一种压缩气体储能透平系统及启动及运行方法与流程

1.本发明涉及压缩气体储能领域，具体涉及一种压缩气体储能透平系统及启动及运行方法。


背景技术：

2.目前能源产业正在发生巨大变革，大力发展可再生能源已成为一致性的战略选择。与此同时，可再生能源发电的随机性、波动性和间歇性将给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。储能技术在电网调峰、调频、负荷跟踪等多种应用场景将发挥重要作用，既能有效解决可再生能源大规模接入的问题，又能缓解电力供需的时间及区域不均衡问题。大容量、长时间的压缩气体储能技术，将成为构建新型电力系统的关键支撑之一。
3.大规模物理储能中，目前迅猛发展的绝热压缩气体储能技术（aa-caes）是将富余的电量转化成被压缩气体的压力势能与热量并分别存储，在电力需求高峰时段将存储的热量返还给低温压缩气体，然后驱动透平做功。
4.绝热压缩气体储能技术虽已有部分项目实施，但仍停留在试验示范阶段。在已实施的项目中暴露出一些亟待解决的技术问题，对绝热压缩气体储能机组满足快速启动有不利影响，需通过合理的技术手段予以解决，使得该项技术能够更为成熟、完善，切实满足电网的实际需求。
5.其中，由于绝热压缩气体储能技术（aa-caes）采用了非补燃的方式，系统热量完全来源于压缩热，且由于系统中压缩机排气温度及储热介质许用温度的限制，导致透平进口温度通常较低。在冷态快速启动初期，当储热系统未能将压缩气体加热至所需温度时，而透平进气量快速增加，尤其是透平高压缸进排气压比接近设计值时，将出现透平高压缸排出端温度低于转子脆性转变温度的情况，严重影响了机组运行安全。采用了氦气、氨气、二氧化碳或其它工质的绝热压缩储能工艺流程中的透平，在冷态快速启动过程中也存在类似的问题。补燃式压缩空气储能系统，由于冷态启动时燃烧室的温度上升速率通常受限制，透平进气温度在快速启动初期同样低于设计值，当透平进排气的设计压比上升较快时，其排气温度也会出现低于转子脆性转变温度的情况，致使冷态启动的时间达不到快速启动的要求。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种压缩气体储能透平系统及启动及运行方法，以解决该类透平冷态快速启动过程中各缸（尤其是透平高压缸）排气温度低于转子脆性转变温度的问题，也可用于解决补然式压缩空气储能系统的类似问题，本发明还可使压缩气体储能用透平具备调相运行及深度滑压时提高机组功率的能力。
7.为此，本发明提出了一种压缩气体储能透平系统，包括主气管路和一级旁路；所述主气管路依次连通储热系统过热器、高压调节阀和透平高压缸的进气口，所述主气管路上还连接具有一级旁路阀的一级旁路，所述透平高压缸的第一排气管路上设有高排逆止阀，
所述高排逆止阀后的第一排气管路与所述一级旁路汇合后再经过储热系统再热器连接至透平中压缸，透平中压缸输出端连接有透平低压缸，透平低压缸与发电机连接。
8.在启动冲转过程中，所述高压调节阀关闭或在小开度（透平高压缸预热状态）时，所述主气管路中压缩气体经所述储热系统过热器加热、所述一级旁路阀节流降压后，通过所述一级旁路进入所述储热系统再热器再次进行加热；经所述储热系统再热器再次加热的压缩气体流向所述透平中压缸和所述透平低压缸，驱动所述发电机。
9.进一步，所述透平中压缸输入端前侧设有中压调节阀，所述储热系统再热器与所述透平中压缸之间的管路上还设有二级旁路，所述二级旁路上连接有排空阀ⅱ。
10.进一步，所述透平高压缸的排气端连接有排空阀ⅰ及附属管道。
