CN221053771U - 一种分布式压缩空气储能装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩空气储能技术领域，提供了一种分布式压缩空气储能装置，包括一级释能装置，一级释能装置包括储气罐和一级透平发电机组，空气压缩机、储气罐、一级透平发电机组以及缓冲罐依次连接，储气罐用于长时间储存压缩空气，一级透平发电机组用于回收能量。本实用新型通过设置容量相比于现有的缓冲罐以及暂存罐的容量大的储气罐，能存储大量的压缩空气，储气罐的气压在短时间内不会快速降压，空气压缩机在最佳工况下运行，降低了空气压缩机的能耗，也使得空气压缩机的寿命得以延长；同时用户使用储气罐内的压缩空气时，储气罐内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐内，压缩空气能推动一级透平发电机组进行发电降低了压缩空气系统的总能耗。

Description

一种分布式压缩空气储能装置

技术领域

本申请涉及压缩空气储能技术领域，尤其涉及的是一种分布式压缩空气储能装置。

背景技术

现有的工业用压缩空气系统通常由三部分组成：压缩空气的生产、压缩空气的储存和处理以及压缩空气的分配。压缩空气的生产由空气压缩机完成，然后经过过滤、冷干、吸附等过流程处理到满足使用品质要求的压缩空气暂存入储气暂存罐，最后通过储气罐、管线、调节阀等分配到用户，如说明书附图1所示。一般在工业生产中压缩空气占总能耗的5％～25％，其中95％以上由空气压缩机消耗。

现有的压缩空气系统能量损耗较高，使用压缩空气时不能回收压缩空气中的能量，且缓冲罐和暂存罐的容量较小，主要起到稳压的作用，在使用过程中压缩空气的生产是根据用户的使用需求来确定的，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时，容易导致空气压缩机频繁启停，不利于空气压缩机在最佳工况下运行，且频繁启停也会大大降低空气压缩机的使用寿命。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种分布式压缩空气储能装置，旨在于解决现有的压缩空气系统能量损耗较高的问题。

本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：一种分布式压缩空气储能装置，包括：空气压缩机、缓冲罐以及冷却装置，所述空气压缩机与所述缓冲罐连接，所述冷却装置用于对进入所述缓冲罐的空气进行冷却，所述分布式压缩空气储能装置包括：一级释能装置，所述一级释能装置包括：

储气罐，所述储气罐连接在所述空气压缩机与所述缓冲罐之间，并用于长时间储存压缩空气；

一级透平发电机组，所述一级透平发电机组连接在所述储气罐与所述缓冲罐之间，所述一级透平发电机组用于回收所述储气罐内的压缩空气降压释放到所述缓冲罐内时释放的能量。

储气罐的容量相比于现有的缓冲罐以及暂存罐的容量大，用于存储大量的压缩空气，实际大小可根据实际情况考量。由于增加了储气罐，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时也不会使得储气罐的气压在短时间内快速降压，可使得空气压缩机在最佳工况下运行，降低了空气压缩机的能耗，也使得空气压缩机的寿命得以延长。

用户使用储气罐内的压缩空气时，储气罐内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐内，压缩空气能推动一级透平发电机组进行发电，使得一级透平发电机组回收压缩空气内的能量，降低了压缩空气系统的总能耗。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：主通路，所述主通路包括若干个二级释能装置，所述二级释能装置连接在所述一级透平发电机组与所述缓冲罐之间，并用于对所述储气罐内的压缩空气降压后再释放到所述缓冲罐内；

旁通路，所述旁通路包括气体通路，所述气体通路将所述一级透平发电机组与所述缓冲罐导通，

阀门，所述阀门用于控制所述主通路以及所述旁通路的通断。

进一步的，所述二级释能装置包括：暂存罐，所述暂存罐连接在所述储气罐与所述缓冲罐之间，并用于暂时储存所述储气罐降压释放的压缩空气；

二级透平发电机组，所述二级透平发电机组连接在所述暂存罐与所述缓冲罐之间，所述二级透平发电机组用于回收所述暂存罐内的压缩空气降压释放到所述缓冲罐内时释放的能量。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：若干个压力控制器，若干个所述压力控制器分别设置在所述储气罐与所述暂存罐之间、所述暂存罐与所述缓冲罐之间，并用于在小于预设压力值后关闭所述主通路、启动所述旁通路。

