CN117005929A - 透平热态启动系统和控制方法及二氧化碳储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及储能技术领域,尤其公开了一种透平热态启动系统和控制方法及二氧化碳储能系统，透平热态启动系统包括储能组件和暖缸流路，储能组件用于输出高温气态储能工质；暖缸流路连接在储能组件和透平之间；储能组件工作的预设时间内，暖缸流路导通，高温气态储能工质通过暖缸流路进入透平的气缸内，对透平的气缸进行加热直至透平的气缸的温度满足透平热态启动允许温度。通过上述方式，解决了传统的储能系统因透平暖缸时间长，从而导致在释能阶段时无法迅速对外输出电能，响应速度较慢的问题。

Description

透平热态启动系统和控制方法及二氧化碳储能系统

技术领域

本发明实施例涉及储能技术领域，特别是涉及一种透平热态启动系统和控制方法及二氧化碳储能系统。

背景技术

二氧化碳储能系统是将二氧化碳作为储能系统的循环工质，其主要原理是在用电低谷期时，采用多余电力将二氧化碳进行压缩，把能量存储起来；当用电高峰期时，再将其释放，通过透平驱动发电机输出电力，从而有效利用电能，同时降低新能源间歇性发电对电网带来的冲击。二氧化碳的储能系统可用于支撑电网削峰填谷、调频、调相，以及为电网提供备用电源等。

由于二氧化碳储能系统间歇式运行，储能和释能不同时进行，造成透平启机频繁。透平一般在常温启动即冷态启动，因为主气（二氧化碳气体）参数远高于透平的气缸温度，且受限于叶片材料和气缸先进程度及材料性能，为避免因气缸加热过快其内部元件受热不均造成上下缸（内外壁）温差大，引起动静部分碰摩，导致透平轴系振动大，所以采用暖机。而常规采用的暖机方式暖机时间可长达数小时，造成启机时间较长，从而储能系统响应慢，不能及时响应电网调度需求。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种透平热态启动系统和控制方法及二氧化碳储能系统，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种透平热态启动系统，包括储能组件和暖缸流路，所述储能组件用于输出高温气态储能工质；所述暖缸流路连接在所述储能组件和透平之间；所述储能组件工作的预设时间内，所述暖缸流路导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路进入所述透平的气缸内，对所述透平的气缸进行加热直至所述透平的气缸的温度满足所述透平的热态启动允许温度。透平热态启动系统可在储能组件工作的预设时间内，提前对透平进行暖缸，当储能组件结束工作后，完成暖缸的透平可迅速投入工作，进而膨胀做功如输出电能，储能系统响应快，能及时响应电网调度需求。

可选的，所述储能组件包括压缩机，所述压缩机用于将低温低压气态储能工质压缩为具有第一温度的第一高温气态储能工质；所述暖缸流路包括第一支路，所述第一支路的第一端和所述压缩机的排气端连接，所述第一支路的第二端与所述透平的气缸连接。

可选的，所述储能组件包括储能换热器，所述储能换热器用于输出具有第二温度的第二高温气态储能工质；所述暖缸流路包括第二支路，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接，所述第二支路的第二端与所述透平的气缸连接。

可选的，所述储能组件还包括储能换热器，所述压缩机的排气端还与所述储能换热器的输入端连接，所述储能换热器将所述第一高温气态储能工质降温至具有第二温度的第二高温气态储能工质；所述暖缸流路还包括第二支路，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接；所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端汇合后与所述透平连接。

可选的，所述暖缸流路还设置有混温组件，所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端通过所述混温组件与所述透平的气缸连接；所述混温组件用于混合所述第一高温气态储能工质和所述第二高温气态储能工质，以得到具有第三温度的第三高温气态储能工质，其中，所述第一温度大于所述第三温度，所述第三温度大于所述第二温度。

可选的，还包括第一温度采集元件、第二温度采集元件和控制单元，所述第一温度采集元件设置于所述透平的气缸，所述第一温度采集单元用于采集所述透平的气缸的温度；所述第二温度采集单元设置于所述暖缸流路，所述第二温度采集单元用于采集流经所述暖缸流路的所述高温气态储能工质的温度；所述控制单元分别与所述第一温度采集元件和所述第二温度采集元件连接，所述控制单元用于根据所述第一温度采集元件和所述第二温度采集元件采集到的温度控制所述暖缸流路的通断。

