CN114961910A - 一种串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法，所述装置***包括依次连接的空气压缩模块、储气装置、高压透平模块和第一低压透平模块；所述第一低压透平模块与第二低压透平模块并联；所述方法包括如下工作模式：储能模式、蓄热循环模式、串联发电模式、切换模式和并联发电模式，根据储气的压力状态选择串联发电模式或并联发电模式。本发明解决了储气压力变工况下透平机组偏离设计点运行效率低下的问题，同时达到了降低储气装置设计体积和储气投资的目的，适合大规模工业化推广应用。

Description

一种串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法
技术领域
本发明涉及压缩空气储能技术领域，尤其涉及一种串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法。
背景技术
电力行业正向以新能源为主体的新型电力***加速转型，新能源装机容量及在电网中的发电量占比日益攀升。为了平抑新能源发电固有的随机性、间歇性、波动性，维持电网安全和功率平滑运行，储能技术正迎来高速发展期。
压缩空气储能作为大容量、长周期、安全环保、长寿命的一种大规模长时储能技术，近年来已成为主流发展的储能技术之一，其基本过程是在电网用电负荷低谷时，多余的电力通过空气压缩机将电能转化为压缩空气的内能和部分热能，压缩空气储存于高压密封的容器或地下洞穴内；在电网用电高峰时，压缩空气驱动空气透平将内能转化为电能。当前压缩空气储能项目选址处没有地下盐矿或矿井时，压缩后的空气储存主要以高压容器或管束方式，这导致了较高的储气投资成本，如何降低储能的单位投资以及适应较大范围的变工况灵活性运行，是压缩空气储能技术转化为大规模商业应用的研究热点之一。
空气透平是压缩空气储能***关键部件之一，在储能***放电过程中，负责将储存的高压空气膨胀做功转化为电力输出，储气压力会随着放电深度不断降低，透平需要在该变工况下保持高性能才能实现较高的储能***效率。但当压缩空气的压力变化范围很大时，透平机组的进气质量流量将有几倍的变化，然而目前透平的设计通流面积固定，在大流量变动范围时透平机组很难维持高效率，低参数时很难达到满负荷发电出力。
CN102518480A公开了一种压缩空气蓄能与燃煤锅炉集成的发电***。该一体化***中锅炉***分别连接包括压缩空气蓄能***、空气透平发电***以及汽轮机发电***3个子***。将3个子***有机地连接为一体化的发电***。当处于用电低谷或电网无法消纳大量可再生能源电力时，剩余电力驱动压气机***压缩空气，并将高压空气储存于大型储气室。在用电高峰时，将高压空气释放出来，经过燃煤锅炉加热后驱动高压空气透平和低压空气透平发电，供给电网；同时给水经由低温蓄热器加热后进入燃煤锅炉产生蒸汽驱动汽轮机***发电，也供给电网调峰。
CN113202582A公开了一种压缩空气-燃气再热型联合循环发电***及方法。所述***包括压缩空气储能模块、溴化锂制冷模块、燃气发电模块、高压空气透平机发电模块、低压空气透平发电模块、空气再热器、气气换热器模块，压缩空气储能模块连接储气装置，溴化锂制冷模块连接压缩空气储能模块用于冷却压缩热，燃气发电模块的燃气涡轮机排气连接气气换热器模块加热储气装置出来的压缩空气，高压空气透平发电模块连接所述的气气换热器模块用加热后的压缩空气做功发电，高压空气透平发电模块的排气通过空气再热器连接所述低压空气透平模块做功发电，所述低压空气透平发电模块的排气***连接排放烟囱。
CN102518516A公开了一种压缩空气蓄能-煤气化发电一体化***及集成发电方法，所述一体化***包括压缩空气蓄能***，煤气化***以及透平发电***3个子***：当处于用电低谷或电网无法接纳大量可再生能源电力时，剩余电力驱动压气机压缩空气，并将高压空气储存于大型储气室；同时通过气化炉等装置产生合成煤气，储存于煤气储存室。在用电高峰时，将高压空气和煤气分别引出驱动空气膨胀透平和煤气透平发电、然后进入燃烧室中燃烧、高温燃气再进入燃气透平发电。***中，合成煤气显热、压气机间冷热通过蓄热装置储存并利用。
但是，上述***及方法在储气压力变工况下透平机组偏离设计点运行效率低下，且储气装置投资较高。
