压缩空气储能膨胀机及其调节方法、储能系统与流程

本发明属于压缩空气储能设备，具体涉及一种压缩空气储能膨胀机及其调节方法、储能系统。

背景技术：

1、储能技术是解决可再生能源大规模接入、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要，被称为能源革命的支撑技术。压缩空气储能系统具有规模大、效率高、成本低、环保等优点，被认为是最具发展潜力的大规模储能技术之一。其主要由压缩机，膨胀机、储热系统和储气室组成，如图1所示：该系统在储能时，通过压缩机将空气压缩至高温高压状态后，利用储热系统将压缩热储存，空气降温并储存在储罐中。释能时，将高压空气释放，利用储存的压缩热使空气升温，然后推动膨胀机做功发电。膨胀机作为压缩空气储能系统核心设备之一，其运行效率会影响整个压缩空气储能系统转换效率。空气储能膨胀机在运行时，从储气室进入膨胀机入口压力是变化的，为了稳定膨胀机端发电量，需要采用变工况调节，变工况调节方式对膨胀机效率有一定影响。

2、如图2所示，压缩空气储能系统处于势能时，从储气室排出空气a点压力(10mpa～8mpa)随时间发生变化，当空气压力为8mpa，对应空气流量为620kg/s，膨胀机端发电功率为设计额定功率300mw，当空气压力为10mpa时，对应空气流量为650kg/s，膨胀机端发电功率为350mw，超过额定功率，而空气储能膨胀机发电端发电量需要稳定在额定功率，因此需要进行变工况调节。

3、现有的压缩空气储能膨胀机变工况调节采用调节阀方式，膨胀机静叶固定，为了稳定膨胀机端发电量，当储气室空气压力为10mpa时，需要通过调节阀节流到b点压力8mpa进入膨胀机发电，稳定膨胀机端发电功率为额定功率300mw，进气压力从10mpa节流到8mpa会引起节流损失，降低膨胀机运行效率。

技术实现思路

1、为了克服压缩空气膨胀机存在的运行效率低的不足，本发明提出了一种压缩空气储能膨胀机及其调节方法、储能系统。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

3、一种压缩空气储能膨胀机，其入口处不设置调节阀，其包括可调静叶、动叶，所述可调静叶角度可调节。

4、上述的膨胀机，所述可调静叶、动叶均为两级，两级可调静叶角度同时调节。

5、一种压缩空气储能膨胀机调节方法，使用所述的膨胀机，包括调节可调静叶角度的步骤。

6、上述的调节方法，膨胀机的发电功率为额定功率300mw，当膨胀机入口的空气压力为8mpa时，静叶角度σ为0°；当膨胀机入口的空气压力为10mpa时，静叶角度σ为-2°。

7、一种压缩空气储能系统，包括所述膨胀机。

8、本发明的有益效果是：

9、一种压缩空气储能膨胀机，相比传统的设置调节阀调节的膨胀机，运行效率提高了0.5％。

10、一种压缩空气储能膨胀机，省略了调节阀构件。

11、一种压缩空气储能膨胀机调节方法，为变工况调节方式，相比传统调节阀调节方法，膨胀机变工况运行时，采用可调静叶调节方式代替调节阀调节，可使膨胀机运行效率提升，解决了传统调节阀调节变工况运行时的节流损失。

技术特征：

1.一种压缩空气储能膨胀机，其特征在于，其入口处不设置调节阀，其包括可调静叶、动叶，所述可调静叶角度可调节。

2.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于，所述可调静叶、动叶均为两级，两级可调静叶角度同时调节。

3.一种压缩空气储能膨胀机调节方法，其特征在于，使用权利要求1或2所述的膨胀机，包括调节可调静叶角度的步骤。

4.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，当膨胀机入口的空气压力为最低工作压力时，静叶角度σ为0°；当膨胀机入口的空气压力高于最低工作压力时，相应调小静叶角度σ，使得膨胀机的发电功率保持不变。

5.根据权利要求3所述的调节方法，其特征在于，膨胀机的发电功率为额定功率300mw，当膨胀机入口的空气压力为8mpa时，静叶角度σ为0°；当膨胀机入口的空气压力为10mpa时，静叶角度σ为-2°。

6.一种压缩空气储能系统，其特征在于，包括权利要求1或2所述膨胀机。

技术总结本发明涉及一种压缩空气储能膨胀机及其调节方法、储能系统，属于压缩空气储能设备技术领域，解决变工况运行时调节阀调节带来的节流损失技术问题。其膨胀机入口处不设置调节阀，包括可调静叶、动叶，可调静叶角度可调节。其调节方法，使用所述的膨胀机，包括调节可调静叶角度的步骤。其储能系统包括所述膨胀机。本发明压缩空气储能膨胀机，与传统膨胀机相比，省略了调节阀构件，运行效率提高了0.5％。技术研发人员：奚忠,杨岐平,刘忠,杜国栋,郑秀萍,杨星,汪传美,杨刚受保护的技术使用者：西安陕鼓动力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18