可选的，所述储能组件的数量为两个及以上，每个所述储能组件之间串联连接;所述透平的数量为两个及以上，每个所述透平之间并联连接；一所述暖缸流路的两端分别连接一所述储能组件和一所述透平；或，一所述暖缸流路的一端连接一所述储能组件，其另一端和不少于一个所述透平连接；或，一所述暖缸流路的一端连接一个所述透平，其另一端和不少于一个所述储能组件连接；或，一所述暖缸流路的一端连接不少于一个所述透平，其另一端和不少于一个所述储能组件连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种二氧化碳储能系统，包括上述的透平热态启动系统，还包括：透平、冷凝器、储能容器、释能换热组件和储气库，所述冷凝器连接所述储能组件，所述冷凝器用于将储能组件输出的所述高温气态储能工质冷凝为液态储能工质；所述储能容器连接冷凝器，所述储能容器用于储存所述液态储能工质；所述释能换热组件连接在所述储能容器和所述透平之间，所述释能换热组件用于将所述储能容器内液态储能工质吸热升温为高温气态储能工质，并将所述高温气态储能工质输送到所述透平膨胀做功；所述储气库用于存储膨胀做功后的气态储能工质，所述储能工质为二氧化碳；所述储气库、所述储能组件、所述冷凝器、所述储能容器、所述释能换热组件和所述透平以闭环连接。

可选的，所述储能组件包括压缩机和储能换热器，所述压缩机用于将低温低压气态储能工质压缩为具有第一温度的第一高温气态储能工质，所述储能换热器用于输出具有第二温度的第二高温气态储能工质；所述暖缸流路包括第一支路和第二支路，所述第一支路的第一端和所述压缩机的排气端连接，所述第一支路的第二端与所述透平的气缸连接，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接，所述第二支路的第二端与所述透平的气缸连接；所述透平热态启动系统还包括暖管支路，所述暖管支路的一端连接所述透平的主进气管道，所述暖管支路的另一端与所述第一支路第二端、所述第二支路第二端分别连接；所述透平启动前，所述透平的主进气管道内的低温储能工质依次通过暖管支路和第一支路后，依次进入所述储能换热器、所述冷凝器实现降温冷凝为液态储能工质输送至储能容器；或，所述透平的主进气管道内的低温储能工质依次通过第二支路和第一支路后，进入所述冷凝器实现降温冷凝为液态储能工质输送至储能容器；所述储能容器内的液态储能工质经所述释能换热组件转化为气态后进行加热，加热后形成的高温储能工质置换所述透平的主进气管道内的低温储能工质，直至所述透平的主进气管道内的储能工质的温度满足所述透平启机允许温度。

本发明还提供一种上述的透平热态启动系统的控制方法，包括：储能组件工作的预设时间内，所述暖缸流路导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路进入所述透平的气缸内，对所述透平的气缸进行加热直至所述透平的气缸的温度满足所述透平热态启动允许温度。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的透平热态启动系统，包括储能组件和暖缸流路，所述储能组件用于输出高温气态储能工质；所述暖缸流路连接在所述储能组件和透平之间；所述储能组件工作的预设时间内，所述暖缸流路导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路进入所述透平的气缸内，对所述透平的气缸进行加热直至所述透平的气缸的温度满足所述透平热态启动允许温度。通过上述方式，透平热态启动系统可在储能组件工作的预设时间内，提前对透平进行暖缸，当储能组件结束工作后，完成暖缸的透平可迅速投入工作，大大减少启机时间，从而储能系统响应快，能及时响应电网调度需求。解决了传统的储能系统因透平暖缸时间长，从而导致在释能阶段时无法迅速对外输出电能，响应速度较慢的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种透平热态启动系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种透平热态启动系统的示意图；

