1.本發(fā)明涉及儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

2.壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種儲(chǔ)存容量大、運(yùn)行效率高、使用壽命長(zhǎng)且運(yùn)行成本低的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)。其主要的工作原理為：在用電低谷期，用富余的低價(jià)電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，將空氣壓縮到儲(chǔ)氣裝置中儲(chǔ)存起來(lái)；而在用電高峰期，將壓縮空氣從儲(chǔ)氣裝置中釋放，然后通過(guò)高壓空氣帶動(dòng)膨脹機(jī)做功，輸出高品質(zhì)電能。由于壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)在壓縮空氣階段會(huì)產(chǎn)生大量廢熱，導(dǎo)致熱能浪費(fèi)。并且，由于傳熱損失的存在，導(dǎo)致釋能過(guò)程中，膨脹機(jī)出口的空氣溫度低于環(huán)境溫度，這也會(huì)導(dǎo)致冷能的浪費(fèi)。在現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利cn105569753a已公開(kāi)了一種利用有機(jī)朗肯循環(huán)(orc)回收廢棄熱能和冷能的發(fā)電裝置，但有機(jī)朗肯循環(huán)(orc)系統(tǒng)中有機(jī)工質(zhì)和熱源換熱階段，溫度跟隨性不好，因此存在非常大的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)三角閃蒸循環(huán)，對(duì)壓縮空氣階段產(chǎn)生余熱和進(jìn)行回收發(fā)電，提高儲(chǔ)能效率。

4.為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下的技術(shù)方案：

5.第一方面，提供一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電能存儲(chǔ)系統(tǒng)、熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)、電能釋放系統(tǒng)以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)；所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、級(jí)間冷卻器和高壓儲(chǔ)氣罐，所述壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)的排氣口與級(jí)間冷卻器的熱側(cè)進(jìn)口連接，級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口與高壓儲(chǔ)氣罐連接；所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱罐與第一工質(zhì)泵，在儲(chǔ)能階段，儲(chǔ)熱罐內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)級(jí)間冷卻器再回到儲(chǔ)熱罐，在釋能階段，儲(chǔ)熱罐內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)電能釋放系統(tǒng)的第一換熱器以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的第二換熱器再回到儲(chǔ)熱罐；所述電能釋放系統(tǒng)包括第一換熱器與膨脹機(jī)，膨脹機(jī)經(jīng)過(guò)第一換熱器與高壓儲(chǔ)氣罐相連，膨脹機(jī)對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)包括第二換熱器、兩相膨脹機(jī)、冷凝器以及第二工質(zhì)泵，冷凝器通入膨脹機(jī)做工后的排氣，有機(jī)工質(zhì)在第二換熱器中被加熱到飽和液狀態(tài)，進(jìn)入兩相膨脹機(jī)，兩相膨脹機(jī)對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器被冷凝，最后通過(guò)第二工質(zhì)泵加壓回到第二換熱器。

6.作為優(yōu)選，所述的壓縮機(jī)包括同軸連接在一起的低壓壓縮機(jī)、中壓壓縮機(jī)以及高壓壓縮機(jī)，低壓壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)連接；所述級(jí)間冷卻器包括低壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及高壓級(jí)間冷卻器；所述低壓級(jí)間冷卻器設(shè)置在低壓壓縮機(jī)與中壓壓縮機(jī)之間，所述中壓級(jí)間冷卻器設(shè)置在中壓壓縮機(jī)與高壓壓縮機(jī)之間，所述高壓級(jí)間冷卻器設(shè)置在高壓壓縮機(jī)與高壓儲(chǔ)氣罐之間；所述低壓壓縮機(jī)、中壓壓縮機(jī)以及高壓壓縮機(jī)的排氣口分別與低壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及高壓級(jí)間冷卻器的熱側(cè)進(jìn)口連接，所述低壓級(jí)間冷卻器與中壓級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口分別與中壓壓縮機(jī)以及高壓壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接。

7.作為優(yōu)選，所述高壓級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口經(jīng)過(guò)第一截止閥與高壓儲(chǔ)氣罐連接。

