CN211901041U - 一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，该系统通过控制膨胀机入口温度实现系统输出功率变化，也可通过控制压缩机入口温度实现系统输入功率的变化。该系统采用多温区蓄热，实现系统对不同温度的需求，其中低温蓄热来源于低负荷运行下的膨胀机出口空气冷量，中温蓄热来源于压缩过程的压缩热。此外，为提高系统的能量密度、系统输出工况范围和可再生能源利用率，系统将波动不可再生能源转化为热量进行储存，并在需要时加热涡轮入口温度。在本系统中，由于热量的梯级利用，在实现系统宽工况运行的条件下可提高系统效率。

Description

一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统

技术领域

本实用新型属于压缩空气储能、蓄冷蓄热、可再生能源等领域，涉及一种储能系统，特别涉及一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，是一种可以实现系统宽工况高效运行，提高可再生能源吸纳的储能系统。

背景技术

能源和环境问题的可持续发展是国民经济发展的基础，而解决电力行业中的能源环境问题是保证我国经济可持续发展的重要组成部分。电力储能是调整我国能源结构、大规模发展可再生能源、提高能源安全的关键技术之一，大规模储能技术的研究具有重要理论和实践价值。

目前的储能系统有抽水蓄能、压缩空气储能、燃料电池、飞轮储能等，抽水蓄能和压缩空气储能具有储能密度大、输出功率大等特点，已被认为可大规模利用。但抽水蓄能电站必须建设大坝，耗水量大，对生态也会造成一定得破坏。而压缩空气储能系统不耗水，对生态环境基本没有影响，具有初始投资成本低、效率高、无毒、寿命长等优点，具有较大的发展前景。目前压缩空气储能系统的变工况调节手段主要包括压缩机导叶/扩压器调节、膨胀机静叶调节、阀门节流/压力调节等手段。其中压缩机导叶/扩压器调节和膨胀机静叶调节手段下的系统变工况范围有限，而阀门节流/压力调节会产生较大的能量损失。另外其他调节方式均会到来技术或经济性问题。此外，可再生能源(如风能、太阳能等)本身一般都具有较强的间歇性和波动性问题，常规的压缩空气储能系统对可再生能源的吸纳能力有限，其只能吸纳一定波动频率下和一定负荷波动范围内的可再生能源。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本实用新型旨在提供一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，是一种可以实现高效宽工况运行、大幅度吸纳可再生能源的压缩空气储能系统，该系统通过控制膨胀机入口温度实现系统输出功率变化，也可通过控制压缩机入口温度实现系统输入功率的变化，进而实现系统大幅度变工况运行，运行过程可保证温度对口。该系统采用多温区蓄热，实现系统对压缩机和膨胀机不同入口温度的需求，其中低温蓄热来源于低负荷运行下的膨胀机出口空气冷量，中温蓄热来源于压缩过程的压缩热。此外，为提高系统的能量密度、系统输出工况范围和可再生能源利用率，系统将波动不可再生能源转化为热量进行储存，并在需要时加热涡轮入口温度。该系统由于热量的梯级利用，在实现系统宽工况运行的条件下可提高系统效率，提高可再生能源吸纳能力，具有节能、高效等特点。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案为：

一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，所述系统至少包括一第一压缩机组、一第二压缩机组、一第一膨胀机组、一第二膨胀机组和一储气装置，所述系统还至少设置一低温蓄热器和一压缩热蓄热器，其特征在于，

所述第一压缩机组包括第一进气管线和第二进气管线，所述第一压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与大气连通，所述第一压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第一低温换热器，所述压缩侧第一低温换热器的热侧设置在所述第一压缩机组的第一进气管线上，所述压缩侧第一低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；