因此，开发一种可以在宽参数变工况下仍然保持高效率和高负荷能力，提高储气单元的有效利用体积，降低储气装置设计容积并减小投资的串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法，所述装置***通过把高压透平与低压透平进行串并联设计，在不同放电深度下，可实现高低压透平串联运行或多台低压透平并联分级运行的灵活方式，解决了储气压力变工况下透平机组偏离设计点运行效率低下的问题，同时达到了降低储气装置设计体积和储气投资的目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种串并联组合式压缩空气储能的装置***，所述装置***包括依次连接的空气压缩模块、储气装置、高压透平模块和第一低压透平模块；所述第一低压透平模块与第二低压透平模块并联。
本发明所述的串并联组合式压缩空气储能的装置***适用于压缩空气储能宽负荷变工况运行的透平机组***，其中空气压缩模块的作用是将电能转化为压缩空气的内能，高压透平模块、第一低压透平模块和第二低压透平模块的作用是将压缩空气的内能转化为电能输出。根据储气的压力状态选择不同的发电模式，当储气压力较高时，高压透平模块和第一低压透平模块串联运行发电；当储气压力较低时，第一低压透平模块与第二低压透平模块并联运行发电，有效提高了压缩空气的放电深度，即提高了储气装置的有效利用体积，在满足储能需求的前提下可降低储气装置的设计容积及投资。
优选地，所述空气压缩模块包括依次连接的电动机、空气压缩装置和级间冷却装置。
优选地，储冷装置、所述级间冷却装置和储热装置依次连接。
优选地，所述装置***包括至少两组依次串联设置的空气压缩模块。
优选地，所述高压透平模块包括依次连接的第一换热装置、高压透平和第一发电机。
优选地，所述第一换热装置与高压透平相连的管路上设置有第一控制阀。
优选地，所述高压透平模块与第一低压透平模块相连的管路上第二控制阀。
优选地，所述高压透平模块与第二低压透平模块相连的管路上第三控制阀。
优选地，所述第一低压透平模块包括依次连接的第二换热装置和第一低压透平。
优选地，所述第二换热装置与第一低压透平相连的管路上第四控制阀。
优选地，储热装置、所述第二换热装置和储冷装置依次连接。
优选地，所述装置***包括至少三组依次串联设置的第一低压透平模块。
优选地，最后一组第一低压透平模块还与第二发电机相连。
优选地，所述第二低压透平模块包括第二低压透平。
优选地，所述第二低压透平模块的数量至少为三组。
优选地，至少三组的第二低压透平模块各自独立地与第一低压透平并联。
本发明所述的第二低压透平与第一低压透平并联时共用第二换热装置进行换热，一定程度上可节约整体装置***的投资。
优选地，最后一组第二低压透平模块还与第三发电机相连。
优选地，所述装置***还包括空气净化装置。
优选地，所述空气净化装置与空气压缩模块相连。
第二方面，本发明还提供一种串并联组合式压缩空气储能的方法，所述方法采用第一方面所述的串并联组合式压缩空气储能的装置***进行，所述方法包括如下工作模式：储能模式、蓄热循环模式、串联发电模式、切换模式和并联发电模式。
本发明所述的串并联组合式压缩空气储能的方法实现了高压透平模块和低压透平模块的分级膨胀做功，维持了装置***的稳定运行，实现了变工况下均能达到高压透平装置和低压透平满负荷发电出力。所述的方法中各工作模式流程简单，易于调控，有利于在工程上大规模推广应用。
优选地，所述储能模式包括环境空气进入空气压缩装置变为带压气体后，进入储气装置进行存储。
优选地，所述蓄热循环模式包括储冷装置中的冷量供给级间冷却装置，将带压气体的热量存储在储热装置中；之后储热装置中的热量分别供给第一换热装置和第二换热装置使用后，将冷量收集在储冷装置中实现蓄热循环。
优选地，所述串联发电模式包括储气依次进入高压透平模块和第一低压透平模块做功，分别带动第一发电机和第二发电机发电。
优选地，所述串联发电模式中储气从第一压力点滑压到第二压力点。
优选地，所述切换模式包括串联发电模式向并联发电模式切换。
优选地，所述切换发电模式中储气从第二压力点滑压到第三压力点。
优选地，所述并联发电模式包括储气分别进入第一低压透平模块和第二低压透平模块做功，分别带动第二发电机和第三发电机发电。
优选地，所述并联发电模式中储气从第三压力点滑压到第四压力点。
本发明所述的串并联组合式压缩空气储能的方法基于分级膨胀做功原理，在储气处于第一压力状态下时，采用高低压透平串联做功发电模式，在所述储气装置中存储的气体处于第二压力状态下时，采用多台低压透平并联发电模式。一方面，实现了宽参数变工况下透平并联运行维持高效率和高负荷能力，提升了变工况运行的灵活性；另一方面，高低压透平串并联发电模式提高了储气的放电深度，提高了储气装置的有效利用体积，可以显著降低储气装置的设计容积并减小投资。
