷罐41和热罐42中可分别存储不同温度的工质液体，即冷罐41中存储低温的工质液体，热罐42中存储高温的工质液体，其中工质液体可为导热油，水等。而储热通路44和放热通路45均连通在冷罐41和热罐42之间，且储热通路44和放热通路45上均设置有液泵和换热器，用于泵送工质液体。本实施例以工质液体为导热油，且储热通路44上的换热器为第一换热器，放热通路45上的换热器为第二换热器为例对换热单元4进行描述。

如图2所示换热单元4包括冷罐41、热罐42以及储热通路44和放热通路45，其中储热通路44上依次设置有油泵43、第一油气换热器413、第二油气换热器414和第三油气换热器415；且每一油气换热器均包括通入导热油的冷侧和通入高压空气的热侧，实现冷侧的导热油与热侧的高压空气换热，其中每一油气换热器的冷侧输入端均设置有油调阀门，即与第一油气换热器413、第二油气换热器414和第三油气换热器415分别连接的油调阀门为第一油调阀门46、第二油调阀门47和第三油调阀门48。其中以第一油气换热器413的换热方法为例，空气进入第一压缩机11中压缩后生成高压空气，并通入第一油气换热器413的热侧，同时油泵43将冷罐41中的导热油输送至第一油气换热器413的冷侧，实现与高压空气的换热，升温后的导热油进入热罐42中，此阶段与联用的空气压缩机的数量有关，本领域技术人员可根据上述描述推理得到全部的空气压缩机联用后的第一油气换热器413、第二油气换热器414和第三油气换热器415的工作方法，不再赘述。

同理的，放热通路45上依次设置有油泵43、第四油气换热器416、第五油气换热器417和第六油气换热器418，在第四油气换热器416、第五油气换热器417和第六油气换热器418的冷侧通入高压空气与热侧通入的高温导热油换热，实现在高压空气进入透平装置前加热至一定的温度。其中第四油气换热器416、第五油气换热器417和第六油气换热器418的热侧输入端设置第四油调阀门49、第五油调阀门410和第六油调阀门411。其中以第四油气换热器416的换热方法为例，高压空气通过稳压阀28后并通入第四油气换热器416的冷侧，同时打开第四油调阀门49，放热通路45上的油泵43将热罐42中的导热油输送至第四油气换热器416的热侧，实现与高压空气的换热，降温后的导热油可进入冷罐41中，升温后的高压空气进入第一透平机21中膨胀做功；依次类推，可打开第五油调阀门410和第六油调阀门411，实现释能管路24中进入第二透平机22和第三透平机23中的高压空气与导热油换热的目的，不再赘述。

其中需要解释的是，在本实施例中第一释能调节通路29中通入的高压空气均为第四油气换热器416的冷侧输出升温后的。且第三透平机23中输出的高压空气气温在10℃附近，并且燃机电站的燃气轮机需要进行级间冷却以防止叶片损坏，可以用该高压空气冷却燃气轮机，增加了做功后压缩空气储能技术的用途。

在一些实施例中，放热通路45上设置电加热器412，用于对输出的工质液体加热。

示例的如图3所示，在放热通路45上设置电加热器412，电加热器412可对通过的工质液体加热后，将工质液体输出至第四油气换热器416、第五油气换热器417和第六油气换热器418，其中可知的，在工质液体的流通方向上，电加热器412位于第四油气换热器416的上游。

在一些实施例中，高压空气通入第一换热器的热侧并与通入第一换热器的冷侧的工质液体换热；储能调节通路19的输入端位于第一换热器的热侧出口。

示例的，储能调节通路19的输入端分别位于第一油气换热器413、第二油气换热器414和第三油气换热器415的热侧出口，且第一气体调节阀15和第二气体调节阀16位于第一油气换热器413的热侧出口处；第三气体调节阀17和第四气体调节阀18位于第二油气换热器414的热侧出口处。本实施例中将换热后的高压空气入下游，实现对压缩热量的最大回收率。

在一些实施例中，高压空气通入第二换热器的冷侧与通入第二换热器的热侧的工质液体换热；第一释能调节通路29的输入端位于第二换热器的冷侧出口。

示例的，第一释能调节通路29的输入端连接第四油气换热器416的冷侧出口，并将第四油气换热器416的冷侧输出的高压空气通过第一释能调节通路29输送至第二透平机22和第三透平机23。本实施例中将导热油与高压空气通入第四油气换热器416换热后，升温后的高压空气通过释能管路24和第一释能调节通路29进入透平装置，减小了释能过程中的能量损失。

在一些实施例中，透平发电单元2还包括第二释能调节通路210，其输入端连接第一释能调节通路29，输出端连接燃气电站；沿高压空气流通方向，依次在第二释能调节通路210上设置气阀211和再压缩机213。

