CN209586452U - 一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，包括储能子系统和喷射膨胀复合式释能子系统：储能子系统中，低压压气机组、蓄热/换热器、低压储气装置、高压压气机组、高压储气装置顺序通连，驱动单元同时驱动低压压气机组和高压压气机组；喷射膨胀复合式释能子系统包括减压引气单元和做功单元，高压储气装置、低压储气装置、喷射减压引气装置、蓄热/换热器、高压膨胀机组、低压膨胀机组依次连接，高压、低压膨胀机组共同驱动发电机。本实用新型具有能量密度高、压缩过程耗能低、能量利用率高、系统效率高、不受储能周期和地理条件限制、适用于各种电站(包括风能等可再生能源电站)、不产生温室气体、可回收中低温(热值)废热等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于能量存储技术领域，涉及一种压缩空气储能系统，特别是一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统。
背景技术
电力科学中的关键问题之一是发展高效稳定和经济可行的大规模电力储能技术。大规模电力储能系统可以提高传统电力系统的经济性和稳定性，在传统电力系统中发挥“削峰填谷”和平衡电网负荷的作用；可以直接改善可再生能源系统的发电状况，将能源品质低、间歇性和不稳定性的可再生能源(尤其是太阳能和风能)转换为高品质能量形式连续释放发电；可以直接改善分布式能源系统的运行性能，解决其由于规模较小而存在的抗冲击能力差和系统故障率高等问题。
目前，已经发展的储能技术主要包括抽水蓄能、储热储能、压缩空气储能、蓄电池储能、超导磁能、飞轮储能和电容储能等，由于储能容量、储能周期、储能密度、系统寿命、经济性和环境友好性等原因，适合于大型商业系统运行的只有抽水蓄能、储热储能和压缩空气储能。
抽水电站储能系统在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库，从而将电能转化为水的势能存储起来，其工作方式同常规水电站类似，具有技术成熟、效率高(～70％)、容量大、储能周期不受限制等优点，是目前广泛使用的电力储能系统。但是，抽水电站储能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，建设周期很长(一般约7～15年)，初期投资巨大。更为棘手的事，建造大型水库会大面积淹没植被甚至城市，造成生态和移民问题，因此建造抽水电站储能系统受到了越来越大的限制。
传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术开发的一种储能系统，在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率高(50～70％)和单位投资相对较小等优点。但是，传统压缩空气储能系统不是一项独立的技术，它必须同燃气轮机电站配套使用，不能适合其他类型，如燃煤电站、核电站、风能和太阳能等电站，特别不适合我国以燃煤发电为主，不提倡燃气燃油发电的能源战略。而且，压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色(零排放)、可再生的能源发展要求。近年来，为解决传统压缩空气储能系统面临的主要问题，各种新型空气储能技术如先进绝热压缩空气储能技术等成为最近几年国内外学者研究的重点，但是，由于不采用化石燃料热源，系统效率降低的同时，压缩空气储能系统的能量密度也会更低，会更加凸显对大型储气室的依赖，尤其是当系统采用地面储气装置如高压罐、高压管道等存储时，增大储气量必然会加大储气装置的占地空间，这就成为限制该型系统推广的新瓶颈。于是，大幅度提高储气压力成为了增大系统储气密度和储能总量的重要途径，然而新的问题也随之而来，由于膨胀机进气压力受到透平设备的设计、加工等因素影响较大，不会很高，通常压缩空气气源需要经过节流减压达到膨胀机的入口压力，若储气压力和膨胀机进气压力之间的压差过大，节流损失也会很大，会对压缩空气储能系统的总体性能产生较大影响，进一步恶化系统效率。