储能用多级离心压缩机组及其启动方法与流程

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种储能用多级离心压缩机组及其启动方法。

背景技术

电力行业作为社会基础产业，是国家发展的命脉产业之一。随着国内经济的高速发展，电力需求也日益增长，而电网的峰谷差也逐渐拉大。压缩空气储能系统是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大等问题的关键技术。目前，压缩空气储能系统的装机容量可达100-300mw，其规模和经济性与抽水蓄能相当。并且，相对于电池储能，压缩空气储能系统也具有储能容量大、存储时间长、寿命长且无污染等优点。

但是，在电网调峰、尤其是深度调峰时，一般要求调峰机组的响应时间为数分钟量级，若系统响应速度较慢，则无法为电网提供优质的容量支撑，其技术竞争性和经济性将大打折扣。而现有的压缩空气储能系统中的大型离心式压缩机组由于受到喘振等固有弊端的限制，开车时需要逐级启动、逐级建立压比，一般开车过程均在半个小时左右，不能达到参与电网调峰的响应特性要求。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术中压缩空气储能系统中大型离心式压缩机组开车时间长的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种储能用多级离心压缩机组的启动方法，该方法包括以下步骤：

s1、将所有放空阀的开度调节至第一预定开度、将所有排气阀的开度调节至第二预定开度、保持送气阀关闭，同时启动各级所述压缩机，并跳转执行步骤s2；其中，所述第一预定开度大于所述第二预定开度；

s2、获取各级所述压缩机的进气压力和排气压力，并跳转执行步骤s3；

s3、控制器根据预先存储的压缩机特定喘振曲线以及接收到的所述进气压力和所述排气压力，确定出在所述进气压力和所述排气压力下对应的所述放空阀和所述排气阀的最佳开度，并跳转执行步骤s4；

s4、判断各个所述放空阀和所述排气阀的开度是否为对应的最佳开度，若是则执行步骤s6，若否则执行步骤s5；

s5、将对应的所述放空阀的开度调小至其对应的所述最佳开度，将对应的所述排气阀的开度调大至其对应的最佳开度，并跳转执行步骤s6；

s6、获取每级所述压缩机的排气压力，并跳转执行步骤s7；

s7、判断每级所述压缩机的排气压力是否为预定排气压力，若是则执行步骤s8，若否则执行步骤s3；

s8、分别将对应的所述压缩机的出口处的所述放空阀全关、所述排气阀全开，并跳转执行步骤s9；

s9、判断所有所述放空阀是否全部关闭，所有所述排气阀是否全部全开，若否则跳转执行步骤s6。

其中，在执行步骤s3的同时，还执行以下步骤：

s3’、获取各个换热器的排气温度，并跳转执行步骤s4’；

s4’、判断所述排气温度是否大于指定温度，若是则执行步骤s5’，若否则执行步骤s3’；

s5’、增大对应的所述换热器的进口处的流量调节阀的开度，并跳转执行步骤s3’。

其中，所述第一预定开度为100％。

其中，所述第二预定开度为25％。

为解决上述问题，本发明还提供了一种储能用多级离心压缩机组，所述储能用多级离心压缩机组用于压缩空气储能系统，该储能用多级离心压缩机组包括控制器以及多级依次串联的离心式压缩机，每级所述压缩机的出口均连接有放空管和排气管；末级所述压缩机通过与其出口连接的所述排气管与所述压缩出空气储能系统的储气装置连通，剩余每级所述压缩机均通过与其出口连接的所述排气管与下级所述压缩机的进口连接，其中，与末级所述压缩机的出口连接的所述排气管上设有送气阀，剩余所述排气管上均设有排气阀；一级所述压缩机通过与其出口连接的放空管与大气连通，剩余每级所述压缩机均通过与其出口连接的所述放空管与上级所述压缩机的出口处的所述排气阀的进口连通，每个所述放空管上均设有放空阀；每级所述压缩机的进口和出口处均设有压力传感器，所述压力传感器、所述排气阀和所述放空阀分别与所述控制器电连接。

其中，还包括过滤器，一级所述压缩机通过所述过滤器与大气连通。

其中，所述送气阀为压力式单向阀。

其中，所述压缩机的级数不少于3个。

其中，还包括与所述压缩机一一对应的换热器，每级所述压缩机的出口均通过对应的所述换热器的高温侧分别与所述排气管和所述放空管连通，所述换热器的低温侧的进口通过流量调节阀与进液管道连接；所述压缩机的出口和所述换热器的高温侧的出口处均设有温度传感器，所述温度传感器和所述流量调节阀分别与所述控制器电连接。