图10是本发明实施例提供的一种储能系统的示意图；

图11是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图；

图12是本发明实施例提供的另一种储能系统的示意图；

图13是本发明实施例提供的一种透平热态启动系统的一控制方法流程图；

图14是本发明实施例提供的一种透平热态启动系统的另一控制方法流程图。

附图标记说明：

1000、储能系统；100、透平热态启动系统；1、储能组件；11、压缩机；12、储能换热器；2、透平；21、透平高压缸；22、透平低压缸；3、暖缸流路；31、第一支路；311、第一阀门；32、第二支路；321、第二阀门；33、混温组件；34、第三支路；341、第三阀门；35、第四支路；351、第四阀门；36、第五支路；361、第五阀门；4、暖管支路；41、暖管支路阀门；200、储气库；300、冷凝器；400、储能容器；500、释能换热组件；501、蒸发器；502、释能换热器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅1，透平热态启动系统100包括储能组件1和暖缸流路3。储能组件1用于输出高温气态储能工质。暖缸流路3连接储能组件1和透平2的气缸，储能组件1工作的预设时间内，暖缸流路3导通，储能组件1输出的高温气态储能工质通过暖缸流路3进入透平2的气缸内，高温气态储能工质对透平2的气缸进行加热直至透平2的气缸温度满足透平2的热态启动允许温度，如此，在储能组件1结束工作后，完成暖缸后的透平2可迅速投入工作，进而膨胀做功如输出电能，解决了传统的储能系统1000因透平2暖缸时间长，从而导致在释能阶段时无法迅速对外输出电能，响应速度较慢，储能和释能间隔时间长，从而储能系统效率低的问题。其中，储能工质为在常温下呈气态，经过压缩可储存能量的物质，例如二氧化碳、氮气、空气等。

需要说明的是，在本申请中，储能组件1工作的预设时间可以为储能组件1停止工作前的某一时间段，也可以为储能组件1的一整个工作周期。

请参阅图2，在一些实施例中，储能组件1包括压缩机11，压缩机11用于将低温低压气态储能工质压缩为具有第一温度的第一高温气态储能工质。暖缸流路3包括第一支路31，第一支路31的第一端和压缩机11连接，第一支路31的第二端和透平2的气缸连接。储能组件1工作的预设时间内，第一支路31导通，压缩机11输出的第一高温气态储能工质通过第一支路31进入透平2的气缸内，第一高温气态储能工质对透平2的气缸进行加热直至透平2的气缸的温度满足透平2的热态启动允许温度，在储能组件1结束工作后，完成暖缸后的透平2可迅速投入工作。为了控制第一支路31的通断，进一步的，第一支路31还设置有第一阀门311，第一阀门311可以为电磁阀、液动阀、气动阀等结构件。

请参阅图3，在一些实施例中，储能组件1包括储能换热器12，储能换热器12用于与流经储能换热器12的储能工质进行热交换，从而输出具有第二温度的第二高温气态储能工质，储能换热器12的供气源可以为储能系统内的压缩机11压缩后的气态储能工质，也可以为外接气源。暖缸流路3包括第二支路32，第二支路32的第一端和储能换热器12的输出端连接，第二支路32的第二端与透平2的气缸连接。储能组件1工作的预设时间内，第二支路32导通，储能换热器12输出的第二高温气态储能工质通过第二支路32进入透平2的气缸内，第二高温气态储能工质对透平2的气缸进行加热直至透平2的气缸温度满足透平2的热态启动允许温度，在储能组件1结束工作后，完成暖缸后的透平2可迅速投入工作。为了控制第二支路32的通断，进一步的，第二支路32还设置有第二阀门321，第二阀门321可以为电磁阀、液动阀、气动阀等结构件。

请参阅图4，在一些实施例中，储能组件1包括压缩机11和储能换热器12，压缩机11用于输出具有第一温度的第一高温气态储能工质，压缩机11的排气端与储能换热器12的输入端连接，储能换热器12用于将压缩机11提供的第一高温气态储能工质降温至具有第二温度的第二高温气态储能工质。暖缸流路3包括第一支路31和第二支路32，第一支路31的第一端和压缩机11的排气端连接，第二支路32的第一端和储能换热器12的输出端连接，第一支路31的第二端和第二支路32的第二端汇合后与透平2的气缸连接。第一支路31用于供第一高温气态储能工质流过，第二支路32用于供第二高温气态储能工质流过，并且第一高温气态储能工质和第二高温气态储能工质能够于第一支路31和第二支路32的汇合处混合，进而得到具有第三温度的第三高温气态储能工质，其中，第三温度介于第一温度和第二温度之间。通过上述方式，暖缸流路3可提供多种温度的高温气态储能工质，以满足更多的实际使用需求。为了控制第一支路31和第二支路32的通断，进一步的，第一支路31和第二支路32还可以分别设置有第一阀门311和第二阀门321。

在一些实施例中，压缩机11包括有两个或者两个以上根据气缸工作压力由小到大依次串联连接的气缸，例如压缩机11包括压缩机低压缸和压缩机高压缸，压缩机低压缸的进气端与供气源连接，压缩机低压缸的排气端与压缩机高压缸的进气端连接，第一高温气态储能工质来源于压缩机11中的任意一个气缸，例如暖缸流路3与压缩机低压缸连接，此时第一高温气态储能工质由压缩机低压缸提供，或者，暖缸流路3与压缩机高压缸连接，此时第一高温气态储能工质由压缩机高压缸提供。