如图4所示，透平发电单元2还包括第二释能调节通路210，其中第二释能调节通路210为输送高压空气的管路，其中第二释能调节通路210的输入端连接第一释能调节通路29，其输出端连接燃气电站。即高压空气通入第四油气换热器416换热后，升温后的高压空气可通过第二释能调节通路210进入燃气电站，为燃气电站提供带压空气，增加了压缩空气的用途，因此本申请具有使用可操作性强、应用范围灵活、节能效果显著等特点。此外在一些实施例中，沿高压空气流通方向，依次在第二释能调节通路210上设置气阀211和再压缩机213，其中可根据燃气电站需要的带压空气的压力，利用再压缩机213对高压空气再次增压即可。

在一些实施例中，根据本申请的第二个目的还提出了一种节能型压缩空气储能系统的运行工作方法，对上述任一实施例中的压缩空气储能系统进行运行包括以下步骤，例如图5所示：

S1储能阶段：根据储气室3中的压力利用电网谷电或新能源电力逐级启动空气压缩机，并将生成的高压空气储存在储气室3中；其中当储气室3内压力2.5＜P＜3MPa时则空气经过一级空气压缩机后即可存储；其中当储气室3内压力为3≤P＜6MPa则空气经过至少二级空气压缩机压缩后存储；其中当储气室3内压力P≥6MPa则启动至少三级的多级空气压缩机压缩后存储；

S2释能阶段：根据储气室3中的压力逐级减小透平机启动数量，并将储气室3中的高压空气在透平机中膨胀做功；当储气室3压力P＞6MPa时，多级透平机联合膨胀做功；当储气室3压力2＜P≤6MPa时，高压空气在至少两级透平机中膨胀做功；当储气室3压力0.7＜P≤2MPa时，高压空气至少在一级透平机中膨胀做功。

示例的，在本实施例的储能阶段中，利用电网谷电或新能源电力逐级启动空气压缩机，即在当储气室3内压力2.5＜P＜3MPa时，关闭第一气体调节阀15并打开第二气体调节阀16，空气经过第一压缩机11压缩后生成高压空气，高压空气通入第一油气换热器413的热侧；同时打开第一油调阀门46，冷罐41中输出工质液体至第一油气换热器413的冷侧，实现工质液体与高压空气换热；换热后的高压空气直接通过储能调节通路19通入储气室3中；而换热后的工质液体通入热罐42中。随着储气室3内压力越来越大，当储气室3内压力为3≤P＜6MPa时，则打开第一气体调节阀15和第四气体调节阀18，并关闭第二气体调节阀16和第三气体调节阀17，进入第一压缩机11的空气经过压缩后输出并通入第一油气换热器413中换热降温，而后通过储能管路14进入第二压缩机12中进一步压缩生成高压空气，高压空气与通入第二油气换热器414的热侧；同时打开第二油调阀门47，冷罐41中输出工质液体至第二油气换热器414的冷侧，实现工质液体与高压空气换热，换热后的高压空气直接通过储能调节通路19通入储气室3中，而换热后的工质液体通入热罐42中。当储气室3内压力P≥6MPa则打开第一气体调节阀15和第三气体调节阀17，并关闭第二气体调节阀16和第四气体调节阀18，空气经过第一压缩机11、第二压缩机12和第三压缩机13进一步压缩后生成高压空气，高压空气通入第三油气换热器415与工质液体换热后通过储能管路14进入储气室3中，最终储气室3中的压力达到12MPa左右。

在本实施例的释能阶段中，根据储气室3中的压力逐级减小透平机启动数量，即当储气室3压力P＞6MPa时，打开第五气体调节阀26以及第四油调阀门49、第五油调阀门410和第六油调阀门411，同时关闭第六气体调节阀27和第七气体调节阀25；从储气室3中释放的高压空气经过释能管路24上的稳压阀28后通入第四油气换热器416，与从热罐42中输出并经过电加热器412加热后的工质液体在第四油气换热器416中换热后，高压空气依次经过第一透平机21、第二透平机22和第三透平机23中膨胀做功，并带动发电机212做功发电；其中第一透平机21输出的高压空气通入第五油气换热器417中与从热罐42中输出并经过电加热器412加热后的工质液体换热；第二透平机22输出的高压空气通入第六油气换热器418中与从热罐42中输出并经过电加热器412加热后的工质液体换热；第三透平机23输出的高压空气可直接去冷却燃气轮机。随着储气室3内压力越来越小，当储气室3压力2＜P≤6MPa时，关闭第五气体调节阀26、第七气体调节阀25和第五油调阀门410，同时打开第六气体调节阀27、第四油调阀门49和第六油调阀门411，高压空气通入第四油气换热器416换热后，经过第一释能调节通路29依次进入第二透平机22和第三透平机23中膨胀做功，并带动发电机212做功发电，第二透平机22输出的高压空气通入第六油气换热器418中与从热罐42中输出并经过电加热器412加热后的工质液体换热；第三透平机23输出的高压空气可直接去冷却燃气轮机。当储气室3压力0.7＜P≤2MPa时，关闭第五气体调节阀26、第六气体调节阀27、第五油调阀门410和第六油调阀门411，同时打开第七气体调节阀25及第四油调阀门49，高压空气进入第三透平机23中膨胀做功并带动发电机212做功发电。