8.作為優(yōu)選，所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，所述儲(chǔ)熱罐內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵的驅(qū)動(dòng)下分別流經(jīng)高壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及低壓級(jí)間冷卻器再回到儲(chǔ)熱罐。

9.作為優(yōu)選，所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)還包括多個(gè)控制閥，其中，第一控制閥、第二控制閥以及第三控制閥分別設(shè)置在第一工質(zhì)泵與高壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及低壓級(jí)間冷卻器儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間的管路上，第四控制閥設(shè)置在高壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及低壓級(jí)間冷卻器儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐之間的管路上；第五控制閥設(shè)置在第一工質(zhì)泵與第一換熱器儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間的管路上，第六控制閥設(shè)置在第二換熱器儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐之間的管路上。

10.作為優(yōu)選，所述電能釋放系統(tǒng)還包括設(shè)置在高壓儲(chǔ)氣罐與第一換熱器之間管路上的第二截止閥。

11.第二方面，提供一種所述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，包括：

12.所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，打開(kāi)第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥以及第四控制閥，關(guān)閉第五控制閥以及第六控制閥；并且，所述高壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及低壓級(jí)間冷卻器內(nèi)儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第一控制閥、第二控制閥以及第三控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；

13.所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在釋能階段，關(guān)閉第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥以及第四控制閥，打開(kāi)第五控制閥與第六控制閥，并且，所述儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第五控制閥以及第六控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

14.第三方面，提供一種所述壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，包括：

15.所述電能釋放系統(tǒng)在釋能階段，打開(kāi)第二截止閥，釋能結(jié)束關(guān)閉第二截止閥。

16.相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有如下的有益效果：

17.本發(fā)明的熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，儲(chǔ)熱罐內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)級(jí)間冷卻器再回到儲(chǔ)熱罐，在釋能階段，儲(chǔ)熱罐內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)電能釋放系統(tǒng)的第一換熱器以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的第二換熱器再回到儲(chǔ)熱罐，由于本發(fā)明的系統(tǒng)中設(shè)置了三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)，三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)熱源來(lái)自儲(chǔ)熱罐的儲(chǔ)熱工質(zhì)，冷源來(lái)自電能釋放系統(tǒng)釋能階段在膨脹機(jī)內(nèi)做功后的冷排氣，有機(jī)工質(zhì)在第二換熱器中被加熱到飽和液狀態(tài)，換熱過(guò)程不存在相變，有機(jī)工質(zhì)與熱源的跟隨性好，因此可以有效提高換熱效率，被加熱到飽和液狀態(tài)的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入兩相膨脹機(jī)，推動(dòng)兩相膨脹機(jī)完成對(duì)外做功。本發(fā)明壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)三角閃蒸循環(huán)回收儲(chǔ)熱，改善了有機(jī)工質(zhì)和熱源的換熱匹配度，提高了換熱效率，降低了損。通過(guò)壓縮機(jī)將空氣被壓縮至高溫高壓狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)級(jí)間冷卻器的冷卻作用，使空氣達(dá)到高壓低溫狀態(tài)被壓入高壓儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存，膨脹機(jī)經(jīng)過(guò)第一換熱器與高壓儲(chǔ)氣罐相連，高壓壓縮空氣在第一換熱器中被儲(chǔ)熱工質(zhì)加熱，然后通過(guò)膨脹機(jī)對(duì)外帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出電能。三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器通入膨脹機(jī)做工后的排氣，使用做功后的冷空氣作為冷源，回收了部分冷量。熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)的儲(chǔ)能和釋能分布運(yùn)行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

18.進(jìn)一步的，本發(fā)明的熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)還包括多個(gè)控制閥，且高壓級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口經(jīng)過(guò)第一截止閥與高壓儲(chǔ)氣罐連接，電能釋放系統(tǒng)還包括設(shè)置在高壓儲(chǔ)氣罐與燃燒室

之間管路上的第二截止閥，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在分布運(yùn)行儲(chǔ)能和釋能過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