请参阅图5，在一些实施例中，透平2包括有两个或者两个以上根据气缸工作压力由大到小依次串联连接的气缸，例如透平2包括透平高压缸21和透平低压缸22，透平高压缸21的进气端与暖缸流路3连接，高温气态储能工质进入透平高压缸21对缸体加热后再进入透平低压缸22对缸体进行加热，使得透平高压缸21和透平低压缸22的缸体同时满足透平2的热态启动要求。进一步地，透平高压缸21和透平低压缸22之间的连接管路可以设置释能换热器，释能时，释能换热器将透平高压缸21膨胀做功出来的气态储能工质加热至预设工作温度后通入透平低压缸22内膨胀做功。

为了使得第三高温气态储能工质的第三温度可以匹配透平2的气缸温度，对透平2的气缸进行平缓均匀的加热，避免透平2的气缸加热过快导致受热不均，进一步的，请继续参阅图1，在一些实施例中，暖缸流路3还设置有混温组件33，混温组件33为第一高温气态储能工质和第二高温气态储能工质提供混合的空间，混温组件33分别与第一支路31的第二端、第二支路32的第二端以及透平2的气缸连接，第一高温气态储能工质和第二高温气态储能工质于混温组件33中充分混合后，形成第三高温气态储能工质，再通入透平2的气缸内对气缸进行加热。

受限于透平2叶片材料和透平2的气缸的材料性能，当直接通入目标温度的高温气态储能工质对透平2的气缸进行加热时，短时间内透平2的气缸温度上升过快，将导致透平2的气缸内部元件受热不均，进而导致透平2的气缸缸体与转子、气封齿与转子之间的间隙变化以致在后续工作过程中造成动部件转子和静部件气缸缸体、气封齿之间的摩擦。为了避免上述问题，更进一步的，请继续参阅图1，在一些实施例中，第一支路31设置有用于控制第一支路31流量的第一阀门311，第二支路32设置有用于控制第二支路32流量的第二阀门321，其中，第一阀门311和第二阀门321可以为电磁阀、液动阀、气动阀等结构件。当完全打开第二阀门321时，第二高温气态储能工质通过第二支路32进入混温组件33内，此时混温组件33内为具有第二温度的储能工质；第二温度的储能工质通入透平2的气缸内对气缸进行加热，当透平2的气缸温度接近第二温度时，此时通过逐渐打开第一阀门311，使得第一阀门311的开度逐渐增大，进而逐渐提高通入混温组件33内的第一高温气态储能工质的流量，由于第一高温气态储能工质的温度高于第二高温气态储能工质的温度，此时混温组件33内的储能工质的温度随着通入混温组件33内的第一高温气态储能工质的流量的逐渐增大而逐渐升高；当第一阀门311的开度达到最大，也即是流过第一支路31的第一高温气态储能工质的流量最大时，此时通过逐渐减小第二阀门321的开度，直至第二阀门321关闭，混温组件33内的储能工质的温度随着通入混温组件33内的第二高温气态储能工质的流量的逐渐减小而继续逐渐升高，最终当第一阀门311完全打开，第二阀门321完全关闭时，混温组件33内的储能工质即为具有第一温度的第一高温气态储能工质。通过上述设置第一支路31、第二支路32、第一阀门311和第二阀门321的方式，使得暖缸流路3可产生由第二温度逐渐升温至第一温度的储能工质，进一步地对透平的气缸进行平缓均匀的加热，进一步避免了气缸加热过快导致受热不均。可以理解的是，在一些实施例中，第二阀门321可以省去，此时暖缸流路3仍可以产生由第二温度逐渐升温至第一温度的储能工质。

值得说明的是，由于在实际使用过程中，根据透平2停机时间的不同，透平2的气缸温度不同，因此可根据实际情况选择气缸的起始加热温度。当透平2长时间停机时，透平2的气缸处于冷态，此时可先使用经过冷却后得到的第二高温气态储能工质进行加热。当透平2停机时间较短时，此时透平2气缸内的温度仍较高，此时可直接打开第一阀门311，利用第一高温气态储能工质进而暖缸，进而更快的完成暖缸流程。可以理解的是，通过控制第一阀门311和第二阀门321的起始开度和最终开度，可以得到在上述第二温度和第一温度之间的任意温度范围，可根据实际使用情况进行选择。

在一些实施例中，请继续参阅图1，混温组件33与气缸之间的流路设置有用于控制流路通断的第三阀门341，其中，第三阀门341可以为电磁阀、液动阀、气动阀等结构件。当透平2的气缸的温度达到目标温度后，控制第三阀门341关闭，可迅速停止继续向气缸内通入用于暖缸的高温气态储能工质，以使透平2切换为正常工作状态；另一方面，第三阀门341关闭后，可避免混温组件33内的高温气态储能工质继续进入气缸造成能量浪费，贮存于混温组件33内的高温气态储能工质可于下一轮工作过程中对透平2的气缸进行预热。

