CN111396739A - 一种定压比运行方式下的新型储气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定压比运行方式下的新型储气装置及方法，包括储气装置，储气装置上端设置进气管，下端设置排气管，储气装置内部从上到下安装有多层悬臂挡板，相邻两层悬臂挡板相对交错布置，每层悬臂挡板表面设有换热材料层。本发明在储气装置中安置具有吸热功能的多层挡板，以吸收高压空气储存过程中产生的热量，同时将这部分热量用于加热释能过程中因储气装置压力降低无法释放的空气，尽可能多利用压缩过程中产生的压缩能，增加单位周期空气膨胀做功量，提高压缩空气储能系统的储能效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种定压比运行方式下的新型储气装置及方法，属于空气储能系统技术领域。
背景技术
常见的电力储能运行方式有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能和电容储能等。这些储能运行方式能够解决电力系统中存在的电能损耗问题，提高电能效率，减少污染物的排放，一定程度上控制环境破坏，是当前电力行业面临的重要发展方向。
其中压缩空气储能和抽水储能是能够用于大规模储能的运行方式。抽水储能技术已经成熟，在实际建设过程中需要特定的地理位置，会对生态环境造成一定的破坏，其发展已趋于平缓。是一种极具前景的储能运行方式，在可再生能源的利用和电力系统“削峰填谷”方面有着重要的应用。压缩空气储能是在用电低谷期利用可再生能源或者电网剩余电能将空气压缩至储气装置储存，在用电高峰期将电能释放的一种储能运行方式。与其他储能运行方式相比，压缩空气储能具有规模大、可靠性高、绿色环保等优点，逐步成为人们研究的热点。随着人们研究的深入，压缩空气储能系统已经由传统的补燃式系统发展到现在的先进压缩空气储能系统，摒弃燃烧装置，回收压缩热并用于加热空气，提高系统运行效率。
在压缩空气储能系统中，储气装置起着很重要的作用。它分为定容式和定压式两种运行方式，定压式储气装置要求相对较高，难以实现，因此在实际过程中都采用定容式装置。在定压比运行方式下，储能过程中压缩机出口压力基本保持不变，进入储气装置之前空气处于高压状态，进入储气装置储存过程可以看做是压缩过程，会产生压缩热导致储气装置内部温度升高，降低储气量和储气密度，影响储能效率。在膨胀做功阶段，高压空气从储气装置释放进入膨胀机，膨胀机的入口压力也是保持恒定的。释能过程后期，装置内部空气压力降低会导致一部分空气无法释放参与膨胀做功，这会损失一部分压缩能，因此需要寻找到一种定压比运行方式下可降低储气装置内部温度，提高储气量和单位周期空气做功量，提高压缩空气储能系统储能效率的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种定压比运行方式下的新型储气装置及方法，在储能过程中通过弧形挡板使高压空气均匀地分布在储气装置内部，吸收储存过程中产生的压缩热，降低储气装置内部温度，同时在释能阶段将这部分热量用于加热膨胀做功过程中剩余的空气，解决因储气装置内部压力降低而减少单位周期做功量的问题，提高系统的储能效率。
本发明采取的技术方案为：一种定压比运行方式下的新型储气装置，包括储气装置，储气装置上端设置进气管，下端设置排气管，储气装置内部从上到下安装有多层悬臂挡板，相邻两层悬臂挡板相对交错布置，每层悬臂挡板表面设有换热材料层。
优选的，上述悬臂挡板为截面向上弯曲的弧形结构，每层悬臂挡板设置多块，相邻两层悬臂挡板交错布置，且上层的悬臂挡板宽度大于下层对应相邻两块悬臂挡板之间间隙。
优选的，上述进气管上安装有进气阀，排气管上安装有出气阀，进气阀和出气阀为开度可调的调节阀。
优选的，上述悬臂挡板一端固定连接在储气装置内壁，另一端两角通过加固筋固定连接在储气装置内壁。
优选的，上述悬臂挡板一端设置有法兰盘，法兰盘通过螺钉锁紧在储气装置内壁上。
优选的，上述法兰盘上的法兰孔为竖直条形孔。
优选的，上述悬臂挡板设置至少两个。
一种定压比运行方式下的新型储气装置的控制方法，该方法包括储能阶段和释能阶段，储能阶段开始时，开启储气装置进气阀，关闭出气阀，高压空气开始进行储存过程，沿弧形的悬臂挡板设定方向流动，与换热材料层进行热量交换并沿储气装置底部均匀分布，直至储能过程结束，此时关闭进气阀；释能阶段开始时，出气阀打开，高压空气释放，随着释能过程的进行，储气装置内部压力逐渐降低，当储气装置内部压力小于膨胀机入口压力时空气将不再进入膨胀机，于是换热材料层将储存的热量释放加热剩余空气继续参与膨胀做功。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明在储气装置中安置具有吸热功能的多层挡板，以吸收高压空气储存过程中产生的热量，同时将这部分热量用于加热释能过程中因储气装置压力降低无法释放的空气，尽可能多利用压缩过程中产生的压缩能，增加单位周期空气膨胀做功量，提高压缩空气储能系统的储能效率。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2为悬臂挡板俯视结构示意图；