优选地，所述级间冷却装置的热侧介质为带压气体，冷侧介质为水或导热油中的任意一种。
优选地，所述储气装置包括储气罐、管束或地下洞穴中的任意一种。
本发明所述储气装置的设计容积与储能时长和功率的乘积成比例。
优选地，所述储冷装置的介质为水或导热油中的任意一种。
优选地，所述储热装置的介质为水或导热油中的任意一种。
本发明所述储热装置的介质更换仅会对不同压力状态下储气的温度造成影响。
优选地，所述带压气体第一压力P为8MPa≤P≤15MPa，例如可以是8MPa、8.5MPa、9MPa、10MPa、12MPa、14MPa、14.5MPa或15MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一压力点P1为8MPa<P1≤15MPa，例如可以是8.1MPa、9MPa、10MPa、12MPa或15MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二压力点P2为5.5MPa≤P2≤8.5MPa，例如可以是5.5MPa、6MPa、7MPa、8MPa或8.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三压力点P3比第二压力点小0.1MPa≤ΔP≤1MPa，例如可以是0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.8MPa或1MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第四压力点P4为1MPa≤P4<6MPa，例如可以是1MPa、3MPa、5MPa、5.5MPa或5.9MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述储气装置内的气体的温度为-10～50℃，例如可以是-10℃、-8℃、-5℃、0℃、10℃、20℃、30℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述串联发电模式、切换发电模式和并联发电模式的储气进透平前温度为80～320℃，例如可以是80℃、120℃、130℃、150℃、200℃、250℃、300℃、310℃或320℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下工作模式：储能模式、蓄热循环模式、串联发电模式、切换模式和并联发电模式：
所述储能模式包括环境空气进入空气压缩装置变成压力P为8MPa≤P≤15MPa、温度为常温的带压气体后，进入储气装置进行存储；
所述蓄热循环模式包括储冷装置中的冷量供给级间冷却装置，将带压气体的热量存储在储热装置中；之后储热装置中的热量分别供给第一换热装置和第二换热装置使用后，将冷量收集在储冷装置中实现蓄热循环；所述级间冷却装置的热侧介质为带压气体，冷侧介质为水或导热油中的任意一种；所述储气装置包括储气罐、管束或地下洞穴中的任意一种；所述储冷装置的介质为水或导热油中的任意一种；所述储热装置的介质为水或导热油中的任意一种；
所述串联发电模式包括储气依次进入高压透平模块和第一低压透平模块做功，分别带动第一发电机和第二发电机发电；所述串联发电模式中储气从第一压力点8MPa<P1≤15MPa滑压到第二压力点5.5MPa≤P2<8.5MPa；
所述切换模式包括串联发电模式向并联发电模式切换；所述切换发电模式中储气从第二压力点5.5MPa≤P2<8.5MPa滑压到第三压力点；所述第三压力点状态下的储气的压力P3比第二压力点小0.1MPa≤ΔP≤1MPa；
本发明所述切换模式的具体过程为：当储气装置中的压力下降至比第二压力点小0.1MPa≤ΔP≤1MPa时，减小高压透平的第一控制阀开度调节其流量，同时打开第一低压透平与第二低压透平前的第二控制阀，并打开第二低压透平进口的第三控制阀，关闭第一低压透平前的第四控制阀，增加第二低压透平的流量，当储气压力下第二低压透平满发状态时，关闭高压透平前的第一控制阀，打开第一低压透平前的第四控制阀，并启动第一低压透平，实现第一低压透平与第二低压透平的并联运行。
第一低压透平和第二低压透平分别通过透平前的阀门调节流量，此所有过程约持续5min～12min，第二低压透平从停止到再次启动过程仅需10s～30s，此过程可以让第一低压透平继续保持惯性转动对***出力运行影响小。所述并联发电模式包括储气分别进入第一低压透平模块和第二低压透平模块做功，分别带动第二发电机和第三发电机发电；所述并联发电模式中储气从第三压力点滑压到第四压力点1MPa≤P4<6MPa。