所述第二压缩机组包括第一进气管线和第二进气管线，所述第二压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第一压缩机组的排气口连通，其中，所述第二压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第二低温换热器，所述压缩侧第二低温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第一进气管线上，所述压缩侧第二低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；所述第二压缩机组的第二进气管线上还设置一压缩侧第一中温换热器，所述压缩侧第一中温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第二进气管线上，所述压缩侧第一中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述储气装置包括第一进气管线和第二进气管线，所述储气装置的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第二压缩机组的排气口连通，所述储气装置的第二进气管线上还设置一压缩侧第二中温换热器，所述压缩侧第二中温换热器的热侧设置在所述储气装置的第二进气管线上，所述压缩侧第二中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述储气装置还包括第一排气管线和第二排气管线，所述储气装置的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第一膨胀机组的进气口连通，所述储气装置的第一排气管线上还设置一膨胀侧第一中温换热器，所述膨胀侧第一中温换热器的冷侧设置在所述储气装置的第一排气管线上，所述膨胀侧第一中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述第一膨胀机组包括第一排气管线和第二排气管线，所述第一膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第二膨胀机组的进气口连通，其中，所述第一膨胀机组的第一排气管线上还设置一膨胀侧第二中温换热器，所述膨胀侧第二中温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第一排气管线上，所述膨胀侧第二中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；所述第一膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第一低温换热器，所述膨胀侧第一低温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第二排气管线上，所述膨胀侧第一低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；

所述第二膨胀机组包括第一排气管线和第二排气管线，所述第二膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与大气连通，其中，所述第二膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第二低温换热器，所述膨胀侧第二低温换热器的冷侧设置在所述第二膨胀机组的第二排气管线上，所述膨胀侧第二低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路。

优选的，所述第一压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第一三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第一三通切换阀的进口与大气连通。

优选的，所述第二压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第二三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第二三通切换阀的进口与所述第一压缩机组的排气口连通。

优选的，所述储气装置的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第三三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第三三通切换阀的进口与所述第二压缩机组的排气口连通。

优选的，所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第四三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第四三通切换阀的进口与所述储气装置的排气口连通。

优选的，所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第六三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第六三通切换阀的进口与所述第一膨胀机组的排气口连通。

优选的，所述第二膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第八三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第八三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的排气口连通。

优选的，所述系统还设置一可再生能源蓄热器，所述可再生能源蓄热器中填充有蓄热介质，所述蓄热介质蓄积由可再生能源转化的高温热量，所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的出口均与一第五三通切换阀的进口连通，所述第五三通切换阀的第一出口通过管路与所述第一膨胀机组的进气口连通，所述第五三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第一膨胀机组的进气口连通。

进一步地，所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线出口均与一第七三通切换阀的进口连通，所述第七三通切换阀的第一出口通过管路与所述第二膨胀机组的进气口连通，所述第七三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第二膨胀机组的进气口连通。

进一步地，所述第五三通切换阀的第二出口与所述可再生能源蓄热器之间的连通管路上还设置一回热器，所述回热器的冷侧设置在该连通管路上；所述第二膨胀机组的第一排气管线上还设置一第九三通切换阀，所述第九三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的第一排气管线的出口连通，所述第九三通切换阀的第一出口与大气连通，所述第九三通切换阀的第二出口通过管路与所述回热器的热侧进口连通，所述回热器的热侧出口与大气连通。

本实用新型的上述基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统中，通过采用多温区蓄热实现调整各压缩机组和膨胀机组入口温度的目的，进而实现系统大幅度变工况运行，运行过程可保证温度对口。具体而言：

通过在各级压缩机组(第一压缩机组、第二压缩机组等)的第一进气管线上设置与低温蓄热器形成低温介质循环回路的压缩侧低温换热器(压缩侧第一低温换热器、压缩侧第二低温换热器等)，用于降低各级压缩机组入口进气温度，从而实现各级压缩机组的低负荷运行。

该低温蓄热器中的低温热源来源于释能过程中低负荷运行时膨胀机出口低温空气冷量(第一膨胀机组、第二膨胀机组等各级膨胀机组的第二排气管线上分别设置膨胀侧第一低温换热器、膨胀侧第二低温换热器等膨胀侧低温换热器，通过各膨胀侧低温换热器将各级膨胀机组排气中的冷量输送至低温蓄热器)。

此外，通过在各级压缩机组(第一压缩机组、第二压缩机组等)的第二进气管线上设置与压缩热蓄热器形成传热介质循环回路的压缩侧中温换热器(如压缩侧第一中温换热器、压缩侧第二中温换热器等)，用于吸收压缩机排气中的压缩热，并在释能阶段释放该压缩热用于加热膨胀机入口空气(储气装置、第一膨胀机组等部件的第一排气管线上分别设置膨胀侧第一中温换热器、膨胀侧第二中温换热器等膨胀侧中温换热器，通过压缩热蓄热器对各级膨胀机的入口空气进行加热)。