为了实现对透平热态启动系统100的精确控制，在一些实施例中，透平热态启动系统100还包括第一温度采集元件（图未示）、第二温度采集元件（图未示）和控制单元（图未示），第一温度采集元件设置于透平2的气缸，第一温度采集单元用于采集透平2的气缸的温度；第二温度采集单元设置于暖缸流路3，第二温度采集单元用于采集流经暖缸流路3的高温气态储能工质的温度；控制单元分别与第一温度采集元件和第二温度采集元件连接，控制单元用于根据第一温度采集元件和第二温度采集元件采集到的温度控制暖缸流路3的通断。具体的，透平2的气缸设置有第一温度采集元件，第一温度采集元件用于采集气缸的实时温度；混温组件33设置有第二温度采集元件，第二温度采集元件用于采集混温组件33内的高温气态储能工质的实时温度。其中，第一温度采集元件和第二温度采集元件可以为温度传感器、热电偶、热电阻等结构，还可以为其他能够满足要求的形式。透平热态启动系统100还包括控制单元，控制单元分别与第一温度采集元件、第二温度采集元件、第一阀门311、第二阀门321和第三阀门341连接，控制单元用于根据第一温度采集元件和第二温度采集元件采集得到的温度，控制第一阀门311、第二阀门321和第三阀门341动作，进而控制暖缸流路3的通断。

为了减小高温气态储能工质温度的损耗，更进一步的，在一些实施例中，混温组件33包括容器本体（图未示）和隔热层（图未示），容器本体设置有混合腔（图未示），隔热层设置于混合腔的内壁，第一支路31、第二支路32和透平2的气缸均与混合腔连通。混合腔用于混合第一高温气态储能工质和第二高温气态储能工质，隔热层用于对位于混合腔内的储能工质进行保温。

请参阅图6，在一些实施例中，储能组件1的数量为两个及以上，每个储能组件1之间串联连接;透平2的数量为两个及以上，每个透平2之间并联连接；一暖缸流路3的两端分别连接一储能组件1和一透平2。具体的，以储能组件1和透平2的数量均为两个为例，每个储能组件1之间串联连接，每个透平2之间串联连接，暖缸流路3的数量与透平2的数量相同，一暖缸流路3分别连接一储能组件1以及一透平2的气缸，两个暖缸流路3分别用于为两个透平2进行暖缸。

请参阅图7，在一些实施例中，储能组件1的数量为两个及以上，每个储能组件1之间串联连接;透平2的数量为两个及以上，每个透平2之间并联连接；一暖缸流路3的一端连接一储能组件1，其另一端和不少于一个透平2连接。具体的，以两个透平2为例，一透平2的进气端与另一透平2的进气端并联连接，一透平2的出气端与另一透平2的出气端并联连接，两个透平2共用一个暖缸流路3，混温组件33分别通过第三支路34和第四支路35分别与两个透平2的气缸连接，进一步的，为了控制第三支路34和第四支路35的通断，第三支路设置有第三阀门341,第四支路35设置有第四阀门351。当第三阀门341打开，第三支路34导通时，暖缸流路3可通过上述实施例中的方式对与第三支路34连接的透平2进行暖缸；当第四阀门351打开，第四支路35导通时，暖缸流路3可通过上述实施例中的方式对与第四支路35连接的透平2进行暖缸。

请参阅图8，在一些实施例中，储能组件1的数量为两个及以上，每个储能组件1之间串联连接;透平2的数量为两个及以上，每个透平2之间并联连接；一暖缸流路3的一端连接一个透平2，其另一端和不少于一个储能组件1连接。具体的，以两个储能组件1为例，暖缸流路3通过上述实施例中的方式与一储能组件1连接，此外，暖缸流路3还包括第五支路36，第五支路36的一端与另一储能组件1的压缩机11的排气端连接，也即两个储能组件1可同时为同一个透平2提供用于预热的高温气态储能工质。进一步的，为了控制第五支路36的通断，第五支路36还设置有第五阀门361。在实际使用中，串联的两个压缩机11通常具有不同的工作压力的气缸，位于前端的压缩机11的气缸的工作压力更低，因此如图8中所示，当第五支路36连接于前端的压缩机11的排气端时，此时第五支路36提供的具有第四温度的第四高温气态储能工质，可以理解的是，通过将第一高温气态储能工质、第二高温气态储能工质和第四高温气态储能工质以不同比例进行混合，可以得到温度呈梯度变化高温气态储能工质由混温组件33输出。还可以理解的是，第五支路36不限于连接于另一压缩机11的排气端，第五支路36还可以连接于另一储能组件1中的压缩机11和储能换热器12之间，或者，第五支路36的数量还可以为两个，两个第五支路分别连接于另一储能组件1中的压缩机11的排气端以及另一储能组件1中的压缩机11和储能换热器12之间。