本发明结构简单、操作便捷，控制器控制各级压缩机启动后，就可根据各级压缩机的进、排气压力实时调节其出口处的放空阀和排气阀的开度，进而就可通过改变各级压缩机的进气量来避免其发生喘振，实现同步启动升速、同步建立压比，从而不仅能大幅缩短整个压缩机组的开车时间，而且还能使压缩空气储能系统的响应速度也随之加快。

附图说明

图1是本发明实施例2中一种储能用多级离心压缩机组的示意图；

图2是本发明实施例2中一种储能用多级离心压缩机组的示意图。

附图标记：

1、一级压缩机；1-1、一级放空阀；1-2、一级排气阀；1-3、一级换热器；1-4、过滤器；

2、二级压缩机；2-1、二级放空阀；2-2、二级排气阀；2-3、二级换热器；

3、三级压缩机；3-1、三级放空阀；3-2、送气阀；3-3、三级换热器。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例1

本发明提供了一种储能用多级离心压缩机组的启动方法，该方法包括以下步骤：

s1、将所有放空阀的开度调节至第一预定开度、将所有排气阀的开度调节至第二预定开度、保持送气阀关闭，同时启动各级压缩机，并跳转执行步骤s2；其中，第一预定开度大于第二预定开度。需要说明的是，各个放空阀对应的第一预定开度可相同也可不同，各个排气阀对应的第二预定开度可相同也可不同，例如，各个放空阀对应的第一预定开度均为100％，各个排气阀对应的第二预定开度均为25％。

s2、获取各级压缩机的进气压力和排气压力，并跳转执行步骤s3；虽然，各个压缩机启动后处于升速升压状态，排气压力略大于进气压力，但是随着各个压缩机的转速不断提升，其压比也会随之发生变化，容易达到喘振点，因此各个压缩机启动后需要实时检测其进、排气压力。

s3、控制器根据预先存储的压缩机特定喘振曲线以及接收到的进气压力和排气压力，确定出在进气压力和排气压力下对应的放空阀和排气阀的最佳开度，并跳转执行步骤s4；

s4、判断各个放空阀和排气阀的开度是否为对应的最佳开度，若是则执行步骤s6，若否则执行步骤s5；

s5、将对应的放空阀的开度调小至其对应的最佳开度，将对应的排气阀的开度调大至其对应的最佳开度，并跳转执行步骤s6；

s6、获取每级压缩机的排气压力，并跳转执行步骤s7；

s7、判断每级压缩机的排气压力是否为预定排气压力，也就是说，控制器会对各级压缩机的排气压力进行依次判断，当待判断的压缩机的排气压力达到预定排气压力，则控制器控制该压缩机出口处的放空阀全关、排气阀全开，即执行步骤s8；当待判断的压缩机的排气压力未达到预定排气压力，则执行步骤s3；

s8、分别将对应的压缩机的出口处的放空阀全关、排气阀全开，并跳转执行步骤s9；

s9、判断所有放空阀是否全部关闭，所有排气阀是否全部全开，若否则跳转执行步骤s6。

优选地，在执行步骤s3的同时，还执行以下步骤：

s3’、获取各个换热器的排气温度，并跳转执行步骤s4’；

s4’、判断排气温度是否大于指定温度，若是则执行步骤s5’，若否则执行步骤s3’；

s5’、增大对应的换热器的进口处的流量调节阀的开度，并跳转执行步骤s3’。由此，就可增大流入该换热器的低温侧的冷却液流量，进而就可降低从该换热器的高温侧流出的压缩空气的温度。

实施例2

本发明还提供了一种储能用多级离心压缩机组，储能用多级离心压缩机组用于压缩空气储能系统，该储能用多级离心压缩机组包括控制器以及多级依次串联的离心式压缩机，其中，压缩机的级数不少于3个。如图1所示，下面以三级离心压缩机组为例，对本实施例的储能用多级离心压缩机组进行说明：

具体地，每级压缩机的出口均连接有放空管和排气管；一级压缩机1通过与其出口连接的排气管与二级压缩机2的进口连接、同时通过与其出口连接的放空管与大气连通，其中，与一级压缩机1的出口连接的排气管和放空管上分别设有一级排气阀1-2和一级放空阀1-1；二级压缩机2通过与其出口连接的排气管与三级压缩机3的进口连接、同时通过与其出口连接的放空管与一级排气阀1-2的进口连通，其中，与二级压缩机2的出口连接的排气管和放空管上分别设有二级排气阀2-2和二级放空阀2-1；三级压缩机3通过与其出口连接的排气管与压缩出空气储能系统的储气装置连通、同时通过与其出口连接的放空管与二级排气阀2-2的进口连通，其中，与三级压缩机3的出口连接的排气管上设有送气阀3-2，与三级压缩机3的出口连接的放空管上设有三级放空阀3-1；每级压缩机的进口和出口处均设有压力传感器，压力传感器、排气阀和放空阀分别与控制器(图中未标注)电连接。其中，送气阀3-2优选为压力式单向阀。