此外，通过在在各级膨胀机出口设置膨胀侧低温换热器(如膨胀侧第一低温换热器、膨胀侧第二低温换热器等)，各膨胀侧低温换热器与低温蓄热器形成循环回路，利用低温蓄热器吸收低负荷运行时膨胀机出口冷量。

此外，通过在各级膨胀机入口均设置膨胀侧中温换热器(如膨胀侧第一中温换热器、膨胀侧第二中温换热器等)，各膨胀侧中温换热器与压缩热蓄热器形成循环回路，利用压缩热蓄热器加热膨胀机入口温度，实现膨胀机的高中负荷运行。当在各级膨胀机入口进一步设置可再生能源蓄热器时，可进一步通过膨胀机的入口温度，实现膨胀机的更高负荷运行。

本实用新型的上述基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统中，各级压缩机入口设置有三通阀，用于转换压缩机入口空气是否经过低温换热器进行冷却，达到负荷转换目的。膨胀机入口设置有三通阀，用于转换膨胀机入口空气经过的换热器，经过不同的换热器实现膨胀机不同的温度区间，进而再配合自身的可调静叶、可调扩压器和转速调节等手段实现负荷的宽范围变化。膨胀机入口在高负荷运行时，当采用可再生能源热量时，可利用膨胀机出口高温空气回热，当低负荷运行时，该回热器通过三通阀被旁路。

本实用新型的上述基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，包括储能和释能两种工作模式，每种工作模式下可根据负荷状况进行温控变工况运行，其具体工作原理为：

储能工作模式为：低负荷工况运行时，通过各三通阀的转换作用，空气依次经过各级压缩侧低温换热器和压缩机组后以高压形式储存在储气装置中，其中低温冷量来源于低温蓄热器；高负荷工况运行时，通过各三通阀的转换作用，空气依次经过各级压缩机组和压缩侧中温换热器后以高压形式储存在储气装置中，同时压缩热存储于压缩热蓄热器中。在系统储能期间压缩机组可配合调节导叶/扩压器等自身手段实现系统更宽负荷和高效运行。

释能工作模式为：低负荷工况运行时，通过各三通阀的转换作用，从储气装置出来的高压空气依次经过各级膨胀机组和膨胀侧低温换热器进行做功，同时膨胀机组出口冷量储存于低温蓄热器中；中负荷工况运行时，通过各三通阀的转换作用，从储气装置出来的高压空气依次经过各级膨胀侧中温换热器和膨胀机组中进行做功，其中中温热源来源于压缩热蓄热器；高负荷工况运行时，通过各三通阀的转换作用，从储气装置出来的高压空气依次经过膨胀侧中温换热器、回热器、可再生能源蓄热器被加热后进入膨胀机做功。在以上三个温区释能过程中，膨胀机组和通过调节静叶等自身手段实现系统更宽负荷和高效运行。

通过上述技术方案可以看出，同现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，在压缩空气储能系统的基础上，将压缩空气储能与多温区蓄热相结合，利用膨胀机组出口冷量降低压缩机组入口前的空气，利用各级压缩机组、膨胀机组前不同的温度选择实现了系统的高效宽工况运行，同时高温区采用可再生能源蓄热，实现了对波动间歇可再生能源的大规模利用。

附图说明

图1为基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的结构、技术方案作进一步的具体描述，给出本实用新型的一个实施例。

如图1所示，本实用新型的基于蓄热式压缩空气储能系统的温控变工况运行系统，该系统至少包括一第一压缩机组C1、一第二压缩机组C2、一第一膨胀机组T1、一第二膨胀机组T2和一储气装置VOL，该系统具有三套蓄热装置:低温蓄热器TS1、压缩热蓄热器TS2和可再生能源蓄热器TS3。该系统采用两级压缩和两级膨胀。

第一压缩机组C1包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，具体地，第一压缩机组C1的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第一三通切换阀V1的第一出口、第二出口连通，第一三通切换阀V1的进口与大气1连通，通过第一三通切换阀V1实现第一进气管线和第二进气管线的相互切换。第一压缩机组C1的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与大气1连通，第一压缩机组C1的第一进气管线上还设置一压缩侧第一低温换热器L1，压缩侧第一低温换热器L1的热侧设置在第一压缩机组C1的第一进气管线上，压缩侧第一低温换热器L1的冷侧通过管路与低温蓄热器TS1形成低温介质循环回路，通过低温蓄热器TS1对第一压缩机组C1的进气进行降温。