考虑到透平机组变负荷的调节能力，空气透平参数均在额定参数下运行时，高压透平的额定出力占电网需求总的额定出力的30～50％，第一低压透平与第二低压透平的额定出力占电网需求总的额定出力50％～70％。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的串并联组合式压缩空气储能的装置***提高了储气装置的有效利用体积，在满足储能需求的前提下可降低储气装置的设计容积，从而达到大幅降低储气装置工程造价的目的，提高了整体装置***的经济性；
(2)本发明提供的串并联组合式压缩空气储能的方法使得高低压透平机组能够满足***宽压力变换下变工况的运行需求，在整个放电周期维持高水平的发电效率。
附图说明
图1是实施例1提供的串并联组合式压缩空气储能的装置***的示意图。
图2是实施例1提供的串并联组合式压缩空气储能的方法中切换模式的流程图。
图中：1-空气净化装置；2-第一电动机；3-第一空气压缩装置；4-第一级间冷却装置；5-第二电动机；6-第二空气压缩装置；7-第二级间冷却装置；8-第三电动机；9-第三空气压缩装置；10-第三级间冷却装置；11-第四电动机；12-第四空气压缩装置；13-第四级间冷却装置；14-储气装置；15-储冷装置；16-储热装置；17-第一换热装置；18-高压透平；19-第一发电机；20-第一控制阀；21-第二控制阀；22-第三控制阀；23-第二换热装置a；24-第一低压透平a；25-第四控制阀；26-第二换热装置b；27-第一低压透平b；28-第二换热装置c；29-第一低压透平c；30-第二发电机；31-第二低压透平a；32-第二低压透平b；33-第二低压透平c；34-第三发电机。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
实施例1
本实施例提供一种串并联组合式压缩空气储能的装置***，其示意图如图1所示。
所述装置***包括依次连接的空气压缩模块、储气装置14、高压透平模块和第一低压透平模块；所述第一低压透平模块与第二低压透平模块并联。
所述装置***还包括空气净化装置1；所述空气净化装置1与空气压缩模块相连。
所述装置***包括四组依次串联设置的空气压缩模块，分别命名为第一空气压缩模块、第二空气压缩模块、第三空气压缩模块和第四空气压缩模块。
所述第一空气压缩模块包括依次连接的第一电动机2、第一空气压缩装置3和第一级间冷却装置4；储冷装置15、第一级间冷却装置4和储热装置16依次连接。所述第二空气压缩模块包括依次连接的第二电动机5、第二空气压缩装置6和第二级间冷却装置7；储冷装置15、第二级间冷却装置7和储热装置16依次连接。所述第三空气压缩模块包括依次连接的第三电动机8、第三空气压缩装置9和第三级间冷却装置10；储冷装置15、第三级间冷却装置10和储热装置16依次连接。所述第四空气压缩模块包括依次连接的第四电动机11、第四空气压缩装置12和第四级间冷却装置13；储冷装置15、第四级间冷却装置13和储热装置16依次连接。
所述高压透平模块包括依次连接的第一换热装置17、高压透平18和第一发电机19；所述第一换热装置17与高压透平18相连的管路上设置有第一控制阀20；所述高压透平模块与第一低压透平模块相连的管路上第二控制阀21；所述高压透平模块与第二低压透平模块相连的管路上第三控制阀22。
所述装置***包括三组依次串联设置的第一低压透平模块，分别命名为第一低压透平模块a、第一低压透平模块b和第一低压透平模块c。
第一低压透平模块a包括依次连接的第二换热装置a23和第一低压透平a24；所述第二换热装置a23与第一低压透平a24相连的管路上第四控制阀25；储热装置16、第二换热装置a23和储冷装置15依次连接；
所述第一低压透平模块b包括依次连接的第二换热装置b26和第一低压透平b27；储热装置16、第二换热装置b26和储冷装置15依次连接；所述第一低压透平模块c包括依次连接的第二换热装置c28和第一低压透平c29，储热装置16、第二换热装置c28和储冷装置15依次连接，第一低压透平c29还与第二发电机30相连。
所述第二低压透平模块的数量为三组，分别命名为第二低压透平模块a、第二低压透平模块b和第二低压透平模块c；三组第二低压透平模块各自独立地与第一低压透平并联。所述第二低压透平模块a包括第二低压透平a31；所述第二低压透平模块b包括第二低压透平b32，所述第二低压透平模块c包括第二低压透平c33，第二低压透平模块还与第三发电机34相连。
