压缩空气储能系统的空气温度控制方法和装置与流程

本技术属于电能储能，尤其涉及压缩空气储能系统的空气温度控制方法和装置。

背景技术：

1、随着可再生能源的发展和普及，压缩空气储能系统受到了人们越来越多的关注。

2、压缩空气储能系统通常包括压缩段和膨胀段两部分。其中，压缩段大多包括串联的多段压缩机。上述压缩空气储能系统工作时：在储能过程中，可以利用多余的电能对压缩段中的压缩机进行空气压缩，以将电能转换为热能存入高温储罐中；在释能过程中，可以利用高温储罐中存储的热能作用于膨胀段中的膨胀机，以推动膨胀机向外输出机械功，释放能量。

3、上述压缩空气储能系统具体工作时，大多要求压缩机的入口空气具有一定的温度。但是，由于压缩空气储能系统本身是一种开放式系统，压缩机的入口直接连接外界环境，导致基于现有的系统和相关控制方法，往往无法精准地将压缩机的入口空气稳定地维持在一个合适的温度值，进而会对压缩空气储能系统的运行安全、稳定造成影响。

4、针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本技术提供了一种压缩空气储能系统的空气温度控制方法和装置，能够充分利用压缩空气储能系统的压缩段中压缩机出口空气的余热，精准调整压缩机入口空气的温度，使得进入压缩机的空气的温度符合预设的运行要求，能够在确保压缩空气储能系统安全、稳定运行的同时，有效提高整机的能源利用率。

2、本技术提供了一种压缩空气储能系统的空气温度控制方法，应用于压缩空气储能系统，所述压缩空气储能系统至少包括压缩段和膨胀段；

3、其中，所述压缩段至少包括：第一管路和第二管路；沿所述第一管路依次连接有旋转式预热器、第一段压缩机、第一错流式换热器、第一错流式冷却器、第一气液分离器、第二段压缩机、第二错流式换热器、第二错流式冷却器、第二气液分离器、第三段压缩机、发夹式换热器、第一u型管式冷却器、第三气液分离器、第四段压缩机、第二u型管式冷却器、第四气液分离器、储气库；沿所述第二管路依次连接有旋转式预热器的导热介质输出端、缓冲罐、升压泵、第二u型管式冷却器、旋转式预热器的导热介质输入端；

4、所述第一错流式冷却器、第二错流式冷却器、第一u型管式冷却器分别通过第一支路、第二支路、第三支路连入第二管路；且，所述第一支路、第二支路、第三支路上分别设置有相应的第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀；所述第一错流式换热器、第二错流式换热器、发夹式换热器分别与膨胀段关联；所述方法包括：

5、获取第一段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第一温度；

6、利用预设的第一指标温度，检测当前的第一温度是否符合预设的运行要求；

7、在确定当前的第一温度不符合预设的运行要求的情况下，根据当前的第一温度，确定出相匹配的目标控制方案；

8、根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整。

9、在一个实施例中，在当前的第一温度小于预设的第一指标温度，且预设的第一指标温度与当前的第一温度之间的差值大于等于第一差异值的情况下，根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整，包括：

10、根据目标控制方案，调整升压泵的功率；并获取第一更新后的第一温度；

11、检测预设的第一指标温度与第一更新后的第一温度之间的差值是否小于第一差异值；

12、在确定预设的第一指标温度与第一更新后的第一温度之间的差值小于第一差异值的情况下，调整旋转式预热器的换热面的角度；并获取第二更新后的第一温度；

13、检测预设的第一指标温度与第二更新后的第一温度之间的差值是否小于第二差异值；

14、在确定预设的第一指标温度与第二更新后的第一温度之间的差值小于第二差异值的情况下，依次调整第三流量调节阀、第二流量调节阀和/或第一流量调节阀，以使得预设的第一指标温度与第三更新后的第一温度之间的差值小于预设的容忍度阈值。

15、在一个实施例中，在当前的第一温度小于预设的第一指标温度，且预设的第一指标温度与当前的第一温度之间的差值小于第一差异值、大于等于第二差异值的情况下，根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整，包括：

16、根据目标控制方案，调整旋转式预热器的换热面的角度；并获取第二更新后的第一温度；

17、检测预设的第一指标温度与第二更新后的第一温度之间的差值是否小于第二差异值；

18、在确定预设的第一指标温度与第二更新后的第一温度之间的差值小于第二差异值的情况下，依次调整第三流量调节阀、第二流量调节阀和/或第一流量调节阀，以使得预设的第一指标温度与第三更新后的第一温度之间的差值小于等于预设的容忍度阈值。

19、在一个实施例中，在当前的第一温度小于预设的第一指标温度，且预设的第一指标温度与当前的第一温度之间的差值小于第二差异值、大于等于设的容忍度阈值的情况下，根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整，包括：

20、根据目标控制方案，依次调整第三流量调节阀、第二流量调节阀和/或第一流量调节阀，以使得预设的第一指标温度与第三更新后的第一温度之间的差值小于等于预设的容忍度阈值。

21、在一个实施例中，所述方法还包括：

22、获取第二段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第二温度；

23、利用预设的第二温度指标，检测当前的第二温度是否符合预设的运行要求；

24、在确定当前的第二温度不符合预设的运行要求的情况下，根据当前的第二温度和预设的第二温度指标，调整第一流量调节阀。

25、在一个实施例中，在确定当前的第一温度不符合预设的运行要求的情况下，所述方法还包括：

26、获取第二段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第二温度、第三段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第三温度、第四段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第四温度；