19.進(jìn)一步的，本發(fā)明的壓縮機(jī)包括同軸連接在一起的低壓壓縮機(jī)、中壓壓縮機(jī)以及高壓壓縮機(jī)，低壓壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)連接，同時(shí)級(jí)間冷卻器包括低壓級(jí)間冷卻器、中壓級(jí)間冷卻器以及高壓級(jí)間冷卻器，使用多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻器，能夠使壓縮過(guò)程更接近等溫壓縮。

附圖說(shuō)明

20.圖1本發(fā)明實(shí)施例壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

21.附圖中：1-低壓壓縮機(jī)；2-低壓級(jí)間冷卻器；3-中壓壓縮機(jī)；4-中壓級(jí)間冷卻器；5-高壓壓縮機(jī)；6-高壓級(jí)間冷卻器；7-第一截止閥；8-高壓儲(chǔ)氣罐；9-第二截止閥；10-第一換熱器；11-膨脹機(jī)；21-儲(chǔ)熱罐；22-第一工質(zhì)泵；23-第一控制閥；24-第二控制閥；25-第三控制閥；26-第四控制閥；27-第五控制閥；28-第六控制閥；31-第二換熱器；32-兩相膨脹機(jī)；33-冷凝器；34-第二工質(zhì)泵。

具體實(shí)施方式

22.下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

23.請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)包括電能存儲(chǔ)系統(tǒng)、熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)、電能釋放系統(tǒng)以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)。

24.其中，電能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、級(jí)間冷卻器和高壓儲(chǔ)氣罐8，所述壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，低價(jià)電能帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，壓縮機(jī)的排氣口與級(jí)間冷卻器的熱側(cè)進(jìn)口連接，級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口與高壓儲(chǔ)氣罐8連接。在壓縮機(jī)的工作過(guò)程中，空氣被壓縮至高溫高壓狀態(tài)，然后通過(guò)級(jí)間冷卻器的冷卻作用，使空氣達(dá)到高壓低溫狀態(tài)被壓入高壓儲(chǔ)氣罐8儲(chǔ)存。

25.在一種可能的實(shí)施方式中，所述的壓縮機(jī)包括同軸連接在一起的低壓壓縮機(jī)1、中壓壓縮機(jī)3以及高壓壓縮機(jī)5，低壓壓縮機(jī)1與電動(dòng)機(jī)連接；所述級(jí)間冷卻器包括低壓級(jí)間冷卻器2、中壓級(jí)間冷卻器4以及高壓級(jí)間冷卻器6。更進(jìn)一步的，低壓級(jí)間冷卻器2設(shè)置在低壓壓縮機(jī)1與中壓壓縮機(jī)3之間，中壓級(jí)間冷卻器4設(shè)置在中壓壓縮機(jī)3與高壓壓縮機(jī)5之間，高壓級(jí)間冷卻器6設(shè)置在高壓壓縮機(jī)5與高壓儲(chǔ)氣罐8之間。本實(shí)施例中的低壓壓縮機(jī)1、中壓壓縮機(jī)3以及高壓壓縮機(jī)5的排氣口分別與低壓級(jí)間冷卻器2、中壓級(jí)間冷卻器4以及高壓級(jí)間冷卻器6的熱側(cè)進(jìn)口連接，低壓級(jí)間冷卻器2與中壓級(jí)間冷卻器4的熱側(cè)出口分別與中壓壓縮機(jī)3以及高壓壓縮機(jī)5的進(jìn)氣口連接。高壓級(jí)間冷卻器6的熱側(cè)出口經(jīng)過(guò)第一截止閥7與高壓儲(chǔ)氣罐8連接。多級(jí)壓縮機(jī)與級(jí)間冷卻器使整個(gè)過(guò)程更接近等溫壓縮過(guò)程。