本实施例还提供一种串并联组合式压缩空气储能的方法，所述方法采用上述串并联组合式压缩空气储能的装置***进行。所述方法包括如下工作模式：储能模式、蓄热循环模式、串联发电模式、切换模式和并联发电模式：
所述储能模式包括环境空气进入空气压缩装置变成压力为10MPa的带压气体后，进入储气装置进行存储；
所述蓄热循环模式包括储冷装置中的冷量供给级间冷却装置，将带压气体的热量存储在储热装置中；之后储热装置中的热量分别供给第一换热装置和第二换热装置使用后，将冷量收集在储冷装置中实现蓄热循环；所述级间冷却装置的热侧介质为带压气体，冷侧介质为水或导热油中的任意一种；所述储气装置为储气罐；所述储冷装置的介质为导热油；所述储热装置的介质为导热油；
当所述储气装置中存储的气体处于第一压力状态下，采用串联发电模式；当所述储气装置中存储的气体处于第二压力状态下，采用并联发电模式；当所述储气装置中存储的气体处于第三压力状态下，采用切换模式；
所述串联发电模式包括储气依次进入高压透平模块和第一低压透平模块做功，分别带动第一发电机和第二发电机发电；所述串联发电模式中储气从第一压力点12Mpa滑压到第二压力点6.1MPa；
所述切换模式包括储气从串联发电模式向并联发电模式切换；所述切换发电模式中储气从第二压力点6.1MPa滑压到第三压力点；所述第三压力点状态下的储气的压力P3比第二压力点小0.1Mpa，为6.0MPa；
所述并联发电模式包括储气分别进入第一低压透平模块和第二低压透平模块做功，分别带动第二发电机和第三发电机发电；所述并联发电模式中储气从第三压力点滑压到第四压力点3MPa。
第一压力状态下储气的温度为290℃，第二压力状态下储气的温度为290℃，第三压力状态下储气的温度为290℃。
所述切换模式的流程图如图2所示。
当储气的压力下降至参数点6.1Mpa时，缓慢减小高压透平的第一控制阀的开度调节其流量，同时缓慢打开第二控制阀，并打开第三控制阀，关闭第四控制阀，缓慢增加第二低压透平模块中储气的流量，当储气的压力下第二低压透平a、第二低压透平b和第二低压透平c均为满发状态时，慢慢关闭高压透平前的第一控制阀，打开第四控制阀，并启动第一低压透平a、第一低压透平b和第一低压透平c，实现第一低压透平模块与第二低压透平模块并联运行，成功实现由串联发电模式向并联发电模式转换。
实施例2
本实施例提供一种串并联组合式压缩空气储能的装置***，所述装置***与实施例1相同。
本实施例还提供一种串并联组合式压缩空气储能的方法，所述方法除了将储热装置的介质替换为水，相应地第一压力状态下储气的温度变为180℃，第二压力状态下储气的温度变为180℃，第三压力状态下储气的温度变为180℃外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种单台透平压缩空气储能的装置***，所述装置***包括依次连接的空气净化装置、空气压缩模块、储气装置和低压透平模块。
所述装置***包括四组依次串联设置的空气压缩模块，分别命名为第一空气压缩模块、第二空气压缩模块、第三空气压缩模块和第四空气压缩模块。
所述第一空气压缩模块包括依次连接的第一电动机、第一空气压缩装置和第一级间冷却装置；储冷装置、第一级间冷却装置和储热装置依次连接。所述第二空气压缩模块包括依次连接的第二电动机、第二空气压缩装置和第二级间冷却装置；储冷装置、第二级间冷却装置和储热装置依次连接。所述第三空气压缩模块包括依次连接的第三电动机、第三空气压缩装置和第三级间冷却装置；储冷装置、第三级间冷却装置和储热装置依次连接。所述第四空气压缩模块包括依次连接的第四电动机、第四空气压缩装置和第四级间冷却装置；储冷装置、第四级间冷却装置和储热装置依次连接。
低压透平模块包括依次连接的换热装置和低压透平；储热装置、换热装置和储冷装置依次连接，低压透平与发电机相连。
对比例1中为单台低压透平全部供电上网，该低压透平的发电额定出力需要占电网需求总的额定出力的120％～140％才能适应变负荷需求。而且对比例1中的装置***的放电深度仅为60％～100％储气压力。
实施例1～2中高压透平和各个低压透平均在额定参数下运行，高压透平的额定出力占电网需求总的额定出力的30～50％，各个低压透平的额定出力占电网需求总的额定出力50％～70％。而且实施例1～2中的串并联组合式压缩空气储能的装置***的放电深度为30％～100％储气压力，放电深度提高了43％，当储气装置设计容量一定时，可以相应地将储气装置的设计容积与投资降低43％。
