一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统及其控制方法

技术特征：
1.一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统，其特征在于，包括：空气压缩机(1)、换热器(2)、回热器(3)、第一空气加热器(4)、空气透平(5)、储冷罐(7)、储热罐(8)、压缩空气储罐(9)、第二空气加热器(10)、电机、第一3s离合器(21)和第二3s离合器(22)；所述空气压缩机(1)的出口经第一控制阀(11)与所述换热器(2)的第一通道进口相连通；所述换热器(2)的第一通道出口依次经第二控制阀(12)、所述回热器(3)的第一通道、所述第一空气加热器(4)的第一通道与所述空气透平(5)的进口相连通；所述换热器(2)的第一通道出口还依次经第五控制阀(15)、所述压缩空气储罐(9)、第六控制阀(16)、所述第二空气加热器(10)的第一通道与所述空气透平(5)的进口相连通；所述空气透平(5)的出口经所述回热器(3)的第二通道与所述空气压缩机(1)的进口相连通；所述空气压缩机(1)的进口还设置有空气输送管道，所述空气输送管道设置有第四控制阀(14)；所述空气透平(5)的出口还设置有排气管道，所述排气管道设置有第八控制阀(18)；所述储冷罐(7)的出口依次经第三控制阀(13)、所述换热器(2)的第二通道与所述储热罐(8)的进口相连通，所述储热罐(8)的出口依次经第七控制阀(17)、所述第二空气加热器(10)的第二通道与所述储冷罐(7)的进口相连通；i号转轴的一端与所述空气压缩机(1)连接，所述i号转轴的另一端通过所述第一3s离合器(21)与ii号转轴的一端相连接，所述ii号转轴的另一端与所述电机相连接；iii号转轴的一端与所述电机相连接，所述iii号转轴的另一端通过所述第二3s离合器(22)与iv号转轴的一端相连接，所述iv号转轴的另一端与所述空气透平(5)相连接。2.根据权利要求1所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统，其特征在于，还包括：热源，用于与所述第一空气加热器(4)的第二通道相连通，提供热量。3.根据权利要求2所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统，其特征在于，还包括：废气处理装置(6)，所述热源与所述第一空气加热器(4)的第二通道进口相连通，所述第一空气加热器(4)的第二通道出口与所述废气处理装置(6)的进口相连通。4.根据权利要求2所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统，其特征在于，所述热源采用燃料燃烧产生的烟气、太阳能或高温余热中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统，其特征在于，所述储冷罐(7)和所述储热罐(8)中的储热介质为水或导热油。6.一种权利要求1所述的多运行模式的闭式燃气轮机储能系统的控制方法，其特征在于，常规模式下，关闭第六控制阀(16)、第七控制阀(17)、第八控制阀(18)，打开第一控制阀(11)、第二控制阀(12)、第三控制阀(13)、第四控制阀(14)、第五控制阀(15)，连接第一3s离合器(21)、第二3s离合器(22)，电机处于不工作状态；其中，常温常压的空气经空气压缩机(1)压缩后进入换热器(2)换热降温，在换热器(2)中将热量传递给来自储冷罐(7)的低温储热介质；换热降温后的高压空气分为两路，一路进入压缩空气储罐(9)进行储存，另一路依次经过回热器(3)和第一空气加热器(4)吸热升温
后进入空气透平(5)膨胀做功，以驱动空气压缩机(1)；膨胀后的空气经回热器(3)换热降温后重新进入空气压缩机(1)压缩；经换热器(2)换热升温的储热介质进入储热罐(8)储存。7.根据权利要求6所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统的控制方法，其特征在于，常规模式下，通过调节第二控制阀(12)与第五控制阀(15)的开度，以控制进入空气透平(5)的高压空气的流量，使空气透平(5)的输出功刚好满足空气压缩机(1)的耗功。8.根据权利要求6所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统的控制方法，其特征在于，用户处于用电低谷时，关闭第二控制阀(12)、第六控制阀(16)、第七控制阀(17)和第八控制阀(18)，打开第一控制阀(11)、第三控制阀(13)、第四控制阀(14)和第五控制阀(15)；电机用作电动机，连接第一3s离合器(21)，断开第二3s离合器(22)；其中，常温常压的空气进入空气压缩机(1)，由电机驱动空气压缩机(1)对空气进行压缩，升压后的空气进入换热器(2)换热降温，将热量传递给来自储冷罐(7)的低温储热介质，降温后的高压空气储存在压缩空气储罐(9)中，吸热升温后的储热介质储存在储热罐(8)中。9.根据权利要求6所述的一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统的控制方法，其特征在于，用户处于用电高峰时，关闭第一控制阀(11)、第二控制阀(12)、第三控制阀(13)、第四控制阀(14)和第五控制阀(15)，打开第六控制阀(16)、第七控制阀(17)和第八控制阀(18)；断开第一3s离合器(21)，连接第二3s离合器(22)，电机用作发电机；其中，压缩空气储罐(9)中储存的高压空气进入第二空气加热器(10)中，吸收来自储热罐(8)中高温储热介质的热量升温，之后高温高压的空气进入空气透平(5)膨胀做功，带动电机发电；膨胀后的空气排放至大气，经第二空气加热器(10)换热降温的低温储热介质储存在储冷罐(7)中。

技术总结
本发明属于储能技术领域，公开了一种多运行模式的闭式燃气轮机储能系统及其控制方法；所述闭式燃气轮机储能系统包括：空气压缩机、换热器、回热器、第一空气加热器、空气透平、储冷罐、储热罐、压缩空气储罐、第二空气加热器、电机、第一3S离合器和第二3S离合器；所述控制方法可在常规时间不需消耗额外电力即可稳定存储高压空气及热量，在用电低谷时利用低谷电力储存能量，并在用电高峰时产生额外电力满足需求。综上，本发明可根据用户需求灵活切换工作模式，实现能量储存与释放，能够在较大范围内灵活满足用户的用电需求；具有储能效率高、安全可靠性稿、系统体积小、环境友好度高等特点。点。点。


技术研发人员：谢永慧 王鼎 孙磊 张荻
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2023/2/3