第二压缩机组C2包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，具体地，第二压缩机组C2的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第二三通切换阀V2的第一出口、第二出口连通，第二三通切换阀V2的进口与第一压缩机组C1的排气口连通，通过第二三通切换阀V2实现第一进气管线和第二进气管线的相互切换。第二压缩机组C2的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与第一压缩机组C1的排气口连通，其中，第二压缩机组C2的第一进气管线上还设置一压缩侧第二低温换热器L3，压缩侧第二低温换热器L3的热侧设置在第二压缩机组C2的第一进气管线上，压缩侧第二低温换热器L3的冷侧通过管路与低温蓄热器TS1形成低温介质循环回路，通过低温蓄热器TS1对第二压缩机组C2的进气进行降温；第二压缩机组C2的第二进气管线上还设置一压缩侧第一中温换热器L2，压缩侧第一中温换热器L2的热侧设置在第二压缩机组C2的第二进气管线上，压缩侧第一中温换热器L2的冷侧通过管路与压缩热蓄热器TS2形成传热介质循环回路，通过压缩侧第一中温换热器L2将第一压缩机组C1排气中的压缩热传递至压缩热蓄热器TS2中。

储气装置VOL包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，具体地，储气装置VOL的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第三三通切换阀V3的第一出口、第二出口连通，第三三通切换阀V3的进口与第二压缩机组C2的排气口连通，通过第三三通切换阀V3实现第一进气管线和第二进气管线的相互切换。储气装置VOL的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与第二压缩机组C2的排气口连通，储气装置VOL的第二进气管线上还设置一压缩侧第二中温换热器L4，压缩侧第二中温换热器L4的热侧设置在储气装置VOL的第二进气管线上，压缩侧第二中温换热器L4的冷侧通过管路与压缩热蓄热器TS2形成传热介质循环回路，通过压缩侧第二中温换热器L4将第二压缩机组C2排气中的压缩热传递至压缩热蓄热器TS2中。

储气装置VOL还包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，储气装置VOL的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第四三通切换阀V4的第一出口、第二出口连通，第四三通切换阀V4的进口与储气装置VOL的排气口连通，通过第四三通切换阀V4实现第一排气管线和第二排气管线的相互切换。储气装置VOL的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与第一膨胀机组T1的进气口连通，储气装置VOL的第一排气管线上还设置一膨胀侧第一中温换热器R1，膨胀侧第一中温换热器R1的冷侧设置在储气装置VOL的第一排气管线上，膨胀侧第一中温换热器R1的热侧通过管路与压缩热蓄热器TS2形成传热介质循环回路，通过压缩热蓄热器TS2对储气装置VOL的排气进行加热。

第一膨胀机组T1包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，第一膨胀机组T1的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第六三通切换阀V6的第一出口、第二出口连通，第六三通切换阀V6的进口与第一膨胀机组T1的排气口连通，通过第六三通切换阀V6实现第一排气管线和第二排气管线的相互切换。第一膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与第二膨胀机组T2的进气口连通，其中，第一膨胀机组T1的第一排气管线上还设置一膨胀侧第二中温换热器R3，膨胀侧第二中温换热器R3的冷侧设置在第一膨胀机组T1的第一排气管线上，膨胀侧第二中温换热器R3的热侧通过管路与压缩热蓄热器TS2形成传热介质循环回路，通过压缩热蓄热器TS2对第一膨胀机组T1的排气进行加热；第一膨胀机组T1的第二排气管线上还设置一膨胀侧第一低温换热器R2，膨胀侧第一低温换热器R2的冷侧设置在第一膨胀机组T1的第二排气管线上，膨胀侧第一低温换热器R2的热侧通过管路与低温蓄热器TS1形成低温介质循环回路，通过膨胀侧第一低温换热器R2将第一膨胀机组T1排气中的冷量输送至低温蓄热器TS1。

第二膨胀机组T2包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，第二膨胀机组T2的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第八三通切换阀V8的第一出口、第二出口连通，第八三通切换阀V8的进口与第二膨胀机组T2的排气口连通，通过第八三通切换阀V8实现第一排气管线和第二排气管线的相互切换。第二膨胀机组T2的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与大气连通，其中，第二膨胀机组T2的第二排气管线上还设置一膨胀侧第二低温换热器R4，膨胀侧第二低温换热器R4的冷侧设置在第二膨胀机组T2的第二排气管线上，膨胀侧第二低温换热器R4的热侧通过管路与低温蓄热器TS1形成低温介质循环回路，通过膨胀侧第二低温换热器R4将第二膨胀机组T2排气中的冷量输送至低温蓄热器TS1。