进一步的，所述压力控制器对应设置在所述一级透平发电机组、所述二级透平发电机组上。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：储能压缩机，所述储能压缩机连接在所述空气压缩机与所述储气罐之间，并用于对空气压缩机内的压缩空气增压后泵入所述储气罐。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：定时器，所述定时器用于定时启停所述储能压缩机。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：换热器，所述换热器设置在所述一级透平发电机组与所述缓冲罐之间，并用于回收压缩空气降压过程中释放的冷量。

进一步的，所述换热器与所述冷却装置导热连接。

进一步的，所述分布式压缩空气储能装置还包括：蓄冷装置，所述蓄冷装置与所述换热器导热连接，并用于存储冷量。

与现有技术相比，本实用新型通过设置容量相比于现有的缓冲罐以及暂存罐的容量大的储气罐，能存储大量的压缩空气，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时也不会使得储气罐的气压在短时间内快速降压，可使得空气压缩机在最佳工况下运行，降低了空气压缩机的能耗，也使得空气压缩机的寿命得以延长。同时用户使用储气罐内的压缩空气时，储气罐内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐内，压缩空气能推动一级透平发电机组进行发电，使得一级透平发电机组回收压缩空气内的能量，降低了压缩空气系统的总能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是现有压缩空气系统的整体结构示意图；

图2是本实施例提供的分布式压缩空气储能装置的整体结构示意图；

图中：11、空气压缩机；12、缓冲罐；13、冷却装置；20、一级释能装置；21、储气罐；22、一级透平发电机组；30、主通路；31、暂存罐；32、二级透平发电机组；40、旁通路；50、压力控制器；60、储能压缩机；70、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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，上面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型提供了如图2所示的，一种分布式压缩空气储能装置，旨在于解决现有的压缩空气系统能量损耗较高的问题。

包括：空气压缩机11、缓冲罐12以及冷却装置13，空气压缩机11与缓冲罐12连接，冷却装置13用于对进入缓冲罐12的空气进行冷却，本分布式压缩空气储能装置主要包括：一级释能装置20，一级释能装置20包括：储气罐21和一级透平发电机组22，空气压缩机11、储气罐21、一级透平发电机组22以及缓冲罐12依次连接，储气罐21用于长时间储存压缩空气，一级透平发电机组22用于回收储气罐21内的压缩空气降压释放到缓冲罐12内时释放的能量。

为了便于理解，本实施例通过多种方式进行降低压缩空气系统能量的能耗以及生产成本，需要说明的是，本申请中的所有方式中可取若干个或全部进行实施，均属于本申请的保护范围，部分方案如下：

1.使空气压缩机11在最佳工况下运行，降低空气压缩机11的能耗。

储气罐21的容量相比于现有的缓冲罐12以及暂存罐31的容量大，用于存储大量的压缩空气，实际大小可根据实际情况考量。由于增加了储气罐21，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时也不会使得储气罐21的气压在短时间内快速降压，可使得空气压缩机11在最佳工况下运行，降低了空气压缩机11的能耗，也使得空气压缩机11的寿命得以延长。

2.通过回收压缩空气内的能量以降低压缩空气系统的生产成本。

用户使用储气罐21内的压缩空气时，储气罐21内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐12内，压缩空气能推动一级透平发电机组22进行发电，使得一级透平发电机组22回收压缩空气内的能量，降低了压缩空气系统的总能耗。

现有的压缩空气系统能量损耗较高，使用压缩空气时不能回收压缩空气中的能量，且缓冲罐12和暂存罐31的容量较小，主要起到稳压的作用，在使用过程中压缩空气的生产是根据用户的使用需求来确定的，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时，容易导致空气压缩机11频繁启停，不利于空气压缩机11在最佳工况下运行，且频繁启停也会大大降低空气压缩机11的使用寿命。

本实用新型通过设置容量相比于现有的缓冲罐12以及暂存罐31的容量大的储气罐21，能存储大量的压缩空气，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时也不会使得储气罐21的气压在短时间内快速降压，可使得空气压缩机11在最佳工况下运行，降低了空气压缩机11的能耗，也使得空气压缩机11的寿命得以延长。同时用户使用储气罐21内的压缩空气时，储气罐21内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐12内，压缩空气能推动一级透平发电机组22进行发电，使得一级透平发电机组22回收压缩空气内的能量，降低了压缩空气系统的总能耗。