必须找到合理的解决办法，在摆脱对燃气轮机依赖的同时，还有助于提高系统的储能密度和运行效率，才能使空气储能系统得到更广泛而又有效地利用。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型的目的是提供一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，包括储能子系统和喷射膨胀复合式释能子系统，在储能时将电能转换为低压压缩空气和高压压缩空气分别存储，在释能时利用高压压缩空气膨胀时的高速引气效应将低压压缩空气的能量等级提升，形成混合均匀的中压压缩空气以驱动膨胀机对外做功。相比现有的压缩空气储能系统等，本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统具有储能密度大、压缩过程耗能低、能量利用率高、系统储能/释能效率高、不受储能周期和地理条件限制、适用于各种电站(包括风能等可再生能源电站)、不产生温室气体、可回收中低温(热值)废热等优点。
为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，所述系统包括压缩空气储能子系统和喷射膨胀复合式释能子系统，在储能时将电能转换为低压压缩空气和高压压缩空气分别存储，在释能时利用高压压缩空气膨胀时的高速引气效应将低压压缩空气的能量等级提升，形成混合均匀的中压压缩空气以驱动膨胀机对外做功，其特征在于，
--所述压缩空气储能子系统，包括低压气机组、蓄热/换热器、低压储气装置、高压压气机组、高压储气装置，其中，
所述低压压气机组的进气口与大气连通，排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述低压储气装置的进气口连通，
所述低压储气装置的第一排气口通过管线依次经所述高压压气机组、蓄热/换热器与所述高压储气装置的进气口连通；
--所述喷射膨胀复合式释能子系统，包括减压引气单元和做功单元，其中，
所述减压引气单元，包括喷射减压引气装置，所述喷射减压引气装置包括主路高压进气口、辅路低压引气口和中压排气口，所述主路高压进气口与所述高压储气装置的排气口通过管线连通，所述辅路低压引气口与所述低压储气装置的第二排气口通过管线连通，且所述高压储气装置的排气管线上设有调节阀门Ⅰ，所述低压储气装置的第二排气管线上设有调节阀门Ⅱ；
所述做功单元，包括高压膨胀机组和低压膨胀机组，所述喷射减压引气装置的中压排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述高压膨胀机组的进气口连通，所述高压膨胀机组的排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述低压膨胀机组的进气口连通。
优选地，所述喷射减压引气装置为喷射器组或喷射器组和节流阀一种或多种的组合，其中喷射器组包括至少一台喷射器；所述喷射器沿其主体的轴线方向依次布置一吸收室、一混合室和一扩压室；所述吸收室的尾部设置一拉瓦尔型喷管，侧面设置一引气管，所述拉瓦尔型喷管的进口构成所述喷射器的主路进气口，所述引气管的进口构成所述喷射器的辅路引气口，所述扩压室的出口形成为所述喷射器的排气口。
优选地，所述喷射减压引气装置包括一喷射器组，所述喷射器组包括至少一喷射器，所述喷射器沿其主体的轴线方向依次布置一吸收室、一混合室和一扩压室，所述吸收室的主路进气前端设置一拉瓦尔型喷管、侧面设置一引气管，所述拉瓦尔型喷管的进口构成所述喷射器的主路高压进气口，所述引气管的进口构成所述喷射器的辅路低压引气口，所述扩压室的出口形成为所述喷射器的中压排气口。
优选地，所述喷射器组包括两台以上相互串联的喷射器，各级喷射器的主路高压进气口通过管线相连通，其中第一级喷射器的辅路低压引气口作为所述喷射器组的辅路低压进气口，最后一级喷射器的中压排气口作为所述喷射器组的中压排气口，上一级喷射器的中压排气口与下一级喷射器的辅路低压引气口通过管线相通连。