11.进一步，所述二级旁路还与第一气体回收装置连通。
12.进一步，所述储热系统过热器之前的所述主气管路与所述透平高压缸进口之间还设有冷却旁路。
13.进一步，所述冷却旁路上设有辅助调节阀。
14.进一步，所述透平低压缸的排气端连接有第二排气管路或第二气体回收装置及附属管道。
15.进一步，所述压缩气体储能透平系统为补燃式压缩空气储能系统，所述储热系统过热器替换为补燃系统过热器，所述储热系统再热器替换为补燃系统再热器。
16.进一步，还包括截止阀ⅰ、截止阀ⅱ和进气切换阀；其中，所述截止阀ⅱ设置在所述二级旁路与所述第一气体回收装置之间，所述截止阀ⅰ的第一端连接在所述透平高压缸的排气端与所述排空阀ⅰ之间，所述截止阀ⅰ的第二端连接在所述截止阀ⅱ与所述第一气体回收装置之间，所述进气切换阀的第一端与储气空间接口连通，所述进气切换阀的第二端与所述储热系统再热器的进气口、所述高排逆止阀后的透平高压缸的第一排气管路连通。
17.本发明还提出了一种压缩气体储能透平系统的启动及运行方法，包括以下步骤：控制高压调节阀微开或关闭（透平高压缸预暖），通过中压调节阀控制启动初期的升速率及升负荷率；压缩气体流经储热系统过热器并从一级旁路流过储热系统再热器，两次加热后通过中压调节阀进入中压缸，进气温度明显提高，并随着负荷的增加透平中压缸、透平低压缸进出口压比逐渐上升，该过程中，透平高压缸处于预暖状态或鼓风升温状态，在透平高压缸进气做功前，储热系统过热器也已投运一段时间，过热器设备及系统管路温度已逐步升高，已能够将来自储气空间压缩气体加热至最低限制值之上，且透平高压缸、高压转子等通过鼓风及预暖加热后已处于较高温度，压缩气体除膨胀做功降温外不会在与各部件的换热过程中被过度冷却；当透平高压缸排气端温度高于设定温度时，若需在当前负荷下下持续运行，则开启排空阀ⅰ减缓透平高压缸的鼓风升温速率；当排空阀ⅰ全开仍不能减缓透平高压缸升温速率时，打开辅助调节阀将低温冷却气体通入透平高压缸用于带走鼓风热量；当判定主气管路中压缩气体温度达到设定值时，高压调节阀与中压调节阀进行控制切换，逐渐开启高压调节阀，透平高压缸负荷上升，透平升至满负荷；在调相模式运行时，打开辅助调节阀将低温冷却气体通入透平高压缸用于带走鼓
风热量，关闭储热系统再热器的储热介质侧管路调节阀，不被加热的压缩气体进入透平中压缸、透平低压缸带走鼓风热量；储热系统过热器及储热系统再热器需单独预暖时，透平高压调节阀及中压调节阀关闭，透平不进气；此时可通过一级旁路及二级旁路将压缩气体排走。
18.进一步，还包括以下步骤：运行一定时间后，储气腔室压力降低，机组需在深度滑压模式运行时，开启进气切换阀，流经储气空间接口的压缩气体分别通过储热系统过热器、储热系统再热器，进入透平高压缸与透平中压缸、透平低压缸；压缩气体储能透平系统由透平高压缸、透平中压缸、透平低压缸串联运行模式转入透平高压缸与透平中压缸、透平低压缸并联运行模式。
19.本发明的有益效果：1、本发明的压缩气体储能透平系统，通过在透平高压缸的第一排气管路上设置高排逆止阀及设置了可旁通透平高压缸的一级旁路，在启动初期，当储热系统过热器不能将主气管路压缩气体加热至限制温度以上时，透平高压缸可进少量预暖气或不进气。由于气体物性的原因，经一级旁路阀节流后的压缩气体温降很小，且经过储热系统再热器的二次加热后再进入中、低压缸，可满足进气温度的限制要求，确保中、低压缸排气温度高于其转子脆性转变温度；此时通过中压调节阀控制启动初期的升速率及升负荷率，同时二级旁路参与调节流量平衡。