[发明专利]一种冷、热、电三联产压缩空气储能系统及其控制方法

权利要求书

1.一种冷、热、电三联产压缩空气储能系统，其特征在于，包括：空气压缩机(1)、第一换热器(2)、高压储气罐(3)、涡流管(4)、制冷换热器(5)、制热换热器(6)、有机工质蒸发器(7)、储冷罐(8)和储热罐(9)；

所述空气压缩机(1)的进口管路上设置有第一控制阀(13)；

所述空气压缩机(1)的出口经所述第一换热器(2)的第一流道与所述高压储气罐(3)的进口相连通；所述高压储气罐(3)的出口经第二控制阀(14)与所述涡流管(4)的高压工质进口(24)相连通；

所述涡流管(4)的低温工质出口(23)经所述制冷换热器(5)的第一流道与大气相连通；所述涡流管(4)的高温工质出口(22)一路依次经第五控制阀(17)、所述制热换热器(6)的第一流道与大气相连通；所述涡流管(4)的高温工质出口(22)另一路依次经第六控制阀(18)、所述有机工质蒸发器(7)的第二流道与大气相连通；

所述储热罐(9)的出口依次经第四控制阀(16)、所述有机工质蒸发器(7)的第一流道与所述储冷罐(8)的进口相连通；所述储冷罐(8)的出口依次经第二控制阀(14)、所述第一换热器(2)的第二流道与所述储热罐(9)的进口相连通；

其中，所述储冷罐(8)、所述储热罐(9)中的储能介质为饱和水或导热油；所述空气压缩机(1)的出口的压力大于等于500kPa且小于700kPa；

所述涡流管(4)包括：高压工质进口(24)、进口喷嘴(19)、涡流室(20)、锥形塞(21)、高温工质出口(22)和低温工质出口(23)；所述涡流管(4)使用时，高压空气由高压工质进口(24)进入进口喷嘴(19)，在进口喷嘴(19)中膨胀加速后延切线方向进入涡流室(20)，在涡流室(20)中形成涡流；涡流内外层流体因角速度不同造成摩擦与换热，形成外热内冷的两股气流；热气流从高温工质出口(22)排出涡流室(20)，冷气流被锥形塞(21)阻塞回流，由低温工质出口(23)排出涡流室(20)。

2.根据权利要求1所述的一种冷、热、电三联产压缩空气储能系统，其特征在于，还包括：有机工质泵(10)、有机工质透平(11)和有机工质冷凝器(12)；

所述有机工质透平(11)的出口依次经所述有机工质冷凝器(12)、所述有机工质泵(10)以及所述有机工质蒸发器(7)的第三流道与所述有机工质透平(11)的进口相连通。

3.一种权利要求1所述的冷、热、电三联产压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

初始状态下，关闭所有控制阀；

当用户处于用电低谷时，打开第一控制阀(13)和第二控制阀(14)；常温常压的空气进入空气压缩机(1)中，利用富裕电力驱动空气压缩机(1)对空气进行压缩，升压后的空气在第一换热器(2)中换热降温，将热量传递给来自储冷罐(8)中的低温储热介质，降温后的常温高压空气进入高压储气罐(3)内进行储存，升温后的储热介质被储存在储热罐(9)内；

当用户处于用电高峰时，关闭第一控制阀(13)和第二控制阀(14)，打开第三控制阀(15)和第四控制阀(16)；高压储气罐(3)内的高压空气进入涡流管(4)膨胀，并分离为冷气流、热气流；冷气流进入制冷换热器(5)内吸热升温，为用户提供冷源，升温后的空气排入大气；

当用户有供热需求时，打开第五控制阀(17)，高温空气进入制热换热器(6)放热降温，为用户提供热源；当用户没有供热需求时，关闭第五控制阀(17)、打开第六控制阀(18)，高温空气进入有机工质蒸发器(7)内，与来自储热罐(9)内的高温储热介质共同加热蒸发有机工质；降温后的空气排入大气，降温后的储热介质回到储冷罐(8)内储存。