优选地，所述喷射器组包括两台以上相互并联的喷射器，各级喷射器的主路高压进气口通过管线相通连，各级喷射器的辅路低压引气口通过管线相通连，各级喷射器的中压排气口通过管线相通连。
优选地，所述喷射减压引气装置还包括节流阀，所述节流阀的出口与所述喷射器组的主路高压进气口连通，或者所述喷射器组的中压排气口与所述节流阀的入口连通。
优选地，所述喷射器为固定式喷射器或喷嘴喉部截面积可调节的可调式喷射器；当所述喷射器为可调式喷射器时，所述拉瓦尔型喷管喉部截面积由步进电机驱动调节锥进行调节。
优选地，所述低压压气机组、高压压气机组均由驱动单元驱动，所述驱动单元，为驱动电机或风力机；所述驱动单元为驱动电机时，是以电站低谷电、风电、太阳能发电、核电、水电或潮汐发电其中的一种或多种作为电源。
优选地，所述蓄热/换热器还设有管线，该管线与外界热源相通连。
优选地，所述喷射膨胀复合式释能子系统还包括第二蓄热/换热器，所述第二蓄热/换热器设置在所述喷射减压引气装置的主路高压进气管线上和/或设置在所述高压储气装置内，经所述蓄热/换热器加热后的高压空气通过所述第二蓄热/换热器后进入所述喷射减压引气装置。
优选地，所述第二蓄热/换热器为余热/废热换热器，通过管线与太阳能集热器或工业余热/废热流体相通连。
优选地，所述低压压气机组、高压压气机组，总压比在10～1000之间。
优选地，所述低压压气机组、高压压气机组均为多级压气机，多级压气机为共轴串联形式、或分轴并联形式；所述分轴并联形式中，各分轴与主驱动轴相连接；各级压气机的排气均经过蓄热/换热器。
优选地，所述低压膨胀机组、高压膨胀机组，总膨胀比在10～400之间，末级膨胀机排气接近常压。
优选地，当所述低压膨胀机组、高压膨胀机组均为多级膨胀机，多级膨胀机为共轴串联形式、或分轴并联形式；所述分轴并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；各级膨胀机的进气均先经过蓄热/换热器加热升温。
优选地，所述多级压气机、多级膨胀机分布在一根驱动轴或多根驱动轴上。
优选地，所述高压储气装置组的储气压力为高压压气机组的排气压力；所述低压储气装置组的储气压力要求低于高压储气装置组储气压力的0.7倍，且低于高压膨胀机组的进气压力。
优选地，喷射膨胀复合式压缩空气储能系统还包括空气净化与纯化，除去空气中的固体物及杂质气体；空气净化与纯化设备可集成在压气机组及蓄热/换热器中。
优选地，所述压气机组、膨胀机组，是活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式的一种或多种的组合。
优选地，所述蓄热/换热器和第二蓄热/换热器，其蓄热形式是显式、潜热或化学反应热中的一种或几种，其换热形式是高压空气直接接触蓄热材料或者通过换热表面与蓄热材料换热；其采用的蓄热介质是水、石蜡、生物质油、无机类结晶水合盐、熔融盐、金属及其合金、有机类脂肪酸、石头、岩石或混凝土，蓄热介质储存在绝热容器中。
优选地，所述低压压气机组包括至少一台低压压气机，多台低压压气机相互串联或集成为整体多级压气机，每一台初级压气机入口接空气源。
优选地，所述高压压气机组也包括至少一台高压压气机，多台高压压气机相互串联或集成为整体多级压气机，每一台末级压气机的气体出口接入蓄热/换热器。优选地，高压膨胀机组包括至少一台高压膨胀机，多台膨胀机相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台末级膨胀机的气体出口接入蓄热/换热器。优选地，低压膨胀机组包括至少一台低压膨胀机，多台膨胀机相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台末级膨胀机的气体出口通大气。
优选地，所述驱动单元与压气机组的传动轴固接，发电机与膨胀机组的传动轴固接。
本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其工作流程为：
储能时，利用驱动单元同时驱动低压压气机组和高压压气机组，空气进入低压压气机组进行压缩增压，压缩热被回收并存储在蓄热/换热器中；压缩空气进入低压储气装置存储一部分后，其余压缩空气经过缓冲后继续进入高压压气机组压缩至高压状态并进入蓄热/换热器，压缩热同时被回收并存储在蓄热/换热器中；冷却后的常温高压空气全部进入高压储气装置进行存储。
