本實(shí)用新型涉及熱能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，電力需求持續(xù)增長，可再生能源發(fā)電所占份額逐年增加，且由于可再生能源存在固有的間歇性缺點(diǎn)，以及用戶側(cè)的用電峰谷差越來越大，這些問題使電網(wǎng)調(diào)峰問題十分突出，發(fā)展儲能技術(shù)可有效平抑電網(wǎng)負(fù)荷峰谷波動。

壓縮空氣儲能電站具有儲能效率高、單位儲能功率成本低等優(yōu)點(diǎn)，是適合大規(guī)模電能存儲技術(shù)手段之一。傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的基本工作流程為：在充氣儲能過程中,電動機(jī)帶動壓氣機(jī)工作，常壓空氣經(jīng)壓氣機(jī)升溫升壓后，高溫高壓的壓縮空氣被送入到儲熱裝置中，壓縮空氣的壓縮熱被儲熱裝置吸收蓄熱，經(jīng)儲熱裝置換熱冷卻后的壓縮空氣被送入到儲氣室內(nèi)儲存；在放氣釋能過程中，壓縮空氣從儲氣室中被釋放出來，壓縮空氣首先經(jīng)過節(jié)流降壓閥門節(jié)流降壓，而后進(jìn)入儲熱裝置內(nèi)吸收存儲在儲熱裝置中的壓縮熱，最后被加熱后的壓縮空氣再被送入透平做功，從而帶動發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，從而完成放氣釋能發(fā)電過程。

上述傳統(tǒng)方案需要在儲氣室出口安裝節(jié)流降壓閥門控制進(jìn)入透平的空氣壓力，從而保證透平進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定。然而節(jié)流降壓閥門的存在也使得壓縮空氣在降壓過程產(chǎn)生了很大的節(jié)流損失。并且在放氣釋能過程中，隨著儲氣室內(nèi)壓縮空氣壓力的不斷降低，儲氣室內(nèi)壓縮空氣的溫度也隨之下降，從而使儲氣室出口的壓縮空氣溫度隨之也不斷降低；與此同時(shí)，壓縮空氣經(jīng)過節(jié)流降壓閥門節(jié)流后，壓縮空氣的溫度也進(jìn)一步降低。兩種因素疊加，最終導(dǎo)致透平進(jìn)口壓縮空氣溫度降低比較明顯，節(jié)流損失也比較巨大，工質(zhì)的做功能力顯著下降。且透平進(jìn)口溫度降低，會使透平功率下降，為保證透平功率穩(wěn)定，必須隨之提高做功工質(zhì)的流量，開大節(jié)流降壓閥門的開度，從而使得透平進(jìn)氣壓力提高，這將加劇透平進(jìn)口工質(zhì)參數(shù)的不穩(wěn)定，最終造成透平運(yùn)行工況的不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)，針對現(xiàn)有壓縮空氣儲能系統(tǒng)的弊端，采用非節(jié)流降壓方式控制透平進(jìn)口參數(shù)，使透平進(jìn)口工質(zhì)參數(shù)狀態(tài)穩(wěn)定，從而保證透平的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供了一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)，包括壓氣機(jī)、空氣換熱器、儲熱裝置、儲氣室和引射閃蒸器；所述壓氣機(jī)出口與所述空氣換熱器進(jìn)口通過管路連接，所述空氣換熱器出口與儲熱裝置氣側(cè)入口通過管路連接，所述儲熱裝置氣側(cè)出口與所述儲氣室入口經(jīng)管路連接，所述儲氣室出口連接所述引射閃蒸器的工作噴嘴，所述引射閃蒸器的引射閃蒸管通過給水加熱器與水源連接，所述引射閃蒸器的出口與儲熱裝置進(jìn)口通過管路連接，儲熱裝置出口與透平連接；

所述引射閃蒸器還包括吸入室和擴(kuò)散管，所述吸入室通過喉管與所述擴(kuò)散管連通，所述工作噴頭設(shè)置在所述吸入室內(nèi)，所述吸入室依次連接所述喉管和所述擴(kuò)散管，所述引射閃蒸管通過管路與所述吸入室的側(cè)部連通。

優(yōu)選的，所述擴(kuò)散管通過管路與所述儲熱裝置進(jìn)口連接，所述吸入室為空腔結(jié)構(gòu)，所述工作噴嘴從所述吸入室頂端深入到所述吸入室內(nèi)腔；

優(yōu)選的，所述工作噴嘴的末端設(shè)有可調(diào)噴嘴葉柵，所述喉管后段為可伸縮結(jié)構(gòu)，所述擴(kuò)散管的出口設(shè)有可調(diào)葉柵；

優(yōu)選的，所述引射閃蒸管為流量可調(diào)的空腔結(jié)構(gòu)，所述引射閃蒸管的出口管沿所述吸入室側(cè)部傾斜進(jìn)入吸入室的內(nèi)腔；