26.在一種可能的實(shí)施方式中，熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱罐21與第一工質(zhì)泵22，在儲(chǔ)能階段，儲(chǔ)熱罐21內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵22的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)級(jí)間冷卻器再回到儲(chǔ)熱罐21，在釋能階段，儲(chǔ)熱罐21內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵22的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)電能釋放系統(tǒng)的第一換熱器10以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的第二換熱器31再回到儲(chǔ)熱罐21。在本實(shí)施例中，熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，儲(chǔ)熱罐21內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵22的驅(qū)動(dòng)下分別流經(jīng)高壓級(jí)間冷卻器6、中壓級(jí)間冷卻器4以及低壓級(jí)間冷卻器2再回到儲(chǔ)熱罐21。更進(jìn)一步的，熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)還包括多個(gè)控制閥，其中，第一控制閥23、第二控制閥24以及第三控制閥25分別設(shè)置在第一工質(zhì)泵22與高壓級(jí)間冷卻器6、中壓級(jí)間冷卻器4以及低壓級(jí)間冷卻器2儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間

的管路上，第四控制閥26設(shè)置在高壓級(jí)間冷卻器6、中壓級(jí)間冷卻器4以及低壓級(jí)間冷卻器2儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐21之間的管路上，第五控制閥27設(shè)置在第一工質(zhì)泵22與第一換熱器10儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間的管路上，第六控制閥28設(shè)置在第二換熱器31儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐21之間的管路上。在可能的實(shí)施方案中，儲(chǔ)熱工質(zhì)可以選擇水或油等液態(tài)儲(chǔ)熱介質(zhì)。

27.在一種可能的實(shí)施方式中，電能釋放系統(tǒng)包括第一換熱器10與膨脹機(jī)11，膨脹機(jī)11經(jīng)過(guò)第一換熱器10與高壓儲(chǔ)氣罐8相連，膨脹機(jī)11對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；電能釋放系統(tǒng)還包括設(shè)置在高壓儲(chǔ)氣罐8與第一換熱器10之間管路上的第二截止閥9。在用電需求量大時(shí)，開(kāi)始釋放電能，打開(kāi)第二截止閥9，使高壓儲(chǔ)氣罐8中的高壓低溫壓縮空氣在第一換熱器10中被儲(chǔ)熱工質(zhì)加熱，然后通過(guò)膨脹機(jī)11對(duì)外帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出電能。

28.在一種可能的實(shí)施方式中，三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)包括第二換熱器31、兩相膨脹機(jī)32、冷凝器33以及第二工質(zhì)泵34，冷凝器33通入膨脹機(jī)11做工后的排氣，有機(jī)工質(zhì)在第二換熱器31中被加熱到飽和液狀態(tài)，進(jìn)入兩相膨脹機(jī)32，兩相膨脹機(jī)32對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器33被冷凝，最后通過(guò)第二工質(zhì)泵34加壓回到第二換熱器31。

29.本實(shí)施例的三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)熱源來(lái)自儲(chǔ)熱罐21的儲(chǔ)熱工質(zhì)，冷源來(lái)自在膨脹機(jī)11內(nèi)做功后的冷空氣。有機(jī)工質(zhì)在第二換熱器31中被加熱到飽和液狀態(tài)。三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)換熱過(guò)程不存在相變，有機(jī)工質(zhì)與熱源的跟隨性好，可以有效提高換熱效率。

30.本發(fā)明另一實(shí)施例還提出一種所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，包括：

31.熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，打開(kāi)第一控制閥23、第二控制閥24、第三控制閥25以及第四控制閥26，關(guān)閉第五控制閥27以及第六控制閥28；

32.并且，高壓級(jí)間冷卻器6、中壓級(jí)間冷卻器4以及低壓級(jí)間冷卻器2內(nèi)儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第一控制閥23、第二控制閥24以及第三控制閥25進(jìn)行調(diào)節(jié)；

33.熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在釋能階段，關(guān)閉第一控制閥23、第二控制閥24、第三控制閥25以及第四控制閥26，打開(kāi)第五控制閥27與第六控制閥28，并且，儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第五控制閥27以及第六控制閥28進(jìn)行調(diào)節(jié)。

