预热调节设备、方法以及压缩空气储能系统与流程

本技术涉及压缩空气储能，特别涉及一种预热调节设备、方法以及压缩空气储能系统。

背景技术：

1、盐穴压缩空气储能是一种压缩空气储能方法，指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气并存储于地下盐腔内，在电网负荷高峰期将地下盐腔内压缩空气释放推动空气透平发电的储能方式。该储能方式在发电工况下，高压气体从地下盐腔通过管道高速流入地面发电站。在发电过程中，气体膨胀做功，产生电能。气体膨胀做功是一个放热过程，发电过程气体温度急剧降低，因此在气体进入膨胀机前需进行升温换热。

2、目前，给发电气体升温换热的方式是采用换热器将储热介质的热量传入气体，此过程中，换热温度可达100~200℃。换热设备分为发卡式、错流式和固定管板式。由于热迟滞性作用，气体在通过换热器升温过程有理论限制，即空气膨胀做功有一定响应时间，对于多段膨胀发电方案，其响应时间为各段响应时间之和。例如，对于4段膨胀做功方案，其发电出力从零到满发响应时长可达10分钟，难以满足新型电力系统对快速响应的需求。可见，热迟滞性的存在，限制了发电响应速度。

3、针对上述空气升温换热速率低、压缩空气储能系统响应速率低的问题，目前尚未提出有效解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施方式的目的是提供一种预热调节设备、方法以及压缩空气储能系统，以解决现有方案中空气升温换热速率低、压缩空气储能系统响应速率低的问题。

2、为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供了一种预热调节设备，用于对压缩空气储能系统的压缩空气储能发电气体进行预热调节，所述设备包括：设有进口和出口的腔体，设置于所述腔体的第一导热部、第二导热部，以及设置于所述腔体内靠近进口的一侧的传感部；

3、所述第一导热部设于所述腔体内靠近所述进口的一侧，所述第二导热部设于所述腔体内靠近所述出口的一侧；

4、所述传感部用于采集进入所述腔体内的气体的当前流速，并将所述当前流速发送至所述第一导热部；

5、所述第一导热部用于基于所述当前流速，调节从所述进口进入所述腔体的气体的流速和行进方向，并对进入所述腔体内的气体进行加热；

6、所述第二导热部用于对所述腔体内的气体进行加热。

7、在本说明书的一些实施例中，所述进口和所述出口相对设置于所述腔体的两侧。

8、在本说明书的一些实施例中，所述第一导热部和所述第二导热部连接所述腔体外的光伏发电设备，以通过光伏发电设备为所述第一导热部和所述第二导热部的加热提供电能。

9、在本说明书的一些实施例中，所述第一导热部包括多个第一导热板以及与各导热板的连接的多个电动机构，所述电动机构和所述多个第一导热板固定于所述腔体的内壁，所述第一导热板电连接光伏发电设备；

10、所述多个第一导热板沿垂直于所述腔体内的气体行进方向分布，各第一导热板通过对应的电动机构的控制调节角度，以实现对气体流速和行进方向的调节。

11、在本说明书的一些实施例中，所述电动机构包括第一齿轮、第二齿轮以及电机，所述第一齿轮通过转轴与所述第一导热板连接，所述第一齿轮周部设置多个凸起的第一齿部，所述第二齿轮包括多个第二齿部，所述第一齿轮通过多个第一齿部和多个第二齿部与所述第二齿轮相啮合；

12、所述电机传动连接所述第二齿轮，所述电机电连接控制设备，以在所述电机受所述控制设备的控制而转动时，带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮通过多个第二齿部和多个第一齿部带动所述第一齿轮沿轴线转动，进而带动与所述第一齿轮通过转轴连接的第一导热板的角度的调节。

13、在本说明书的一些实施例中，所述第一齿轮为扇形齿轮，所述多个第一齿部沿所述第一齿轮的转动方向分布于所述第一齿轮的周部的部分轮缘。

14、在本说明书的一些实施例中，所述第二导热部包括多个第二导热板，所述多个第二导热板电连接光伏发电设备，所述多个第二导热板固定于所述腔体的内壁，所述多个第二导热板沿垂直于所述腔体内的气体行进方向分布，且各第二导热板所处平面平行于所述腔体内的气体行进方向。

15、本说明书第二方面提供了一种预热调节方法，应用于上述第一方面所述的预热调节设备，包括：

16、采集进入腔体内的气体的当前流速；

17、基于采集到的当前流速，调节从所述进口进入所述腔体的气体的流速和行进方向；

18、对腔体内的气体进行加热。

19、在本说明书的一些实施例中，基于采集到的当前流速，调节从所述进口进入所述腔体的气体的流速和行进方向，包括：

20、基于所述当前流速与预设的速度和所述第一导热部的角度之间的关系，计算所述第一导热部的目标角度；

21、将所述第一导热部调节到目标角度，调节从所述进口进入所述腔体的气体的流速和行进方向。

22、在本说明书的一些实施例中，所述第一导热部的目标角度通过以下公式确定：

23、 α=cos-1 c/ v；

24、其中， α表示所述第一导热部的目标角度， c表示预设的速度，预设的速度用于表征垂直方向的速度分量， v表示所述当前流速。

25、本说明书第三方面提供了一种压缩空气储能系统，包括上述第一方面所述的预热调节设备、空气压缩机、储气室、换热器、膨胀机、控制设备以及光伏发电设备；所述空气压缩机、所述储气室、所述预热调节设备、所述换热器以及所述膨胀机依次连接，所述控制设备和所述光伏发电设备电连接所述预热调节设备；

26、所述空气压缩机，用于对进入所述空气压缩机的空气进行压缩，并将压缩得到的压缩空气储能发电气体存储于所述储气室；

27、所述预热调节设备，用于接收所述储气室流出的压缩空气储能发电气体，并在所述光伏发电设备的供能下对所述压缩空气储能发电气体进行预热除湿，并将预热除湿后的气体输送至所述换热器；基于采集到的进入所述腔体内的气体的当前流速，在控制设备的控制下调节进入腔体的压缩空气储能发电气体的流速和行进方向；

28、所述换热器，用于对预热除湿后的气体进行升温换热，并将升温换热后的气体输送至所述膨胀机；

29、所述膨胀机，用于对升温换热后的气体进行膨胀做功，产生电能。

30、本说明书实施例中提供的用于对压缩空气储能系统的压缩空气储能发电气体进行预热调节的预热调节设备，包括设有进口和出口的腔体，设置于所述腔体的第一导热部、第二导热部，以及设置于腔体内靠近进口的一侧的传感部；其中，第一导热部设于腔体内靠近进口的一侧，第二导热部设于腔体内靠近出口的一侧；传感部用于采集进入腔体内的气体的当前流速，并将当前流速发送至第一导热部；第一导热部用于基于当前流速，调节从进口进入腔体的气体的流速和行进方向，并对进入腔体内的气体进行加热；第二导热部用于对腔体内的气体进行加热。进而，通过设置于腔体内靠近进口的第一导热部，可以实现对进入腔体内的气体的流速和压力的调节，并且可以调节气体的行进方向，使得气体在腔体内均匀分布；通过设置于腔体内靠近进口的第一导热部和腔体内的靠近出口的第二导热部，可以实现对进入腔体内均匀分布的气体的加热，以达到对腔体内气体预热、除湿的目的，并且由于气体在腔体内均匀分布，可以实现对气体的均匀预热、除湿，改善加热效果，有效降低压缩系统空气含水量；进一步地，还可以提高压缩空气储能系统的发电气体质量，提高发电效率和安全性。