该阶段透平高压缸及其转子通过鼓风及预暖加热，在高压调节阀与中压调节阀进行负荷切换控制（透平高压缸带负荷）前温度已升高；避免了现有冷态快速启动模式下，因主气温度低、气缸及转子温度低，且流量快速增加、通流比随之增加（尤其是高压缸进排气压比较大时）而造成的气缸排气温度低于其转子脆性转变温度的情况。另一方面，在透平高压缸带负荷前，储热系统过热器已经运行了一段时间，已可将主气管路的压缩气体加热至进气温度最低限值以上，此时机组由高压调节阀与中压调节阀完成控制切换，透平高压缸进气做功，机组可持续升负荷。本发明的压缩气体储能透平系统及启动运行方法可有效解决压透平发电机组在冷态快速启动时各缸排气温度低于转子脆性转变温度的问题。
20.2、本发明由于设置有冷却旁路，该系统还可在储能透平及其发电机组在调相机模式运行时防止透平鼓风超温，使机组具备了调相模式的运行条件；单独设置冷却旁路及其辅助调节阀，有利于进入透平冷却流量的控制。
21.3、通过设置进气切换阀及其管路，且透平高压缸的第一排气管路与第一气体回收装置相连，机组具备了由透平高压缸、透平中压缸、透平低压缸串联运行模式转入并联运行的功能，提升了深度滑压运行的能力，与各气缸串联的常规模式相比，在储气压力降低的情况下机组总输出功率和效率更高。
22.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。本发明系统所涉及的功能与配置可根据实际需求进行选择及调整。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明的压缩气体储能透平系统的结构示意图；图2为本发明的压缩气体储能透平系统的启动及运行方法流程示意图。
24.附图标记说明：1、储热系统过热器；2、一级旁路阀；3、高压调节阀；4、透平高压缸；5、高排逆止阀；6、排空阀ⅰ；7、储热系统再热器；8、中压调节阀；9、透平中压缸；10、排空阀ⅱ；11、透平低压缸；12、辅助调节阀；13、储气空间接口；14、冷却旁路；15、第一排气管路；16、二级旁路；17、气体回收装置；18、发电机；19、第二排气管路；20、截止阀ⅰ；21、截止阀ⅱ；22、进气切换阀。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.本专利提供了一种压缩气体储能透平启动及运行方法，在压缩气体储能透平冷态快速启动时，通常要求在保证机组安全性的基础上（除首次启动外）透平启动至带满负荷的时间不超过10min。在冷态快速启动时，系统设备及管道均有一个从冷态升温的过程，启动初期储热系统并不能将压缩气体加热至额定温度或高于其最低限制值，而此时进入透平的流量快速接近额定流量，透平高压缸的进排气压比、温降水平亦接近额定值，主气温度过低时将导致透平高压缸排出端温度低于转子脆性转变温度的情况发生。本发明专利通过合理的系统，能够解决该问题。
27.如图1所示，本发明的压缩气体储能透平系统，包括主气管路、一级旁路、二级旁路、排气管路等，主气管路入口端通过储气空间接口13与储气空间连通，其中，主气管路依次连通储热系统过热器1、高压调节阀3和透平高压缸4的进气口，主气管路上还连接具有一级旁路阀2的一级旁路，透平高压缸4的第一排气管路15上设有高排逆止阀5，高排逆止阀5后的第一排气管路15与一级旁路汇合后再经过储热系统再热器7连接至透平中压缸9，透平中压缸9输出端连接有透平低压缸11，而透平低压缸11与发电机18连接。透平低压缸11的排气端连接有第二排气管路19和第二气体回收装置17。