释能时，高压储气装置中存储的常温高压空气，经过管线进入喷射减压引气装置的主路进气口，并通过喷射引气装置的辅路进气口卷吸低压储气装置组中的低压压缩空气，形成混合均匀的低速中压压缩空气，再经过蓄热/换热器吸收热量，使中压压缩空气加热升温，然后进入膨胀机组膨胀做功，带动发电机发电。
优选地，所述蓄热/换热器，储能时经管线存储下列热能的一种或几种：压气机产生的压缩热；工业余热或废热；太阳热能。释能时，加热各级膨胀机前的压缩空气。
优选地，所述高压储气装置包括至少一个高压储气单元，所述低压储气装置包括至少一个低压储气单元，当高压或低压储气装置包括两个以上的储气单元时，储气单元间相互串联或并联为整体多单元储气装置，且各储气单元的进气管线设置截止单向阀，排气管线设置截止阀。
优选地，所述高压储气单元和低压储气单元是储气罐、储气管道或水下储气装置。
优选地，所述高压储气单元和低压储气单元是定容式或定压式的一种或多种的组合。
在另两个优选实施例中，所述喷射膨胀复合式释能子系统中还包括第二蓄热/换热器，高压储气装置中的高压空气先通过所述第二蓄热/换热器加热升温后，再进入所述喷射减压引气装置的主路进气口，所述第二蓄热/换热器为余热/废热换热器，通过管线与太阳能集热器或工业余热/废热流体相通连，通过余热/废热换热器直接加热高压空气，来提高进喷射减压引气装置前高压空气的温度。
优选地，所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，压气机通过调节压气机负载、开停部分压气机或调节压比来控制所述低压压气机的进气量。
优选地，所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，通过调节阀门Ⅰ调节喷射减压引气装置主路的进气量和通过调节阀门Ⅱ调节喷射减压引气装置辅路的进气量来实现所述高压膨胀机组进气量的控制，当喷射减压引气装置中的多个喷射器相互并联时，可以通过开关部分喷射器来实现进气量的控制。
同现有技术相比，本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其显著的技术优点在于：能量密度高、压缩过程耗能低、系统效率高、可以回收高压压缩空气节流减压过程中的能量、可回收中低温(热值)废热、发电阶段不耗功耗电、适用于各种电站(包括太阳能、风能等可再生能源电站)、不产生温室气体等优点。
附图说明
图1为本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例1示意图；
图2为本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例2示意图；
图3为本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例3示意图；
图4为本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例4示意图；
图5为本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例5示意图；
图6为本实用新型中串联喷射器组的示意图；
图7为本实用新型中并联喷射器组的示意图；
图8为本实用新型中可调结构喷射器的示意图。
具体实施方式
本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，采用电站低谷(低价)电能将空气压缩至两种状态(同时储存压缩热)，其中一种状态是高压(超高压)状态，另外一种状态是压力相对低的状态，分别存储在高压储气装置和低压储气装置中；在用电高峰，高压(超高压)压缩空气经过喷射减压引气装置减压至膨胀机要求的进口压力，同时引射低压储气装置中的(低压)压缩空气并将其增压至膨胀机要求的进口压力，高压(超高压)压缩空气和引射低压压缩空气经过喷射减压引气装置后形成均匀混合的中压压缩空气，进一步吸收存储的压缩热后通过膨胀机驱动发电机发电，在此过程中工业的一些余热废热可以被回收利用以提高系统效率。本实用新型提出的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统有以下潜在优点：