優(yōu)選的，所述壓氣機(jī)為單級壓氣機(jī)或帶中間冷卻的多級壓氣機(jī)；

優(yōu)選的，所述透平為單級透平或帶中間再熱的多級透平；

優(yōu)選的，所述給水加熱器的熱源可以為太陽能、工業(yè)余熱和生物質(zhì)能提供的一種或幾種低品位熱源；

優(yōu)選的，所述給水加熱器的熱源為棄風(fēng)電或后夜電提供的熱源。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)而言取得了以下技術(shù)效果：

1、本實(shí)用新型所述系統(tǒng)采用非節(jié)流降壓方式控制透平進(jìn)口參數(shù)，從而避免了節(jié)流損失，基于引射及閃蒸原理，利用壓縮空氣與高溫水或水蒸氣混合的方式使混合工質(zhì)壓力降低，避免了傳統(tǒng)采用節(jié)流降壓閥門降壓造成的節(jié)流損失，提高了系統(tǒng)的熱效率。

2、本實(shí)用新型所述的非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，儲氣室排出的壓縮空氣直接通過引射及閃蒸方式與經(jīng)過加熱的高溫水或水蒸氣混合，混合后的工質(zhì)經(jīng)過儲熱裝置的升溫后，此時(shí)高溫高壓的混合工質(zhì)進(jìn)入透平做功，單位體積工質(zhì)的做功能力顯著高于傳統(tǒng)相同溫度、壓力參數(shù)下的壓縮空氣，因此，顯著增大了單位時(shí)間做功工質(zhì)的質(zhì)量流量，提高了透平的單機(jī)功率。

3、本實(shí)用新型所述系統(tǒng)做功工質(zhì)采用壓縮空氣與水蒸氣的混合氣體，提高了氣體單位體積工質(zhì)的做功能力，使得相同發(fā)電功率下的透平體積顯著減小，單位功率造價(jià)顯著下降。

4、本實(shí)用新型所述系統(tǒng)采用的引射閃蒸器具有靈活的調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)工況的不同調(diào)整自身結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)混合工質(zhì)的流量、壓力、濕度等參數(shù)的協(xié)同調(diào)節(jié)，以滿足整個(gè)系統(tǒng)的變工況需求。

5、本實(shí)用新型所述非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)能夠有效利用太陽能、工業(yè)余熱、生物質(zhì)能等低品位熱源，也可以利用棄風(fēng)電或后夜電等其它形式提供的熱源作為給水加熱器的能量來源，提高了能源的利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)整體示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)的引射閃蒸器示意圖；

其中，1-電動機(jī)、2-壓氣機(jī)、3-空氣換熱器、4-儲熱裝置、5-儲氣室、6-給水加熱器、7-引射閃蒸器、7-1-工作噴嘴、7-2-吸入室、7-3-擴(kuò)散管、7-4-引射閃蒸管、8-透平、9-發(fā)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型的目的是提供一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)，針對現(xiàn)有壓縮空氣儲能系統(tǒng)的弊端，采用非節(jié)流降壓方式控制透平進(jìn)口參數(shù)，使透平進(jìn)口工質(zhì)參數(shù)狀態(tài)穩(wěn)定，從而保證透平的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一：

如圖1-2所示，本實(shí)施例以壓縮空氣儲能電站為例，對本實(shí)用新型的非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和工作原理做出詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)，包括電動機(jī)1、壓氣機(jī)2、空氣換熱器3、儲熱裝置4、儲氣室5、給水加熱器6和引射閃蒸器7、透平8、發(fā)電機(jī)9；所述壓氣機(jī)2出口與所述空氣換熱器3進(jìn)口通過管路連接，所述空氣換熱器3出口與儲熱裝置4氣側(cè)入口通過管路連接，所述儲熱裝置4氣側(cè)出口與所述儲氣室5入口經(jīng)管路連接，所述儲氣室5出口連接所述引射閃蒸器7的工作噴嘴7-1，所述引射閃蒸器7的引射閃蒸管7-4通過給水加熱器6與水源連接，所述引射閃蒸器7的出口與儲熱裝置4進(jìn)口通過管路連接，儲熱裝置4出口與所述透平8連接；

如圖2所示，所述引射閃蒸器7還包括吸入室7-2和擴(kuò)散管7-3，所述吸入室7-2通過喉管與所述擴(kuò)散管7-3連通，所述工作噴頭設(shè)置在所述吸入室7-2內(nèi)，所述吸入室7-2為空腔結(jié)構(gòu)，所述工作噴嘴7-1從所述吸入室7-2頂端深入到所述吸入室7-2內(nèi)腔，所述吸入室7-2依次連接所述喉管和所述擴(kuò)散管7-3，所述擴(kuò)散管7-3通過管路與所述儲熱裝置4進(jìn)口連接，所述引射閃蒸管7-4通過管路與所述吸入室7-2的側(cè)部連通，所述引射閃蒸管7-4為流量可調(diào)的空腔結(jié)構(gòu)，所述引射閃蒸管7-4的出口管沿所述吸入室7-2側(cè)部傾斜進(jìn)入吸入室7-2的內(nèi)腔。