27、联合使用预设的第一指标温度、预设的第二温度指标、预设的第三温度指标、预设的第四温度指标，建立系统约束条件；

28、根据系统约束条件、当前的第一温度、当前的第二温度、当前的第三温度、当前的第四温度，确定出相匹配的目标控制方案；

29、根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整。

30、在一个实施例中，根据系统约束条件、当前的第一温度、当前的第二温度、当前的第三温度、当前的第四温度，确定出相匹配的目标控制方案，包括：

31、组合系统约束条件、当前的第一温度、当前的第二温度、当前的第三温度、当前的第四温度，得到对应的目标数据组；

32、利用预设的控制方案决策模型处理目标数据组，得到对应的目标决策结果；其中，预设的控制方案决策模型为预先通过深度强化学习训练得到的神经网络模型；

33、根据目标决策结果，确定出相匹配的目标控制方案。

34、本技术还提供了一种压缩空气储能系统，至少包括压缩段和膨胀段；

35、其中，所述压缩段至少包括：第一管路和第二管路；沿所述第一管路依次连接有旋转式预热器、第一段压缩机、第一错流式换热器、第一错流式冷却器、第一气液分离器、第二段压缩机、第二错流式换热器、第二错流式冷却器、第二气液分离器、第三段压缩机、发夹式换热器、第一u型管式冷却器、第三气液分离器、第四段压缩机、第二u型管式冷却器、第四气液分离器、储气库；沿所述第二管路依次连接有旋转式预热器的导热介质输出端、缓冲罐、升压泵、第二u型管式冷却器、旋转式预热器的导热介质输入端；

36、所述第一错流式冷却器、第二错流式冷却器、第一u型管式冷却器分别通过第一支路、第二支路、第三支路连入第二管路；且，所述第一支路、第二支路、第三支路上分别设置有相应的第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀；所述第一错流式换热器、第二错流式换热器、发夹式换热器分别与膨胀段关联。

37、本技术还提供了一种压缩空气储能系统的空气温度控制装置，应用于压缩空气储能系统，所述压缩空气储能系统至少包括压缩段和膨胀段；

38、其中，所述压缩段至少包括：第一管路和第二管路；沿所述第一管路依次连接有旋转式预热器、第一段压缩机、第一错流式换热器、第一错流式冷却器、第一气液分离器、第二段压缩机、第二错流式换热器、第二错流式冷却器、第二气液分离器、第三段压缩机、发夹式换热器、第一u型管式冷却器、第三气液分离器、第四段压缩机、第二u型管式冷却器、第四气液分离器；沿所述第二管路依次连接有旋转式预热器的导热介质输出端、缓冲罐、升压泵、第二u型管式冷却器、旋转式预热器的导热介质输入端；

39、所述第一错流式冷却器、第二错流式冷却器、第一u型管式冷却器分别通过第一支路、第二支路、第三支路连入第二管路；且，所述第一支路、第二支路、第三支路上分别设置有相应的第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀；所述第一错流式换热器、第二错流式换热器、发夹式换热器分别与膨胀段关联；所述装置包括：

40、获取模块，用于获取第一段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第一温度；

41、检测模块，用于利用预设的第一指标温度，检测当前的第一温度是否符合预设的运行要求；

42、确定模块，用于在确定当前的第一温度不符合预设的运行要求的情况下，根据当前的第一温度，确定出相匹配的目标控制方案；

43、调整模块，用于根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整。

44、本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现所述压缩空气储能系统的空气温度控制方法的相关步骤。

45、基于本技术提供的压缩空气储能系统的空气温度控制方法和装置，具体实施前，可以先对压缩空气储能系统中的压缩段的结构进行相应改造：使用第一管路依次按序连接旋转式预热器、第一段压缩机、第一错流式换热器、第一错流式冷却器、第一气液分离器、第二段压缩机、第二错流式换热器、第二错流式冷却器、第二气液分离器、第三段压缩机、发夹式换热器、第一u型管式冷却器、第三气液分离器、第四段压缩机、第二u型管式冷却器、第四气液分离器、储气库；同时，使用第二管路依次按序连接旋转式预热器的导热介质输出端、缓冲罐、升压泵、第二u型管式冷却器、旋转式预热器的导热介质输入端；并且，还分别使用设置有第一流量调节阀的第一支路、设置有第二流量调节阀的第二支路、设置有第三流量调节阀的第三支路，将第一错流式冷却器、第二错流式冷却器、第一u型管式冷却器连入第二管路中，从而可以使得压缩段与后续的空气温度控制相适配。

46、具体实施时，基于上述结构的压缩空气储能系统，可以先获取第一段压缩机的入口空气的当前温度作为当前的第一温度；再利用预设的第一指标温度，检测当前的第一温度是否符合预设的运行要求；在确定当前的第一温度不符合预设的运行要求的情况下，根据当前的第一温度，确定出相匹配的目标控制方案；并根据目标控制方案，对旋转式预热器、升压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀进行相应调整。

47、从而能够充分利用压缩空气储能系统的压缩段中压缩机出口空气的余热(或者剩余热能)，精准调整压缩机入口空气的温度，使得进入压缩机的空气的温度符合预设的运行要求，能够在确保压缩空气储能系统安全、稳定运行的同时，有效提高整机的能源利用率。