请参阅图9，在一些实施例中，储能组件1的数量为两个及以上，每个储能组件1之间串联连接;透平2的数量为两个及以上，每个透平2之间并联连接。一暖缸流路3的一端连接不少于一个透平2，其另一端和不少于一个储能组件1连接。具体的，以两个透平2和两个储能组件1为例，混温组件33分别通过第三支路34和第四支路35分别与两个透平2的气缸连接，暖缸流路3通过上述实施例中的方式与一储能组件1连接，此外，暖缸流路3还包括第五支路36，第五支路36的数量为两个，两个第五支路36分别连接于另一储能组件1中的压缩机11的排气端以及另一储能组件1中的压缩机11和储能换热器12之间。

本发明实施例还提供一种二氧化碳储能系统1000，请参阅图10，二氧化碳储能系统1000采用二氧化碳作为储能工质，二氧化碳储能系统1000包括透平2、储气库200、冷凝器300、储能容器400、释能换热组件500和上述的透平热态启动系统100。储气库200、储能组件1、冷凝器300、储能容器400、释能换热组件500和透平2依次形成闭环回路。暖缸流路3的第一支路31的第一端连接于压缩机11的输出端与储能换热器12的输入端之间的流路，第二支路32连接于储能换热器12和冷凝器300之间的流路。在储能阶段，储能组件1的压缩机11工作，压缩机11将储气库200提供的气态的储能工质压缩后形成高温气态储能工质，高温气态储能工质经储能组件1的储能换热器12降温后，由冷凝器300冷凝形成液态的储能工质存储于储能容器400内；在储能阶段结束前，也即储能组件1结束工作前，暖缸流路3导通，高温气态储能工质进入透平2的气缸进行加热直至气缸的温度满足透平2热态启动允许温度；释能换热组件500包括蒸发器501和释能换热器502，在释能阶段，蒸发器501将储能容器400内液态的储能工质蒸发形成气态储能工质，释能换热器502将气态储能工质加热至预设工作温度后通入透平2内，透平2做功后对外输出电能；做功后的储能工质存储于储气库200中，为下一个储能循环做准备。

由于透平2运行结束后，透平2进气管道内的储能工质温度随着时间降低，使得透平2进气管道内存在低温的储能工质，若此时透平2启机，滞留在透平2进气管道内的低温的储能工质直接进入透平2膨胀后会进一步降温，低温导致透平2叶片发生冷脆，危及透平2运行安全，甚至影响整个二氧化碳储能系统1000的可靠性、稳定性以及使用寿命。为了解决上述问题，进一步的，请参阅图10，在本实施例中，透平热态启动系统100还包括暖管支路4，暖管支路4的一端连接于透平2的进气端和释能换热组件500之间的流路，暖管支路4的另一端与第一支路31和第二支路32的汇合处连接，透平2工作前的预设时间内，暖管支路4和第一支路31导通，储能容器400内的液态储能工质经释能换热组件500转化为气态后进行加热，加热后形成的高温气态储能工质置换透平2的主进气管道内的低温储能工质，直至透平2的主进气管道内的储能工质的温度满足透平2启机允许温度，被置换的低温储能工质若温度高，依次经过暖管支路4和第一支路31进入储能换热器12，被置换的低温储能工质由储能换热器12降温至冷凝器300的工作温度，再由冷凝器300冷凝后回流至储能容器400中。具体的，暖管支路4设置有暖管支路阀门41，暖管支路阀门41用于控制暖管支路4的通断。可以理解的是，在其他一些实施例中，被置换的低温储能工质若温度低，满足冷凝器300工作温度，还可以依次经过暖管支路4和第二支路32后直接进入冷凝器300冷凝后回流至储能容器400中。还可以理解的是，在其他一些实施例中，暖管支路4可以单独与第一支路31连接，或者暖管支路4可以单独与第二支路32连接。