本实用新型的基于蓄热式压缩空气储能系统的温控变工况运行系统，还设置一可再生能源蓄热器TS3，可再生能源蓄热器TS3中填充有蓄热介质，蓄热介质蓄积由可再生能源转化的高温热量，储气装置VOL的第一排气管线、第二排气管线的出口均与一第五三通切换阀V5的进口连通，第五三通切换阀V5的第一出口通过管路与第一膨胀机组T1的进气口连通，第五三通切换阀V5的第二出口通过管路经可再生能源蓄热器TS3后与第一膨胀机组T1的进气口连通。第一膨胀机组T1的第一排气管线、第二排气管线出口均与一第七三通切换阀V7的进口连通，第七三通切换阀V7的第一出口通过管路与第二膨胀机组T2的进气口连通，第七三通切换阀V7的第二出口通过管路经可再生能源蓄热器TS3后与第二膨胀机组T2的进气口连通。第五三通切换阀V5的第二出口与可再生能源蓄热器TS3之间的连通管路上还设置一回热器RE，回热器RE的冷侧设置在该连通管路上；第二膨胀机组T2的第一排气管线上还设置一第九三通切换阀V9，第九三通切换阀V9的进口与第二膨胀机组T2的第一排气管线的出口连通，第九三通切换阀V9的第一出口与大气连通，第九三通切换阀V9的第二出口通过管路与回热器RE的热侧进口连通，回热器RE的热侧出口与大气连通。

在工作过程中，本实用新型的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其储能工作流程为：

低负荷运行时，通过三通阀的转换作用，空气依次经过压缩侧第一低温换热器L1、第一压缩机组C1、压缩侧第二低温换热器L3、第二压缩机组C2后以高压形式储存在储气装置VOL，同时低温冷量来源于低温蓄热TS1中，低温蓄热器TS1中的换热工质为有机液体。期间压缩机可配合调节导叶/扩压器实现系统更宽负荷和高效运行。

高负荷运行时，通过三通阀的转换作用，空气依次经过第一压缩机组C1、压缩侧第一中温换热器L2、第二压缩机C2和压缩侧第二中温换热器L4后以高压形式储存在储气装置VOL，同时压缩热存储于压缩热蓄热器TS2中，压缩热蓄热器TS2中的换热工质为压力水。期间压缩机可配合调节导叶/扩压器等自身手段实现系统更宽负荷和高效运行。

在工作过程中，本实用新型的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其释能工作流程为：

低负荷运行时，通过三通阀的转换作用，从储气装置VOL出来的高压空气依次经过第一膨胀机组T1、膨胀侧第一低温换热器R2、第二膨胀机组T2和膨胀侧第二低温换热器R4，进行做功，同时，膨胀机出口冷量以有机液体工质为换热介质储存于低温蓄热器TS1中；

中负荷运行时，通过三通阀的转换作用，从储气装置VOL出来的高压空气依次经过膨胀侧第一中温换热器R1、第一膨胀机组T1、膨胀侧第二中温换热器R3，第二膨胀机组T2和进行做功，同时中温热源来源于压缩热蓄热器TS2中，以压力水作为换热工质进行换热；

高负荷运行时，通过三通阀的转换作用，从储气装置出来的高压空气依次经过膨胀侧第一中温换热器R1、回热器RE、可再生能源蓄热器TS3、第一膨胀机组T1、膨胀侧第二中温换热器R3，可再生能源蓄热器TS3、第二膨胀机组T2和回热器RE，进行做功，期间空气经可再生能源蓄热热器为直接接触方式。

在以上三个温区释能过程中，膨胀机和通过调节静叶等自身手段实现系统更宽负荷和高效运行。

通过上述实施例，完全有效地实现了本实用新型的目的。该领域的技术人员可以理解本实用新型包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本实用新型已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本实用新型并不限于所公开的实施例，任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，所述系统至少包括一第一压缩机组、一第二压缩机组、一第一膨胀机组、一第二膨胀机组和一储气装置，所述系统还至少设置一低温蓄热器和一压缩热蓄热器，其特征在于，

所述第一压缩机组包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，所述第一压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与大气连通，所述第一压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第一低温换热器，所述压缩侧第一低温换热器的热侧设置在所述第一压缩机组的第一进气管线上，所述压缩侧第一低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；