在一些实施例中，如图2中所示，分布式压缩空气储能装置还包括：主通路30，主通路30包括若干个二级释能装置，二级释能装置连接在一级透平发电机组22与缓冲罐12之间，并用于对储气罐21内的压缩空气降压后再释放到缓冲罐12内；

旁通路40，旁通路40包括气体通路，气体通路将一级透平发电机组22与缓冲罐12导通，气体通路可为导气管。

阀门，阀门用于控制主通路30以及旁通路40的通断。

通过阀门可控制主通路30和旁通路40的通断，可在储气罐21内的气压较高时断开旁通路40并打开主通路30，使得储气罐21内的压缩空气释放到缓冲罐12时经过了一级释能装置20和二级释能装置，能更为充分的回收压缩空气内的能量，降低压缩空气系统的总能耗；可在储气罐21内的气压较低时断开主通路30并打开旁通路40，使得储气罐21内的压缩空气释放到缓冲罐12时只经过了一级释能装置20，保证了缓冲罐12内的气压得以满足用户的使用需求。同时，可设置多个旁通路40，多个旁通路40可串联或并联，优选串联，可根据实际情况开启或关闭若干个旁通路40，在满足用户的使用需求的情况下更为充分的回收压缩空气内的能量。

在一些实施例中，如图2中所示，二级释能装置包括：暂存罐31，暂存罐31连接在储气罐21与缓冲罐12之间，并用于暂时储存储气罐21降压释放的压缩空气；

二级透平发电机组32，二级透平发电机组32连接在暂存罐31与缓冲罐12之间，二级透平发电机组32用于回收暂存罐31内的压缩空气降压释放到缓冲罐12内时释放的能量。

当用户使用压缩空气时，储气罐21内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐12内，储气罐21内的压缩空气能推动一级透平发电机组22以及二级透平发电机组32进行发电，能更为充分的回收压缩空气内的能量，降低压缩空气系统的总能耗。

在一些实施例中，如图2中所示，分布式压缩空气储能装置还包括：若干个压力控制器50，若干个压力控制器50分别设置在储气罐21与暂存罐31之间、暂存罐31与缓冲罐12之间，并用于在小于预设压力值后关闭主通路30、启动旁通路40。

预设压力值优选为满足用户需求的下限值，具体可根据实际情况设置，可在满足用户的使用需求的情况下更为充分的回收压缩空气内的能量。

在一些实施例中，如图2中所示，压力控制器50对应设置在一级透平发电机组22、二级透平发电机组32上。

优选设置在一级透平发电机组22、二级透平发电机组32的后面，压缩空气通过一级透平发电机组22、二级透平发电机组32之后会降压，压力控制器50设置在一级透平发电机组22、二级透平发电机组32的后面能更为及时的得知后续管路的气压值，方便控制。

在一些实施例中，如图2中所示，分布式压缩空气储能装置还包括：储能压缩机60，储能压缩机60连接在空气压缩机11与储气罐21之间，并用于对空气压缩机11内的压缩空气增压后泵入储气罐21。

通过储能压缩机60可将更高气压的压缩空气存储到储气罐21内，能使得储气罐21内的储气量得以提升，同时也能增加一级透平发电机组22、二级透平发电机组32的能量回收效率。

为了便于理解，本实施例通过多种方式进行降低压缩空气系统能量的能耗以及生产成本，需要说明的是，本申请中的所有方式中可取若干个或全部进行实施，均属于本申请的保护范围，部分方案如下：

1.在谷电时间生产压缩空气，降低生产成本。

分布式压缩空气储能装置还包括：定时器，定时器用于定时启停储能压缩机60。现有的降低压缩空气系统中的压缩空气即用即产，而生产又集中在峰平电价时段，利用谷电电价时段少，不利于节省用电成本。

2.通过回收压缩空气降压过程中释放的冷量以降低生产成本。

如图2中所示，分布式压缩空气储能装置还包括：换热器70，换热器70设置在一级透平发电机组22与缓冲罐12之间，并用于回收压缩空气降压过程中释放的冷量。较佳的，换热器70与冷却装置13导热连接，在生产压缩空气的过程中会发热，可将压缩空气降压过程中释放的冷量用于散热，可节省现有的冷却装置13的耗电量。