由此，启动时：控制器将所有放空阀的开度调节至100％、将一级排气阀1-2和二级排气阀2-2的开度分别调节至25％和15％、保持送气阀3-2关闭，同时启动一级压缩机1、二级压缩机2和三级压缩机3；此时，所有压缩机开始同步升速，此时各级压缩机的压比均未建立，经过一级压缩机1压缩的空气一部分通过一级放空阀1-1排到大气中，剩余部分则通过一级排气阀1-2进入二级压缩机2继续被压缩升压；经过二级压缩机2压缩的空气一部分依次通过二级放空阀2-1和一级排气阀1-2再次被吸入二级压缩机2，剩余部分则通过二级排气阀2-2进入三级压缩机3继续被压缩升压；由于送气阀3-2关闭，因此经过三级压缩机3压缩的空气全部依次通过三级放空阀3-1和二级排气阀2-2再次被吸入三级压缩机3。

在此过程中，设置在各级压缩机进、出口处的压力传感器会将实时检测到的进气压力和排气压力发送给控制器，控制器便根据预先存储的压缩机特定喘振曲线以及接收到的进气压力和排气压力，不断减小一级放空阀1-1、二级放空阀2-1和三级放空阀3-1的开度，同时增大一级排气阀1-2和二级排气阀2-2的开度，使各级压缩机在低于预定压比下的通流流量大于喘振流量。由于，一级压缩机1建立压比的过程中，二级压缩机2和三级压缩机3也在同步建立压比，因此多级离心压缩机组的启动升速和压比建立是在同一时间区间内。其中，一级压缩机1最先达到预定压比，此时控制器恰好将一级放空阀1-1的开度减小至0，将一级排气阀1-2的开度增大至100％；随后二级压缩机2也快速达到预定排气压力，此时控制器将二级放空阀2-1的开度减小至0，将二级排气阀2-2的开度增大至100％；三级压缩机3随即达到最低预定排气压力，也就是说，此时送气阀3-2达到开启压力，三级压缩机3的排气可通过送气阀3-2流入储气装置，而三级放空阀3-1在控制器的控制下开度已减小至0。

可见，本发明结构简单、操作便捷，控制器控制各级压缩机启动后，就可根据各级压缩机的进、排气压力实时调节其出口处的放空阀和排气阀的开度，进而就可通过改变各级压缩机的进气量来避免其发生喘振，实现同步启动升速、同步建立压比，从而不仅能大幅缩短整个压缩机组的开车时间，而且还能使压缩空气储能系统的响应速度也随之加快。

优选地，该储能用多级离心压缩机组还包括过滤器1-4，一级压缩机通过过滤器1-4与大气连通。

优选地，该储能用多级离心压缩机组还包括与压缩机一一对应的换热器，每级压缩机的出口均通过对应的换热器的高温侧分别与排气管和放空管连通，换热器的低温侧的进口通过流量调节阀与进液管道连接；压缩机的出口和换热器的高温侧的出口处均设有温度传感器，温度传感器和流量调节阀分别与控制器电连接。

如图2所示，一级换热器1-3的高温侧的进口与一级压缩机1的出口连接，一级换热器1-3高温侧的出口分别与设有一级放空阀1-1的放空管和设有一级排气阀1-2的排气管连接；二级换热器2-3的高温侧的进口与二级压缩机2的出口连接，二级换热器2-3的高温侧的出口分别与设有二级放空阀2-1的放空管和设有二级排气阀2-2的排气管连接；三级换热器3-3的高温侧的进口与三级压缩机3的出口连接，三级换热器3-3的高温侧的出口分别与设有三级放空阀3-1的放空管和设有送气阀3-2的排气管连接。

由此，在各级压缩机启动过程中，当一级换热器1-3的排气温度大于指定温度时，控制器便可控制与一级换热器1-3连接的流量调节阀增大开度，从而就可增大流入一级换热器1-3低温侧的冷却液流量，进而就可降低流入二级压缩机2中的压缩空气的温度。同理，二级换热器2-3和三级换热器3-3也是采用上述方法控制，此处不再赘述。可见，当各级压缩机启动后，控制器就可根据各个换热器的排气温度调整冷却液的进液流量，从而控制下级压缩机的进气温度稳定。

当各级压缩机正常运行后，一级放空阀1-1、二级放空阀2-1和三级放空阀3-1均关闭，大气中空气便可依次通过一级压缩机1、一级换热器1-3、一级排气阀1-2、二级压缩机2、二级换热器2-3、二级排气阀2-2、三级压缩机3、三级换热器3-3和送气阀3-2被逐级增压、冷却直至进入储气室。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。