所述工作噴嘴7-1的末端設(shè)有可調(diào)噴嘴葉柵，所述可調(diào)噴嘴葉柵的葉片之間重疊連接，保證工作流體只沿軸向流動，通過調(diào)節(jié)工作噴嘴7-1末端格柵收縮和擴(kuò)張以改變收縮半角，以實(shí)現(xiàn)不同的工況需求；所述喉管后段為可伸縮結(jié)構(gòu)，所述喉管后段可伸縮結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)喉管長度的調(diào)節(jié)；所述擴(kuò)散管7-3的出口設(shè)有可調(diào)葉柵，所述可調(diào)葉柵為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，葉片之間重疊連接，保證工作流體只沿軸向流動，通過調(diào)節(jié)擴(kuò)散管7-3的可調(diào)葉柵自動擴(kuò)張和收縮以改變擴(kuò)散管7-3的擴(kuò)散角和擴(kuò)散斷面直徑，以適應(yīng)現(xiàn)場不同的工況要求。

本實(shí)施例中利用電廠用電低谷的電能驅(qū)動電動機(jī)1，進(jìn)而電動機(jī)1驅(qū)動壓氣機(jī)2壓縮空氣，所述電動機(jī)1通過傳動軸與所述壓氣機(jī)2聯(lián)接；壓氣機(jī)2為單級壓氣機(jī)2或帶中間冷卻的多級壓氣機(jī)2；透平8為單級透平8或帶中間再熱的多級透平8。根據(jù)實(shí)際情況的不同選擇相應(yīng)的壓氣機(jī)2和透平8的種類。

本實(shí)施例中給水加熱器6的熱源為太陽能、工業(yè)余熱、生物質(zhì)能的一種或幾種低品位熱源，也可以是棄風(fēng)電或后夜電等其它形式提供的熱源，上述幾種熱源作為給水加熱器6的能量來源，提高了能源的利用率。

本實(shí)施例的非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)在壓縮空氣儲能電站中工作工程和工作原理為：

外部水源進(jìn)入給水加熱器6加熱，給水加熱器6的加熱熱源可以包括多種形式，如太陽能、工業(yè)余熱、生物質(zhì)能等低品位熱源；從儲氣室5釋放的壓縮空氣通過引射閃蒸器7的工作噴嘴7-1進(jìn)入引射閃蒸器7，從給水加熱器6加熱后的熱水在引射閃蒸器7壓縮空氣的引射作用下被吸入引射閃蒸器7的引射閃蒸管7-4內(nèi)，兩股流體在引射閃蒸器7內(nèi)充分混合，完成質(zhì)能交換過程；通過調(diào)節(jié)引射閃蒸器7的可變結(jié)構(gòu)，控制混合流體的壓力、溫度、流量等參數(shù)滿足透平8工作要求；混合工質(zhì)通過連接管路進(jìn)入儲熱裝置4，利用儲熱裝置4存儲的壓縮熱對混合工質(zhì)加熱，進(jìn)一步提高混合工質(zhì)的溫度，從而提高混合工質(zhì)單位體積的做功能力；從儲熱裝置4吸熱升溫后的混合工質(zhì)通過連接管路進(jìn)入透平8做功，透平8與發(fā)電機(jī)9同軸聯(lián)接，帶動發(fā)電機(jī)9工作，完成非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)的放氣釋能過程。

根據(jù)理論核算，本實(shí)用新型所述系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)采用閥門控制透平進(jìn)氣壓力產(chǎn)生的節(jié)流損失，在儲氣室放氣溫度為25℃、放氣壓力為10MPa時(shí)，比傳統(tǒng)采用閥門調(diào)節(jié)方式控制透平進(jìn)氣壓力的壓縮空氣儲能系統(tǒng)效率高約10％，單位質(zhì)量壓縮空氣輸出電能提升約10倍，節(jié)能效果非常明顯并且可大幅降低透平尺寸，降低系統(tǒng)造價(jià)。

需要說明的是，本實(shí)施例的非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)并不限于本實(shí)用新型，本實(shí)用新型提供的是一種非節(jié)流增濕增焓的絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)，利用引射和閃蒸原理，作用對象為自然能如熱能、水能、風(fēng)能或者電站用電低谷的電能，將這些能量通過對壓氣機(jī)做功，進(jìn)而將能量轉(zhuǎn)為壓縮空氣和熱能分別儲存在儲氣室和儲熱裝置中，完成對能量的儲存；在能量的釋放過程中通過本實(shí)用新型獨(dú)特的引射閃蒸器對壓縮空氣進(jìn)行工質(zhì)的混合和加熱，通過調(diào)節(jié)引射閃蒸器的結(jié)構(gòu)控制混合工質(zhì)的輸出壓力，進(jìn)而通過透平做功將能量釋放出去，在本實(shí)施例中通過透平對發(fā)電機(jī)做功發(fā)電只是在壓縮空氣儲能電站的常規(guī)方式，但是并不限于本實(shí)用新型。只要在壓縮空氣的釋能過程中利用引射原理的設(shè)備替代了傳統(tǒng)的節(jié)流閥均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。