综上所述，本发明提供的串并联组合式压缩空气储能的装置***及方法实现压缩空气储能***满足宽压力变换下变工况的运行需求，在压缩空气大范围压力变化时，实现透平的分级膨胀做功，维持透平***稳定运行，实现变工况下均能达到满负荷发电出力，在整个放电周期维持高水平的发电效率。高低压透平串并联工作方式提高了储气装置的有效利用体积，在满足项目储能需求的前提下可降低储气装置的设计容积，从而达到大幅降低储气装置工程造价的目的。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种串并联组合式压缩空气储能的装置***，其特征在于，所述装置***包括依次连接的空气压缩模块、储气装置、高压透平模块和第一低压透平模块；所述第一低压透平模块与第二低压透平模块并联。
2.根据权利要求1所述的装置***，其特征在于，所述空气压缩模块包括依次连接的电动机、空气压缩装置和级间冷却装置；
优选地，储冷装置、所述级间冷却装置和储热装置依次连接；
优选地，所述装置***包括至少两组依次串联设置的空气压缩模块。
3.根据权利要求1或2所述的装置***，其特征在于，所述高压透平模块包括依次连接的第一换热装置、高压透平和第一发电机；
优选地，所述第一换热装置与高压透平相连的管路上设置有第一控制阀；
优选地，所述高压透平模块与第一低压透平模块相连的管路上第二控制阀；
优选地，所述高压透平模块与第二低压透平模块相连的管路上第三控制阀。
4.根据权利要求1～3任一项所述的装置***，其特征在于，所述第一低压透平模块包括依次连接的第二换热装置和第一低压透平；
优选地，所述第二换热装置与第一低压透平相连的管路上第四控制阀；
优选地，储热装置、所述第二换热装置和储冷装置依次连接；
优选地，所述装置***包括至少三组依次串联设置的第一低压透平模块；
优选地，最后一组第一低压透平模块还与第二发电机相连。
5.根据权利要求1～4任一项所述的装置***，其特征在于，所述第二低压透平模块包括第二低压透平；
优选地，所述第二低压透平模块的数量至少为三组；
优选地，至少三组的第二低压透平模块各自独立地与第一低压透平并联；
优选地，最后一组第二低压透平模块还与第三发电机相连。
6.根据权利要求1～5任一项所述的装置***，其特征在于，所述装置***还包括空气净化装置；
优选地，所述空气净化装置与空气压缩模块相连。
7.一种串并联组合式压缩空气储能的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～6任一项所述的串并联组合式压缩空气储能的装置***进行，所述方法包括如下工作模式：储能模式、蓄热循环模式、串联发电模式、切换模式和并联发电模式。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述储能模式包括环境空气进入空气压缩装置变为带压气体后，进入储气装置进行存储；
优选地，所述蓄热循环模式包括储冷装置中的冷量供给级间冷却装置，将带压气体的热量存储在储热装置中；之后储热装置中的热量分别供给第一换热装置和第二换热装置使用后，将冷量收集在储冷装置中实现蓄热循环。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述串联发电模式包括储气依次进入高压透平模块和第一低压透平模块做功，分别带动第一发电机和第二发电机发电；
优选地，所述串联发电模式中储气从第一压力点滑压到第二压力点；
优选地，所述切换模式包括串联发电模式向并联发电模式切换；
优选地，所述切换发电模式中储气从第二压力点滑压到第三压力点；
优选地，所述并联发电模式包括储气分别进入第一低压透平模块和第二低压透平模块做功，分别带动第二发电机和第三发电机发电；
优选地，所述并联发电模式中储气从第三压力点滑压到第四压力点。
10.根据权利要求7～9任一项所述的方法，其特征在于，所述级间冷却装置的热侧介质为带压气体，冷侧介质为水或导热油中的任意一种；
优选地，所述储气装置包括储气罐、管束或地下洞穴中的任意一种；
优选地，所述储冷装置的介质为水或导热油中的任意一种；
优选地，所述储热装置的介质为水或导热油中的任意一种；
优选地，所述带压气体的压力P为8MPa≤P≤15MPa；
优选地，所述第一压力点P1为8MPa<P1≤15MPa；
优选地，所述第二压力点P2为5.5MPa≤P2<8.5MPa；
优选地，所述第三压力点P3比第二压力点小0.1MPa≤ΔP≤1MPa；
优选地，所述第四压力点P4为1MPa≤P4<6MPa。
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