在一些实施例中，二氧化碳储能系统1000还设置有第三温度检测元件（图未示），第三温度检测元件设置于透平2的主进气管道，第三温度检测元件用于采集透平2的主进气管道内的温度数据。控制单元与第三温度检测元件、暖管支路阀门41、储能换热器12和释能换热组件500连接，控制单元根据第三温度检测元件采集到的温度数据，依据透平2的主进气管道内温度是否达到透平2启机温度，控制第一阀门311、暖管支路阀门41、储能换热器12和释能换热组件500动作。

可以理解的是，请参阅图11，在其它一些实施例中，储能组件可以设置压缩机11′用于单独为暖缸流路3提供高温气态储能工质。

还可以理解的是，请参阅图12，在其它一些实施例中，还可以在第二支路32中另外设置换热器12′以用于冷却高温气态储能工质。

另外，如图13所示，本发明还提供了一种如上述任一项技术方案的透平热态启动系统100的控制方法，包括以下步骤：

步骤S10,所述储能组件1工作的预设时间内，所述暖缸流路3导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路3进入所述透平2的气缸内，对所述透平2的气缸进行加热直至所述透平2的气缸的温度满足所述透平2的热态启动允许温度。

进一步地，步骤S10具体包括：

步骤S101,在所述储能组件1工作的预设时间内，所述第二支路32导通，所述第二高温气态储能工质通过所述第二支路32进入所述透平2的气缸内，将所述透平2的气缸加热至第一预设温度。

步骤S102,当所述透平2的气缸温度达到所述第一预设温度时，所述第一支路31导通，所述第一高温气态储能工质和所述第二高温气态储能工质于所述混温组件33内混合形成第三高温气态储能工质,所述第三高温气态储能工质通入所述透平2的气缸继续进行加热。

步骤S103,改变所述第一高温气态储能工质和所述第二高温气态储能工质于所述混温组件33内所占比例，使所述第三高温气态储能工质的温度逐渐升高。采用上述步骤，第三高温气态储能工质的温度匹配透平的气缸温度，对气缸进行平缓均匀的加热，避免气缸加热过快导致受热不均。

为了改变所述第一高温气态储能工质和所述第二高温气态储能工质于所述混温组件33内所占比例，可以利用上述方案中，在相同的时间内，通过控制第一支路31中的第一高温气态储能工质的流量和第二支路32中的第二高温气态储能工质的流量来实现；由于设置有混温组件33，在第一支路31和第二支路32流量不变时，还可以通过控制第一阀门311和第二阀门321打开的时间，进而控制通入气体储能容器400内的第一高温气态储能工质的总量和第一高温气态储能工质的总量。

步骤S104,当所述气缸的温度达到第二预设温度时，关断所述混温组件33和所述透平2的气缸之间的流路。

本发明实施例提供的透平热态启动系统100，包括储能组件1、透平2和暖缸流路3，储能组件1输出高温气态储能工质；透平2设置有气缸设置有气缸；暖缸流路3连接储能组件1和气缸，暖缸流路3能够接收储能组件1输出的高温气态储能工质给气缸加热；储能组件1结束工作前的预设时间内，暖缸流路3导通，储能组件1输出的高温气态储能工质通过暖缸流路3进入气缸内，高温气态储能工质对气缸进行加热直至气缸的温度满足透平2的热态启动允许温度。通过上述方式，透平热态启动系统100可在储能组件1结束工作前的预设时间内，提前对透平2进行暖缸，当储能组件1结束工作后，完成暖缸的透平2可迅速投入工作，储能系统响应快，能及时响应电网调度需求，解决了传统的二氧化碳储能系统1000因透平2暖缸时间长，从而导致在释能阶段时无法迅速对外输出电能，响应速度较慢的问题。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透平热态启动系统，其特征在于，包括：

储能组件，所述储能组件用于输出高温气态储能工质；

暖缸流路，所述暖缸流路连接在所述储能组件和透平之间；

所述储能组件工作的预设时间内，所述暖缸流路导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路进入所述透平的气缸内，对所述透平的气缸进行加热直至所述透平的气缸的温度满足所述透平的热态启动允许温度。

2.根据权利要求1所述的透平热态启动系统，其特征在于，

所述储能组件包括压缩机，所述压缩机用于将低温低压气态储能工质压缩为具有第一温度的第一高温气态储能工质；

所述暖缸流路包括第一支路，所述第一支路的第一端和所述压缩机的排气端连接，所述第一支路的第二端与所述透平的气缸连接。

3.根据权利要求1所述的透平热态启动系统，其特征在于，

所述储能组件包括储能换热器，所述储能换热器用于输出具有第二温度的第二高温气态储能工质；

所述暖缸流路包括第二支路，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接，所述第二支路的第二端与所述透平的气缸连接。