储能效率高：1、在储能压缩的过程中，部分空气仅仅需要经过低压级压气机被压缩至低压压缩空气，因而储能压缩环节的耗能大大降低；2、采用了喷射减压引气装置代替传统的节流阀，能够有效回收高压(超高压)空气节流减压过程中的损失提高膨胀机膨胀做功的气源总量；3、采用了必要的储热设备，不仅有效回收了压缩空气过程中的压缩热，还可以和电厂及其他工业部门结合，有效回收各种可再生热能和工业余热废热，如水泥行业、钢铁冶金行业、化工行业等。
能量密度高：由于采用了喷射减压引气装置代替传统节流阀能够有效回收高压(超高压)空气节流减压过程中的损失系统可以大幅度提高其储气压力，而不用担心过大的节流压差会带来系统效率低下的问题，当压缩空气的储气压力增至100MPa时，其密度可达常压空气的522倍。
成本低：由于部分压缩空气在低压态存储，所需容器的造价相比高压存储容器大幅降低。
储能周期不受限制：目前常规工业用高压(超高压)空气储罐可大规模长期保存压缩空气，适用各种类型电站：由于该储能系统同电站系统仅仅交换电能，不涉及电站内部流程，因此可以适合各种类型的电站。
对环境友好：该储能系统不涉及化石燃料的燃烧，不排放任何有害物质，从而改善大气质量。
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
实施例1
图1是本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例1，其中，进口空气A，低压压气机组1，蓄热/换热器2，低压储气装置3，高压压气机组4，高压储气装置5，喷射减压引气装置6，高压膨胀机组7，低压膨胀机组8，发电机9，驱动单元10，阀门17，25，管线11，12，13，14，15，16，18，19，20，21，22，23，24。
实施例1的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，包括压缩空气储能子系统和喷射膨胀复合式释能子系统，在储能时将电能转换为低压压缩空气和高压压缩空气分别存储，在释能时利用高压压缩空气膨胀时的高速引气效应将低压压缩空气的能量等级提升，形成混合均匀的中压压缩空气以驱动膨胀机对外做功。
压缩空气储能子系统中，驱动单元10与低压压气机组1、高压压气机组4的共有传动轴固接，发电机9与高压膨胀机组7、低压膨胀机组8的共有传动轴固接。低压压气机组1入口接空气A。低压压气机组1排气出口、蓄热/换热器2、低压储气装置3的进气口经管线11、12顺序相通连。低压储气装置3的第一排气口、高压压气机组4、蓄热/换热器2、高压储气装置5的进气口经管线13、14、15顺序相通连。
喷射膨胀复合式释能子系统中，喷射减压引气装置6包括主路高压进气口、辅路低压引气口和中压排气口，主路高压进气口经管线16、18与高压储气装置5的排气口相通连，辅路低压引气口经管线24与低压储气装置3的第二排气口相通连。喷射减压引气装置6的主路高压进气口和高压储气装置5排气口之间的管线上设有调节阀门17。喷射减压引气装置6的辅路引气口和低压储气装置3的第二排气口之间的管线上设有调节阀门25。喷射减压引气装置6的中压排气口、蓄热/换热器2、高压膨胀机组7的进气口经管线19、20顺序相通连。高压膨胀机组7的排气口、蓄热/换热器2、低压膨胀机组8的进气口经管线21、22顺序相通连。低压膨胀机组8的气体出口管线23通大气。
储能时，低谷(低价)电驱动电机10同时带动低压压气机组1和高压压气机组4，净化后的空气A进入低压压气机组1进行压缩增压，压缩热被回收并存储在蓄热/换热器2中；压缩空气通过管线12进入低压储气装置3存储一部分后，其余压缩空气经过缓冲后经管线13继续进入高压压气机组4压缩至高压状态并进入蓄热/换热器2进行冷却，压缩热同时被回收并存储在蓄热/换热器2中；冷却后的常温高压空气经管线15进入高压储气装置5进行存储。