28.储热系统再热器7与透平中压缸9之间的管路上还设有二级旁路16，二级旁路16还与排空阀ⅱ10和第一气体回收装置17连接。
29.启动冲转过程中，高压调节阀3关闭或在小开度状态下，主气管路中压缩气体经储热系统过热器1加热、一级旁路阀2节流降压后，通过一级旁路进入储热系统再热器7再次进行加热；经储热系统再热器7再次加热的压缩气体流向透平中压缸9和透平低压缸11，驱动发电机18。
30.具体地，进入透平前的主气管路上连接设有一级旁路阀2的一级旁路，主气管路可通过高压调节阀3（关闭或微开）及一级旁路（开启）旁通透平高压缸4，透平高压缸4的第一排气管路15上设有带辅助关闭功能的高排逆止阀5，主气管路中压缩气体温度未达到设定值时，当高压调节阀3关闭或在微小开度状态下，从储热系统过热器1出来的主气经一级旁路阀2节流降压后（由气体物性可知，节流温降很小）通过一级旁路进入储热系统再热器7再次进行加热，除少量的预暖气外，此时主气管路的压缩气体不流经透平高压缸4（旁通）；经储热系统再热器7再次加热的压缩气体流向透平中压缸9和透平低压缸11，或通
过带有排空阀ⅱ10的二级旁路16排空或排入第一气体回收装置17，此时由中压调节阀8控制进入透平中压缸9及透平低压缸11的进气流量，进而控制机组的升速率及升负荷率，此时透平高压缸4处于鼓风加热状态；冷态冲转初期，透平高压缸4需预暖时，高压调节阀3微开，经储热系统过热器1初步加热的少量预热压缩气体进入透平高压缸4，透平高压缸4的排气端连接有排空阀ⅰ6及附属管道，该过程中通过预热气体携带热量及鼓风效应加热透平高压缸4，并根据透平高压缸4上的温度测点确定高压调节阀3及排空阀ⅰ6的启闭状态，借以控制气缸及转子的温升率；不需预暖透平高压缸4时（依据缸壁温度测点进行判断），高压调节阀3关闭，仅依靠高压转子的鼓风热量进行加热升温；储热系统过热器1之前的主气管路与透平高压缸4进口之间还设有冷却旁路14，冷却旁路14的第一端与储热系统过热器1之前的主气管路连通，冷却旁路14的第二端连接在高压调节阀3和透平高压缸4的进气口之间。冷却旁路14旁通了储热系统过热器1，用于透平在启动过程或透平发电机组调相运行时，控制进入透平的冷却气体流量，避免因鼓风造成各气缸的超温，辅助调节阀12选型满足冷却流量的精确调节需求。
31.本发明的压缩气体储能透平系统也适用于补燃式压缩气体储能透平系统，尤其是在冷态快速启动初期，受限于设备特性限制补燃系统不能在将主气管路的压缩气体加热至温度限定值以上时，同样会出现各气缸（尤其是透平高压缸4）排气低于其转子脆性转变温度的情况。
32.对应地，储热系统过热器1替换为补燃系统（如锅炉）过热器，储热系统再热器7替换为补燃系统（如锅炉）再热器。
33.进一步的，压缩气体储能透平系统还包括截止阀ⅰ20、截止阀ⅱ21和进气切换阀22，截止阀ⅱ21设置在二级旁路16与第一气体回收装置17之间，截止阀ⅰ20的第一端连接在透平高压缸4的排气端与排空阀ⅰ6之间，截止阀ⅰ20的第二端连接在截止阀ⅱ21与第一气体回收装置17之间，进气切换阀22的第一端与储气空间接口13连通，进气切换阀22的第二端与储热系统再热器7的进气口、一级旁路和透平高压缸4的第一排气管路15连接。