4.根据权利要求2所述的透平热态启动系统，其特征在于，

所述储能组件还包括储能换热器，所述压缩机的排气端还与所述储能换热器的输入端连接，所述储能换热器将所述第一高温气态储能工质降温至具有第二温度的第二高温气态储能工质；所述暖缸流路还包括第二支路，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接；所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端汇合后与所述透平连接。

5.根据权利要求4所述的透平热态启动系统，其特征在于，

所述暖缸流路还设置有混温组件，所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端通过所述混温组件与所述透平的气缸连接；

所述混温组件用于混合所述第一高温气态储能工质和所述第二高温气态储能工质，以得到具有第三温度的第三高温气态储能工质，其中，所述第一温度大于所述第三温度，所述第三温度大于所述第二温度。

6.根据权利要求1所述的透平热态启动系统，其特征在于，

还包括第一温度采集元件、第二温度采集元件和控制单元，所述第一温度采集元件设置于所述透平的气缸，所述第一温度采集单元用于采集所述透平的气缸的温度；

所述第二温度采集单元设置于所述暖缸流路，所述第二温度采集单元用于采集流经所述暖缸流路的所述高温气态储能工质的温度；

所述控制单元分别与所述第一温度采集元件和所述第二温度采集元件连接，所述控制单元用于根据所述第一温度采集元件和所述第二温度采集元件采集到的温度控制所述暖缸流路的通断。

7.根据权利要求1所述的透平热态启动系统，其特征在于，

所述储能组件的数量为两个及以上，每个所述储能组件之间串联连接;

所述透平的数量为两个及以上，每个所述透平之间并联连接；

一所述暖缸流路的两端分别连接一所述储能组件和一所述透平；或，一所述暖缸流路的一端连接一所述储能组件，其另一端和不少于一个所述透平连接；或，一所述暖缸流路的一端连接一个所述透平，其另一端和不少于一个所述储能组件连接；或，一所述暖缸流路的一端连接不少于一个所述透平，其另一端和不少于一个所述储能组件连接。

8.一种二氧化碳储能系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的透平热态启动系统，还包括：

透平；

冷凝器，连接所述储能组件，所述冷凝器用于将储能组件输出的所述高温气态储能工质冷凝为液态储能工质；

储能容器，连接冷凝器，所述储能容器用于储存所述液态储能工质；

释能换热组件，连接在所述储能容器和所述透平之间，所述释能换热组件用于将所述储能容器内液态储能工质吸热升温为高温气态储能工质，并将所述高温气态储能工质输送到所述透平膨胀做功；

储气库，用于存储膨胀做功后的气态储能工质，所述储能工质为二氧化碳；

所述储气库、所述储能组件、所述冷凝器、所述储能容器、所述释能换热组件和所述透平以闭环连接。

9.根据权利要求8所述的二氧化碳储能系统，其特征在于，

所述储能组件包括压缩机和储能换热器，所述压缩机用于将低温低压气态储能工质压缩为具有第一温度的第一高温气态储能工质，所述储能换热器用于输出具有第二温度的第二高温气态储能工质；

所述暖缸流路包括第一支路和第二支路，所述第一支路的第一端和所述压缩机的排气端连接，所述第一支路的第二端与所述透平的气缸连接，所述第二支路的第一端和所述储能换热器的输出端连接，所述第二支路的第二端与所述透平的气缸连接；

所述透平热态启动系统还包括暖管支路，所述暖管支路的一端连接所述透平的主进气管道，所述暖管支路的另一端与所述第一支路第二端、所述第二支路第二端分别连接；

所述透平启动前，所述透平的主进气管道内的低温储能工质依次通过暖管支路和第一支路后，依次进入所述储能换热器、所述冷凝器实现降温冷凝为液态储能工质输送至储能容器；或，所述透平的主进气管道内的低温储能工质依次通过暖管流路和第二支路后，进入所述冷凝器实现降温冷凝为液态储能工质输送至储能容器；

所述储能容器内的液态储能工质经所述释能换热组件转化为气态后进行加热，加热后形成的高温储能工质置换所述透平的主进气管道内的低温储能工质，直至所述透平的主进气管道内的储能工质的温度满足所述透平启机允许温度。

10.一种权利要求1-7任意一项所述的透平热态启动系统的控制方法，其特征在于，包括：

储能组件工作的预设时间内，所述暖缸流路导通，所述高温气态储能工质通过所述暖缸流路进入所述透平的气缸内，对所述透平的气缸进行加热直至所述透平的气缸的温度满足所述透平的热态启动允许温度。