在一些实施例中，分布式压缩空气储能装置还包括：蓄冷装置(图未示出)，蓄冷装置与换热器70导热连接，并用于存储冷量。较佳的，还包括定时器，定时器用于定时启停储能压缩机60。在峰平电价时段使用压缩空气，并用蓄冷装置存储冷量，然后在谷电电价时段生产压缩空气并存储，同时使用蓄冷装置存储的冷量进行散热，可大大节省生产成本。较佳的，蓄冷装置未蓄冰制冷机组，采用乙二醇为防冻剂。

在一些实施例中，换热器70可以与空调冷却装置(图未示出)导热连接，可在用户使用压缩空气时对空调的冷却装置进行制冷，节省能源。

综上，提供了一种分布式压缩空气储能装置，包括一级释能装置，一级释能装置包括储气罐和一级透平发电机组，空气压缩机、储气罐、一级透平发电机组以及缓冲罐依次连接，储气罐用于长时间储存压缩空气，一级透平发电机组用于回收能量。本实用新型通过设置容量相比于现有的缓冲罐以及暂存罐的容量大的储气罐，能存储大量的压缩空气，当用户使用压缩空气的流量不恒定或是间断使用时也不会使得储气罐的气压在短时间内快速降压，可使得空气压缩机在最佳工况下运行，降低了空气压缩机的能耗，也使得空气压缩机的寿命得以延长。同时用户使用储气罐内的压缩空气时，储气罐内的压缩空气需要经过降压释放到缓冲罐内，压缩空气能推动一级透平发电机组进行发电，使得一级透平发电机组回收压缩空气内的能量，降低了压缩空气系统的总能耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种分布式压缩空气储能装置，包括：空气压缩机、缓冲罐以及冷却装置，所述空气压缩机与所述缓冲罐连接，所述冷却装置用于对进入所述缓冲罐的空气进行冷却，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：一级释能装置，所述一级释能装置包括：

储气罐，所述储气罐连接在所述空气压缩机与所述缓冲罐之间，并用于长时间储存压缩空气；

一级透平发电机组，所述一级透平发电机组连接在所述储气罐与所述缓冲罐之间，所述一级透平发电机组用于回收所述储气罐内的压缩空气降压释放到所述缓冲罐内时释放的能量。

2.根据权利要求1所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：主通路，所述主通路包括若干个二级释能装置，所述二级释能装置连接在所述一级透平发电机组与所述缓冲罐之间，并用于对所述储气罐内的压缩空气降压后再释放到所述缓冲罐内；

旁通路，所述旁通路包括气体通路，所述气体通路将所述一级透平发电机组与所述缓冲罐导通，

阀门，所述阀门用于控制所述主通路以及所述旁通路的通断。

3.根据权利要求2所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述二级释能装置包括：暂存罐，所述暂存罐连接在所述储气罐与所述缓冲罐之间，并用于暂时储存所述储气罐降压释放的压缩空气；

二级透平发电机组，所述二级透平发电机组连接在所述暂存罐与所述缓冲罐之间，所述二级透平发电机组用于回收所述暂存罐内的压缩空气降压释放到所述缓冲罐内时释放的能量。

4.根据权利要求3所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：若干个压力控制器，若干个所述压力控制器分别设置在所述储气罐与所述暂存罐之间、所述暂存罐与所述缓冲罐之间，并用于在小于预设压力值后关闭所述主通路、启动所述旁通路。

5.根据权利要求4所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述压力控制器对应设置在所述一级透平发电机组、所述二级透平发电机组上。

6.根据权利要求1所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：储能压缩机，所述储能压缩机连接在所述空气压缩机与所述储气罐之间，并用于对空气压缩机内的压缩空气增压后泵入所述储气罐。

7.根据权利要求6所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：定时器，所述定时器用于定时启停所述储能压缩机。

8.根据权利要求1-7任一所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：换热器，所述换热器设置在所述一级透平发电机组与所述缓冲罐之间，并用于回收压缩空气降压过程中释放的冷量。

9.根据权利要求8所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述换热器与所述冷却装置导热连接。

10.根据权利要求8所述的分布式压缩空气储能装置，其特征在于，所述分布式压缩空气储能装置还包括：蓄冷装置，所述蓄冷装置与所述换热器导热连接，并用于存储冷量。