在一些实施例中，当储气室3内压力不超过4MPa时，打开第二释能调节通路210直接为燃气电站提供带压空气。

示例的，储气室3内压力不超过4MPa时，就可根据燃气电站需要打开第二释能调节通路210直接为燃气电站提供带压空气。即在储气室3内压力不超过4MPa时，打开气阀211，将第二释能调节通路210与第一释能调节通路29连通，高压空气可根据燃气电站对气体压力需求进入再压缩机213中提压或直接通入燃气电站。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种节能型压缩空气储能系统，其特征在于，包括：

空气压缩单元，其包括多级联用的空气压缩机和储能调节通路；多级所述空气压缩机通过储能管路串联逐级压缩空气生成高压空气；所述储能调节通路的输入端为多个并分散在相邻的所述空气压缩机之间的储能管路上，其输出端连接储气室；所述储气室用于储存所述高压空气；

透平发电单元，其包括多级联用的透平装置和第一释能调节通路；多级所述透平装置通过释能管路串联，将高压空气逐级在所述透平装置中释放发电做功；所述第一释能调节通路的输入端连接所述储气室且其输出端为多个分别连接所述透平装置；以及

所述储气室；其输入端与所述空气压缩单元连接且输出端与所述透平发电单元连接，用于储存和释放所述高压空气。

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，还包括换热单元，用于对所述空气压缩单元在压缩空气过程中产生的热量进行存储，并在所述高压空气进入所述透平发电单元做功前加热所述高压空气；所述换热单元包括冷罐、热罐以及储热通路和放热通路；所述冷罐和所述热罐中存储不同温度的工质液体；其中所述储热通路上设置多个第一换热器，且所述储热通路的输入端连通所述冷罐，其输出端连接所述热罐；其中所述放热通路上设置多个第二换热器，且所述放热通路的输入端连通所述热罐，其输出端连接所述冷罐。

3.根据权利要求2所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述放热通路上设置有电加热器，用于对输出的工质液体加热。

4.根据权利要求2或3所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述空气压缩机输出的高压空气通入所述第一换热器的热侧并与通入所述第一换热器的冷侧的工质液体换热；所述储能调节通路的输入端位于所述第一换热器的热侧出口。

5.根据权利要求4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气室输出的高压空气通入所述第二换热器的冷侧与通入所述第二换热器的热侧的工质液体换热；所述第一释能调节通路的输入端位于所述第二换热器的冷侧出口。

6.根据权利要求5所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述透平装置包括透平机和发电机；所述高压空气通过释能管路和第一释能调节通路进入所述透平机；所述透平机转动带动所述发电机做功发电。

7.根据权利要求4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述透平发电单元还包括第二释能调节通路，其输入端连接所述第一释能调节通路且输出端连接燃气电站；沿所述高压空气流通方向，依次在所述第二释能调节通路上设置气阀和再压缩机。

8.根据权利要求4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一释能调节通路的多个输出端上、所述储能调节通路的输入端上和所述储能管路上均设置有气体调节阀。

9.一种节能型压缩空气储能系统的运行工作方法，其特征在于，对权利要求1-8中任一所述的压缩空气储能系统进行运行，包括以下步骤：

储能阶段：根据储气室中的压力利用电网谷电或新能源电力逐级启动空气压缩机，并将生成的高压空气储存在所述储气室中；其中当储气室内压力2.5＜P＜3MPa时则空气经过一级所述空气压缩机后即可存储；其中当储气室内压力为3≤P＜6MPa则空气经过至少二级所述空气压缩机压缩后存储；其中当储气室内压力P≥6MPa则启动至少三级的多级所述空气压缩机压缩后存储；

释能阶段：根据所述储气室中的压力逐级减小透平机启动数量，并将储气室中的高压空气在所述透平机中膨胀做功；当所述储气室压力P＞6MPa时，多级透平机联合膨胀做功；当所述储气室压力2＜P≤6MPa时，高压空气在至少两级所述透平机中膨胀做功；当所述储气室压力0.7＜P≤2MPa时，高压空气至少在一级所述透平机中膨胀做功。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述储气室内压力不超过4MPa时，打开第二释能调节通路直接为燃气电站提供带压空气。

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