图3为悬臂挡板横向截面结构示意图；
图4为悬臂挡板纵向截面结构示意图。
图中，1、进气阀；2、储气装置；3、悬臂挡板；4、出气阀；5、加强筋。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-4示，一种定压比运行方式下的新型储气装置，包括储气装置2，储气装置2上端设置进气管，下端设置排气管，储气装置2内部从上到下安装有多层悬臂挡板3，相邻两层悬臂挡板3相对交错布置，每层悬臂挡板3表面设有换热材料层。
优选的，上述悬臂挡板3为截面向上弯曲的弧形结构，每层悬臂挡板3设置多块，相邻两层悬臂挡板3交错布置，且上层的悬臂挡板3宽度大于下层对应相邻两块悬臂挡板3之间间隙，弧形的结构以及悬臂挡板的布置结构，更利于空气储热，吸收效率大大提高。
优选的，上述进气管上安装有进气阀1，排气管上安装有出气阀4，进气阀1和出气阀4为开度可调的调节阀。
优选的，上述悬臂挡板3一端固定连接在储气装置2内壁，另一端两角通过加固筋5固定连接在储气装置2内壁，能够提高悬臂挡板的稳定性，避免晃动导致另一端损坏。
优选的，上述悬臂挡板3一端设置有法兰盘，法兰盘通过螺钉锁紧在储气装置2内壁上，连接方便快捷，安装稳定可靠。
优选的，上述法兰盘上的法兰孔为竖直条形孔，能够实现高度可调。
优选的，上述悬臂挡板3设置至少两个。
实施例2：一种定压比运行方式下的新型储气装置的控制方法，该方法包括储能阶段和释能阶段，储能阶段开始时，开启储气装置进气阀1，关闭出气阀4，高压空气开始进行储存过程，沿弧形的悬臂挡板3设定方向流动，与换热材料层进行热量交换并沿储气装置2底部均匀分布，提高储气装置储能密度，直至储能过程结束，此时关闭进气阀1；释能阶段开始时，出气阀4打开，高压空气释放，随着释能过程的进行，储气装置2内部压力逐渐降低，当储气装置内部压力小于膨胀机入口压力时空气将不再进入膨胀机，于是换热材料层将储存的热量释放加热剩余空气，提高剩余空气的热力性能继续参与膨胀做功，最大程度利用压缩能提高单位周期做功量，进而提高压缩空气储能系统的储能效率。
在储能和释能转换过程中，来自压缩机的高压空气通过进气阀1进入储气装置2，安置的多层弧形的悬臂挡板3可以增加换热面积和接触时间更多地吸收高压空气产生的热量，并在释能阶段释放加热剩余的空气，使压缩过程产生的压缩能得到充分利用，提高单位周期储能系统的储气密度和做功量，进而提高压缩空气储能系统的整体效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种定压比运行方式下的新型储气装置，包括储气装置（2），储气装置（2）上端设置进气管，下端设置排气管，其特征在于：储气装置（2）内部从上到下安装有多层悬臂挡板（3），相邻两层悬臂挡板（3）相对交错布置，每层悬臂挡板（3）表面设有换热材料层。
2.根据权利要求1所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：悬臂挡板（3）为截面向上弯曲的弧形结构，每层悬臂挡板（3）设置多块，相邻两层悬臂挡板（3）交错布置，且上层的悬臂挡板（3）宽度大于下层对应相邻两块悬臂挡板（3）之间间隙。
3.根据权利要求1所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：进气管上安装有进气阀（1），排气管上安装有出气阀（4），进气阀（1）和出气阀（4）为开度可调的调节阀。
4.根据权利要求1所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：悬臂挡板（3）一端固定连接在储气装置（2）内壁，另一端两角通过加固筋（5）固定连接在储气装置（2）内壁。
5.根据权利要求1所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：悬臂挡板（3）一端设置有法兰盘，法兰盘通过螺钉锁紧在储气装置（2）内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：法兰盘上的法兰孔为竖直条形孔。
7.根据权利要求1所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置，其特征在于：悬臂挡板（3）设置至少两个。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种定压比运行方式下的新型储气装置的控制方法，其特征在于：该方法包括储能阶段和释能阶段，储能阶段开始时，开启储气装置进气阀（1），关闭出气阀（4），高压空气开始进行储存过程，沿弧形的悬臂挡板（3）设定方向流动，与换热材料层进行热量交换并沿储气装置（2）底部均匀分布，直至储能过程结束，此时关闭进气阀（1）；释能阶段开始时，出气阀（4）打开，高压空气释放，随着释能过程的进行，储气装置（2）内部压力逐渐降低，当储气装置内部压力小于膨胀机入口压力时空气将不再进入膨胀机，于是换热材料层将储存的热量释放加热剩余空气继续参与膨胀做功。
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