34.本發(fā)明另一實(shí)施例壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，包括：

35.電能釋放系統(tǒng)在釋能階段，打開(kāi)第二截止閥9，釋能結(jié)束關(guān)閉第二截止閥9。

36.本發(fā)明壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能和釋能分布運(yùn)行，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且在分布運(yùn)行儲(chǔ)能和釋能過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

37.本發(fā)明壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)使用多級(jí)壓縮機(jī)并配合設(shè)置相應(yīng)的級(jí)間冷卻器，使壓縮過(guò)程更接近等溫壓縮。通過(guò)三角閃蒸循環(huán)回收儲(chǔ)熱，改善了有機(jī)工質(zhì)和熱源的換熱匹配度，提高了換熱效率，降低了損；三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器通入膨脹機(jī)做工后的排氣，使用做功后的冷空氣作為冷源，回收了部分冷量。熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)的儲(chǔ)能和釋能分布運(yùn)行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

38.以上所述實(shí)施例僅用以說(shuō)明本技術(shù)的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本技術(shù)各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)包含在本技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：包括電能存儲(chǔ)系統(tǒng)、熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)、電能釋放系統(tǒng)以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)；所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、級(jí)間冷卻器和高壓儲(chǔ)氣罐(8)，所述壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)的排氣口與級(jí)間冷卻器的熱側(cè)進(jìn)口連接，級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口與高壓儲(chǔ)氣罐(8)連接；所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱罐(21)與第一工質(zhì)泵(22)，在儲(chǔ)能階段，儲(chǔ)熱罐(21)內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵(22)的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)級(jí)間冷卻器再回到儲(chǔ)熱罐(21)，在釋能階段，儲(chǔ)熱罐(21)內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵(22)的驅(qū)動(dòng)下流經(jīng)電能釋放系統(tǒng)的第一換熱器(10)以及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)的第二換熱器(31)再回到儲(chǔ)熱罐(21)；所述電能釋放系統(tǒng)包括第一換熱器(10)與膨脹機(jī)(11)，膨脹機(jī)(11)經(jīng)過(guò)第一換熱器(10)與高壓儲(chǔ)氣罐(8)相連，膨脹機(jī)(11)對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)包括第二換熱器(31)、兩相膨脹機(jī)(32)、冷凝器(33)以及第二工質(zhì)泵(34)，冷凝器(33)通入膨脹機(jī)(11)做工后的排氣，有機(jī)工質(zhì)在第二換熱器(31)中被加熱到飽和液狀態(tài)，進(jìn)入兩相膨脹機(jī)(32)，兩相膨脹機(jī)(32)對(duì)外做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器(33)被冷凝，最后通過(guò)第二工質(zhì)泵(34)加壓回到第二換熱器(31)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述的壓縮機(jī)包括同軸連接在一起的低壓壓縮機(jī)(1)、中壓壓縮機(jī)(3)以及高壓壓縮機(jī)(5)，低壓壓縮機(jī)(1)與電動(dòng)機(jī)連接；所述級(jí)間冷卻器包括低壓級(jí)間冷卻器(2)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及高壓級(jí)間冷卻器(6)；所述低壓級(jí)間冷卻器(2)設(shè)置在低壓壓縮機(jī)(1)與中壓壓縮機(jī)(3)之間，所述中壓級(jí)間冷卻器(4)設(shè)置在中壓壓縮機(jī)(3)與高壓壓縮機(jī)(5)之間，所述高壓級(jí)間冷卻器(6)設(shè)置在高壓壓縮機(jī)(5)與高壓儲(chǔ)氣罐(8)之間；所述低壓壓縮機(jī)(1)、中壓壓縮機(jī)(3)以及高壓壓縮機(jī)(5)的排氣口分別與低壓級(jí)間冷卻器(2)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及高壓級(jí)間冷卻器(6)的熱側(cè)進(jìn)口連接，所述低壓級(jí)間冷卻器(2)與中壓級(jí)間冷卻器(4)的熱側(cè)出口分別與中壓壓縮機(jī)(3)以及高壓壓縮機(jī)(5)的進(jìn)氣口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓級(jí)間冷卻器(6)的熱側(cè)出口經(jīng)過(guò)第一截止閥(7)與高壓儲(chǔ)氣罐(8)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，所述儲(chǔ)熱罐(21)內(nèi)的儲(chǔ)熱工質(zhì)在第一工質(zhì)泵(22)的驅(qū)動(dòng)下分別流經(jīng)高壓級(jí)間冷卻器(6)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及低壓級(jí)間冷卻器(2)再回到儲(chǔ)熱罐(21)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)還包括多個(gè)控制閥，其中，第一控制閥(23)、第二控制閥(24)以及第三控制閥(25)分別設(shè)置在第一工質(zhì)泵(22)與高壓級(jí)間冷卻器(6)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及低壓級(jí)間冷卻器(2)儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間的管路上，第四控制閥(26)設(shè)置在高壓級(jí)間冷卻器(6)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及低壓級(jí)間冷卻器(2)儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐(21)之間的管路上；第五控制閥(27)設(shè)置在第一工質(zhì)泵(22)與第一換熱器(10)儲(chǔ)熱工質(zhì)入口之間的管路上，第六控制閥(28)設(shè)置在第二換熱器(31)儲(chǔ)熱工質(zhì)出口與儲(chǔ)熱罐(21)之間的管路上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于：所述電能釋放系統(tǒng)還包括設(shè)置在高壓儲(chǔ)氣罐(8)與第一換熱器(10)之間管路上的第二截止閥(9)。7.一種如權(quán)利要求5所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在儲(chǔ)能階段，打開(kāi)第一控制閥(23)、第二控制閥(24)、第三控制閥(25)以及第四控制閥(26)，關(guān)閉第五控制閥(27)以及第六控制閥(28)；并且，所述高壓級(jí)間