释能时，打开阀门17与25，高压储气装置5中存储的常温高压空气，经管线16、18进入喷射减压引气装置6的主路进气口，并通过喷射减压引气装置6的辅路进气口和管线24引射低压储气装置3中的压缩空气，形成混合均匀的中压压缩空气。中压压缩空气经管线19进入蓄热/换热器2吸收热量，使中压压缩空气加热升温，然后通过管线20，21，22依次进入高压膨胀机组7和低压膨胀机组8膨胀做功，其中，高压膨胀机组7的出口压缩空气经管线21进入蓄热/换热器2加热升温后，再经管线22进入低压膨胀机组8，低压膨胀机组8的气体出口管线23与大气连通。
一般情况下，储能与释能过程不同时运行，储能时，低压压气机组1、高压压气机组4工作，高压膨胀机组7、低压膨胀机组8关停，阀门17、25关闭，蓄热/换热器2回收压缩空气中的压缩热，将高压空气冷却至常温。喷射减压引气装置6停止运行。释能时则相反，低压压气机组1、高压压气机组4关停，阀门17、25开启。喷射减压引气装置6工作，高压膨胀机组7、低压膨胀机组8工作，蓄热/换热器2则释放热能，提升压缩空气的温度。另外，外界热量则可以随时经由管线26进入蓄热/换热器2进行储存。
本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其中的喷射减压引气装置6为喷射器组和节流阀一种或多种的组合，其中喷射器组包括至少一台喷射器；当喷射器组包括两台以上的喷射器时，喷射器间相互串联或相互并联为整体多级喷射器组。当喷射器组为整体串联多级喷射器组时，其结构如图6所示，第一级喷射器6′的辅路引气口24作为整体串联多级喷射器组的辅路进气口，最末一级喷射器6″的排气口19作为整体串联多级喷射器组的排气口，各级喷射器6′、6″的主路进气口通过管线12相通连，上一级喷射器6′的排气口与串联下一级喷射器6″的辅路引气口通过管线31相通连。当喷射器组为整体并联多级喷射器组时，其结构如图7所示，各级喷射器6′、6″的主路进气口通过管线12相通连，各级喷射器6′、6″的辅路引气口通过管线24相通连，各级喷射器的排气口通过管线19相通连。当喷射减压引气装置6为喷射器组和节流阀的组合时，节流阀的出口与喷射器组的主路高压进气口相通连，或者喷射器组的中压排气口与节流阀的入口相通连。喷射器包括拉瓦尔型喷管、引气管、吸收室、混合室和扩压室的一种或多种的组合。喷射器可以为全部结构尺寸不可调节的固定型和喷嘴喉部截面积可以调节的可调式；喷射器为可调式喷射器时，如图8所示，喷射器沿其主体的轴线方向依次布置一吸收室35、一混合室36和一扩压室37；吸收室35的主路进气前端设置一拉瓦尔型喷管33，侧面设置一引气管34，拉瓦尔型喷管33的进口构成喷射器的主路进气口，引气管34的进口构成喷射器的辅路引气口，扩压室37的出口形成为喷射器的排气口。喷射器喉部截面积由步进电机39驱动调节锥38进行调节。
实施例2
图2是图1的改进型实施例2，其主体结构与实施例1相同。其中，低压压气机组1，蓄热/换热器2，低压储气装置3，高压压气机组4，高压储气装置5，喷射减压引气装置6，高压膨胀机组7，低压膨胀机组8，发电机9，驱动单元10，阀门17，25，管线11，12，13，14，15，16，18，19，20，21，22，23，24，进口空气A。
储能过程与实施例1相同。
释能时，高压储气装置5中存储的常温高压空气通过管线不直接进入喷射减压引气装置6的主路进气口，而是通过管线先经过蓄热/换热器2加热升温后，再进入喷射减压引气装置6的主路进气口，改进的目的是提高喷射减压引气装置的主路进气温度，从而提高喷射减压引气装置6的引气量，更多的回收高压压缩空气节流减压过程中的能量。
实施例3
图3是本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统与太阳能热发电或工业余热利用相结合的实施例3，其主体结构同实施例1基本相同，另增加了与太阳能集热器或工业余热管道的连接部分。其中，低压压气机组1，蓄热/换热器2，低压储气装置3，高压压气机组4，高压储气装置5，喷射减压引气装置6，高压膨胀机组7，低压膨胀机组8，发电机9，驱动单元10，阀门17，25，管线11，12，13，14，15，16，18，19，20，21，22，23，24，第二蓄热/换热器2′，进口空气A。