所述第二压缩机组包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，所述第二压缩机组的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第一压缩机组的排气口连通，其中，所述第二压缩机组的第一进气管线上还设置一压缩侧第二低温换热器，所述压缩侧第二低温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第一进气管线上，所述压缩侧第二低温换热器的冷侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；所述第二压缩机组的第二进气管线上还设置一压缩侧第一中温换热器，所述压缩侧第一中温换热器的热侧设置在所述第二压缩机组的第二进气管线上，所述压缩侧第一中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述储气装置包括可相互切换的第一进气管线和第二进气管线，所述储气装置的进气口通过其第一进气管线和第二进气管线与所述第二压缩机组的排气口连通，所述储气装置的第二进气管线上还设置一压缩侧第二中温换热器，所述压缩侧第二中温换热器的热侧设置在所述储气装置的第二进气管线上，所述压缩侧第二中温换热器的冷侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述储气装置还包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，所述储气装置的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第一膨胀机组的进气口连通，所述储气装置的第一排气管线上还设置一膨胀侧第一中温换热器，所述膨胀侧第一中温换热器的冷侧设置在所述储气装置的第一排气管线上，所述膨胀侧第一中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；

所述第一膨胀机组包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，所述第一膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与所述第二膨胀机组的进气口连通，其中，所述第一膨胀机组的第一排气管线上还设置一膨胀侧第二中温换热器，所述膨胀侧第二中温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第一排气管线上，所述膨胀侧第二中温换热器的热侧通过管路与所述压缩热蓄热器形成传热介质循环回路；所述第一膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第一低温换热器，所述膨胀侧第一低温换热器的冷侧设置在所述第一膨胀机组的第二排气管线上，所述膨胀侧第一低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路；

所述第二膨胀机组包括可相互切换的第一排气管线和第二排气管线，所述第二膨胀机组的排气口通过其第一排气管线和第二排气管线与大气连通，其中，所述第二膨胀机组的第二排气管线上还设置一膨胀侧第二低温换热器，所述膨胀侧第二低温换热器的冷侧设置在所述第二膨胀机组的第二排气管线上，所述膨胀侧第二低温换热器的热侧通过管路与所述低温蓄热器形成低温介质循环回路。

2.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第一压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第一三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第一三通切换阀的进口与大气连通。

3.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第二压缩机组的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第二三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第二三通切换阀的进口与所述第一压缩机组的排气口连通。

4.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述储气装置的第一进气管线、第二进气管线的进口分别与一第三三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第三三通切换阀的进口与所述第二压缩机组的排气口连通。

5.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第四三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第四三通切换阀的进口与所述储气装置的排气口连通。

6.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第六三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第六三通切换阀的进口与所述第一膨胀机组的排气口连通。

7.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第二膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线的进口分别与一第八三通切换阀的第一出口、第二出口连通，所述第八三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的排气口连通。

8.根据权利要求1所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述系统还设置一可再生能源蓄热器，所述可再生能源蓄热器中填充有蓄热介质，所述蓄热介质蓄积由可再生能源转化的高温热量，所述储气装置的第一排气管线、第二排气管线的出口均与一第五三通切换阀的进口连通，所述第五三通切换阀的第一出口通过管路与所述第一膨胀机组的进气口连通，所述第五三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第一膨胀机组的进气口连通。

9.根据权利要求8所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第一膨胀机组的第一排气管线、第二排气管线出口均与一第七三通切换阀的进口连通，所述第七三通切换阀的第一出口通过管路与所述第二膨胀机组的进气口连通，所述第七三通切换阀的第二出口通过管路经所述可再生能源蓄热器后与所述第二膨胀机组的进气口连通。

10.根据权利要求9所述的基于蓄热式压缩空气储能的温控变工况运行系统，其特征在于，所述第五三通切换阀的第二出口与所述可再生能源蓄热器之间的连通管路上还设置一回热器，所述回热器的冷侧设置在该连通管路上；所述第二膨胀机组的第一排气管线上还设置一第九三通切换阀，所述第九三通切换阀的进口与所述第二膨胀机组的第一排气管线的出口连通，所述第九三通切换阀的第一出口与大气连通，所述第九三通切换阀的第二出口通过管路与所述回热器的热侧进口连通，所述回热器的热侧出口与大气连通。

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