冷卻器(6)、中壓級(jí)間冷卻器(4)以及低壓級(jí)間冷卻器(2)內(nèi)儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第一控制閥(23)、第二控制閥(24)以及第三控制閥(25)進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)在釋能階段，關(guān)閉第一控制閥(23)、第二控制閥(24)、第三控制閥(25)以及第四控制閥(26)，打開(kāi)第五控制閥(27)與第六控制閥(28)，并且，所述儲(chǔ)熱工質(zhì)的流量分別通過(guò)調(diào)節(jié)第五控制閥(27)以及第六控制閥(28)進(jìn)行調(diào)節(jié)。8.一種如權(quán)利要求6所述的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：所述電能釋放系統(tǒng)在釋能階段，打開(kāi)第二截止閥(9)，釋能結(jié)束關(guān)閉第二截止閥(9)。

技術(shù)總結(jié)

一種壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制方法，壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電能存儲(chǔ)系統(tǒng)、熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)、電能釋放系統(tǒng)及三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)；電能存儲(chǔ)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、級(jí)間冷卻器和高壓儲(chǔ)氣罐，壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)的排氣口與級(jí)間冷卻器的熱側(cè)進(jìn)口連接，級(jí)間冷卻器的熱側(cè)出口與高壓儲(chǔ)氣罐連接；熱能儲(chǔ)釋系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱罐與第一工質(zhì)泵；電能釋放系統(tǒng)包括第一換熱器與膨脹機(jī)，膨脹機(jī)經(jīng)過(guò)第一換熱器與高壓儲(chǔ)氣罐相連；三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)包括第二換熱器、兩相膨脹機(jī)、冷凝器以及第二工質(zhì)泵，冷凝器通入膨脹機(jī)做工后的排氣。本發(fā)明的三角閃蒸循環(huán)系統(tǒng)熱源來(lái)自儲(chǔ)熱罐的儲(chǔ)熱工質(zhì)，冷源來(lái)自電能釋放系統(tǒng)釋能階段在膨脹機(jī)內(nèi)做功后的冷排氣，具有較高的換熱效率。效率。效率。

技術(shù)研發(fā)人員：吳偉烽 李曉然 李程翊 張寅

受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.02.09

技術(shù)公布日：2022/5/17