储能过程与实施例1相同。
释能时，来自太阳能集热器或工业余热的高温流体通过管线27进入第二蓄热/换热器2′，高温流体放热降温后经管线28流出。而高压储气装置5排出的高压空气在第二蓄热/换热器2′中被加热至高温，然后经过管线进入喷射减压引气装置6的主路进气口。新增与太阳能集热器或工业余热管道的连接部分，其目的与实施例2相同，可以更多的回收高压压缩空气节流减压过程中的能量，另外，还可以充分利用可再生热能和工业余热废热。
实施例4
图4是图3的改进型实施例4，其主体结构同实施例3基本相同。其中，低压压气机组1，蓄热/换热器2，低压储气装置3，高压压气机组4，高压储气装置5，喷射减压引气装置6，高压膨胀机组7，低压膨胀机组8，发电机9，驱动单元10，阀门17，25，管线11，12，13，14，15，16，18，19，20，21，22，23，24，第二蓄热/换热器2′被安装在储气装置5内部，进口空气A。
储能过程和释能过程与实施例1相同。
改变第二蓄热/换热器2′在系统中的布置方式，不再布置于喷射减压引气装置主路进气口前的管线上，而是直接布置在高压储气装置5的储气腔内部，此时，高压储气装置5为绝热储气装置，改进的目的，可以利用太阳能和工业余热直接加热高压储气装置组5内部的高压空气，使其升温增压。
实施例5
图5是本实用新型的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统实施例5，其主体结构同实施例1基本相同，但精简掉了低压储气装置，适用于定容式高压储气装置、高压储气装置包括两个以上高压储气单元5′、5″、5″′的情况，并且将喷射减压引气装置6的辅路进气口与高压储气单元进气口通过管线和管线上的调节阀门相通连。其中，低压压气机组1，蓄热/换热器2，高压压气机组4，高压储气单元5′、5″、5″′，喷射减压引气装置6，高压膨胀机组7，低压膨胀机组8，发电机9，驱动单元10，阀门17，25，管线11，12，13，14，15，16，18，19，20，21，22，23，24，进口空气A，各高压储气单元5′、5″、5″′的进气管线上设置截止单向阀29、29′、29″，排气管线上设置截止阀30、30′、30″。
储能时，低压压气机组1压缩增压的空气，经过蓄热/换热器2释放压缩热后，不再进入低压储气装置，而是通过管线13直接进入高压压气机组4压缩至高压状态，并进入蓄热/换热器2进行冷却，压缩热同时被回收并存储在蓄热/换热器2中，冷却后的常温高压空气经管线15同时进入各高压储气单元5′，5″，5″′进行存储。
释能时，各高压储气单元5′，5″，5″′中储存的高压空气依次释放，先打开第一个储气单元5′排气管线上的截止阀30，其余高压储气单元5″，5″′排气管线上的截止阀30′、30″均关闭，当第一个储气单元5′的储气压力下降至膨胀机进口允许的最低压力时，关闭储气单元5′排气管路上的截止阀30，打开第二个储气单元5″排气管线上的截止阀30′，由第二个储气单元5″释放高压空气，同时，打开喷射减压引气装置6的辅路进气口与高压储气单元5′进气口间通连管线24上的调节阀门25。该实施例5的优点是精简掉了低压储气装置，且有效利用了定容式高压储气装置组在系统释能时的残留压缩空气，降低了系统的初始投资成本，同时提高了系统的运行效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。
Claims (10)
1.一种喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，所述系统包括压缩空气储能子系统和喷射膨胀复合式释能子系统，其特征在于，
所述压缩空气储能子系统，包括低压气机组、蓄热/换热器、低压储气装置、高压压气机组、高压储气装置，其中，
所述低压压气机组的进气口与大气连通，排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述低压储气装置的进气口连通，