34.通过设置进气切换阀22及其附属管路，且透平高压缸4的第一排气管路15与第一气体回收装置17相连，压缩气体储能透平系统具备了由透平高压缸4、透平中压缸9、透平低压缸11串联运行模式转入并联运行的功能。具体地，深度滑压运行时，进气切换阀22开启，运行一段时间后压力降低的压缩气体可分别通过储热系统过热器1、储热系统再热器7进入透平高压缸4及透平中压缸9、透平低压缸11；压缩气体储能透平系统由透平高压缸4、透平中压缸9、透平低压缸11串联运行模式转入透平高压缸4与透平中压缸9、透平低压缸11并联运行的模式相当于增加了机组的通流面积，进气量相应增加，与各气缸串联模式相比，在深度滑压模式下机组总输出功率和效率更高。
35.下面结合附图简述本发明的压缩气体储能透平系统的工作原理。
36.对照现有的压缩空气储能及其现有系统方案，某已投运的压缩空气储能透平发电机组为例，冷态快速启动要求10~8分钟带满额定负荷（60mw），储热介质为导热油（储热温度＞310℃）。该项目配套的透平为单轴、一次中间再热型式，主气压力~10mpa，主气温度~290℃，高压转子采用30cr2ni4mov，其脆性转变温度≤-7℃，额定工况透平高压缸4排出端温度约47℃。启动冲转开始时透平进气流量约30t/h，透平高压缸4进排气压比较小，故压缩气体
温降也较小，排气温度尚未低于转子脆性转变温度；但由于快速启动要求，当负荷快速上升，主气流量高于一定值后（约50%），当主气温度≯255℃（储热系统尚不能将压缩空气加热至该限制值之上），则透平高压缸4排出端温度将低于转子脆性转变温度-7℃，影响机组安全运行。现有的压缩空气储能透平在冷态快速启动时，当主气温度不能达到相应要求，转子脆性转变温度（如≤-7℃，标准要求）时均采取延长启动时间的方式，待主气温度升高后透平继续升负荷，未能达到冷态快速启动要求10~8分钟带满额定负荷的目标。
37.如图2所示，本发明实施例还提供一种压缩气体储能透平系统的启动及运行方法，包括以下步骤：s1、控制高压调节阀3微开或关闭，通过中压调节阀8控制启动初期的升速率及升负荷率；压缩气体流经储热系统过热器1并从一级旁路流过储热系统再热器7，两次加热后通过中压调节阀8进入中压缸，并随着负荷的增加透平中压缸9、透平低压缸11进出口压比逐渐上升，透平高压缸4处于预暖状态。
38.s2、当透平高压缸4排气端温度高于设定温度时，若需在当前负荷下持续运行，则开启排空阀ⅰ6减缓透平高压缸4的鼓风升温速率。
39.s3、当排空阀ⅰ6全开仍不能减缓透平高压缸4升温速率时，打开辅助调节阀12将低温冷却气体通入透平高压缸4用于带走鼓风热量。
40.s4、当判定主气管路中压缩气体温度达到设定值时，高压调节阀3与中压调节阀8进行控制切换，逐渐开启高压调节阀3，透平高压缸4负荷上升，透平逐步升至满负荷。
41.s5、在调相模式运行时，打开辅助调节阀12将低温冷却气体直接通入透平高压缸4用于带走鼓风热量，关闭储热系统再热器7的储热介质管路调节阀，不被加热的压缩气体进入透平中压缸9、透平低压缸11带走鼓风热量。
42.s6、运行一定时间后，储气腔室压力降低，机组需在深度滑压模式运行时，开启进气切换阀22，流经储气空间接口13的压缩气体可分别通过储热系统过热器1、储热系统再热器7同时进入透平高压缸4，以及透平中压缸9、透平低压缸11；压缩气体储能透平系统由透平高压缸4、透平中压缸9、透平低压缸11串联运行模式转入透平高压缸4与透平中压缸9、透平低压缸11并联运行的模式。
43.采用本次申请所述系统及方法进行冷态快速启动时，高压调节阀3微开（透平高压缸4需预暖时）或关闭，通过中压调节阀8控制启动初期的升速率及升负荷率。压缩气体流经储热系统过热器1并从一级旁路流过储热系统再热器7，两次加热后通过中压调节阀8进入透平中压缸9，并随着负荷的增加透平中压缸9、透平低压缸11进出口压比逐渐上升，同时进入透平中压缸9、透平低压缸11的压缩气体温度也逐步上升，透平高压缸4在转子的鼓风效应下持续升温或在高压调节阀3微开状态下通过进气进行预暖。