所述低压储气装置的第一排气口通过管线依次经所述高压压气机组、蓄热/换热器与所述高压储气装置的进气口连通；
所述喷射膨胀复合式释能子系统，包括减压引气单元和做功单元，
所述减压引气单元，包括喷射减压引气装置，所述喷射减压引气装置包括主路高压进气口、辅路低压引气口和中压排气口，所述主路高压进气口与所述高压储气装置的排气口通过管线连通，所述辅路低压引气口与所述低压储气装置的第二排气口通过管线连通，且所述高压储气装置的排气管线上设有调节阀门Ⅰ，所述低压储气装置的第二排气管线上设有调节阀门Ⅱ；
所述做功单元，包括高压膨胀机组和低压膨胀机组，所述喷射减压引气装置的中压排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述高压膨胀机组的进气口连通，所述高压膨胀机组的排气口通过管线经所述蓄热/换热器与所述低压膨胀机组的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射减压引气装置包括一喷射器组，所述喷射器组包括至少一喷射器，所述喷射器沿其主体的轴线方向依次布置一吸收室、一混合室和一扩压室，所述吸收室的主路进气前端设置一拉瓦尔型喷管、侧面设置一引气管，所述拉瓦尔型喷管的进口构成所述喷射器的主路高压进气口，所述引气管的进口构成所述喷射器的辅路低压引气口，所述扩压室的出口形成为所述喷射器的中压排气口。
3.根据权利要求2所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射器组包括两台以上相互串联的喷射器，各级喷射器的主路高压进气口通过管线相连通，其中第一级喷射器的辅路低压引气口作为所述喷射器组的辅路低压进气口，最后一级喷射器的中压排气口作为所述喷射器组的中压排气口，上一级喷射器的中压排气口与下一级喷射器的辅路低压引气口通过管线相通连。
4.根据权利要求2所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射器组包括两台以上相互并联的喷射器，各级喷射器的主路高压进气口通过管线相通连，各级喷射器的辅路低压引气口通过管线相通连，各级喷射器的中压排气口通过管线相通连。
5.根据权利要求2所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射减压引气装置还包括节流阀，所述节流阀的出口与所述喷射器组的主路高压进气口连通，或者所述喷射器组的中压排气口与所述节流阀的入口连通。
6.根据权利要求2所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射器为固定式喷射器或喷嘴喉部截面积可调节的可调式喷射器；当所述喷射器为可调式喷射器时，所述拉瓦尔型喷管喉部截面积由步进电机驱动调节锥进行调节。
7.根据权利要求1所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述蓄热/换热器还设有与外界热源相通连的管线。
8.根据权利要求1所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述喷射膨胀复合式释能子系统还包括第二蓄热/换热器，所述第二蓄热/换热器设置在所述喷射减压引气装置的主路高压进气管线上和/或设置在所述高压储气装置内。
9.根据权利要求8所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述第二蓄热/换热器为余热/废热换热器，通过管线与太阳能集热器或工业余热/废热流体相通连。
10.根据权利要求1所述的喷射膨胀复合式压缩空气储能系统，其特征在于：所述高压储气装置包括至少一个高压储气单元，所述低压储气装置包括至少一个低压储气单元，当所述高压储气装置、低压储气装置包括两个及以上储气单元时，各储气单元间相互串联或并联为整体多单元储气装置。
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