44.此时，储热系统过热器1加热后的压缩气体经一级旁路阀2节流降压后通过一级旁路进入储热系统再热器7再次进行加热，中压调节阀8控制进入透平中压缸9、透平低压缸11的进气量进而控制升负荷率，高排逆止阀5关闭，透平高压缸4处于预暖或鼓风升温状态。
45.经过储热系统过热器1及储热系统再热器7两次加热后的压缩气体温度较高，由于透平排气压力恒定，启动过程中随着负荷的增加透平中压缸9、透平低压缸11压比虽逐渐上升，但压缩气体在透平中压缸9、透平低压缸11中的温降已不会导致排气温度低于转子脆性转变温度。
46.当功率接近设定值时（例如，40%~50%额定功率）主气管路的压缩气体温度经储热系统再热器7加热后高于最低限制温度（基本接近额定值），且透平高压缸4及转子经过了鼓风加热或预暖，透平高压缸4排出端温度高于设定温度（脆性转变温度+裕量）时，已具备高压调节阀3与中压调节阀8完成控制切换的条件，高压调节阀3逐渐开启，透平高压缸4进气做功，直至透平带满负荷，其中，设定温度=fatt（高压转子脆性转变温度）+δt（裕量），例如，设定温度为30℃；当透平高压缸4排气端温度高于设定温度时，若需在当前负荷下持续运行，则开启排空阀ⅰ6减缓透平高压缸4的鼓风升温速率。当排空阀ⅰ6全开仍不能减缓透平高压缸4升温速率时，则打开辅助调节阀12将低温冷却气体通入透平高压缸4用于带走鼓风热量。排空阀ⅱ10用于在出现主气流量大于透平中压缸9所需时，将多余气体排空，或导入第一气体回收装置17。
47.当带透平发电机组在调相模式运行时，透平在发电机18倒拖下易鼓风超温，此时通过开启辅助调节阀12将低温冷却气体直接通入透平高压缸4用于带走鼓风热量，可控制透平通流内各部件不超温，此时储热系统再热器7不需储热介质加热，关闭储热系统再热器7的储热介质侧管路调节阀，不被加热的压缩气体进入透平中压缸9、透平低压缸11带走鼓风热量。
48.运行一定时间后，储气腔室压力降低，机组需在深度滑压模式运行时，开启进气切换阀22，流经储气空间接口13的压缩气体可分别通过储热系统过热器1、储热系统再热器7同时进入透平高压缸4，以及透平中压缸9、透平低压缸11；压缩气体储能透平系统由透平高压缸4、透平中压缸9、透平低压缸11串联运行模式转入透平高压缸4与透平中压缸9、透平低压缸11并联运行的模式。
49.某在研制60mw压缩空气储能系统，透平设计时适当提高各通流部件强度，系统设置了进气切换阀22、气体回收装置17等附属管路，该机组具备了由透平高压缸4、透平中压缸9、透平低压缸11由串联运行模式转入透平高压缸4与透平中压缸9、透平低压缸11并联运行的功能，深度滑压运行时相同进气条件下，由于通流面积增加了32%，功率也相应增加。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种压缩气体储能透平系统，其特征在于，包括主气管路和一级旁路；所述主气管路上依次连通储热系统过热器（1）、高压调节阀（3）和透平高压缸（4）的进气口，所述主气管路上还连接具有一级旁路阀（2）的一级旁路，所述透平高压缸（4）的第一排气管路（15）上设有高排逆止阀（5），所述高排逆止阀（5）后的第一排气管路（15）与所述一级旁路汇合后再经过储热系统再热器（7）连接至透平中压缸（9），所述透平中压缸（9）输出端连接有透平低压缸（11），所述透平低压缸（11）与发电机（18）连接；在启动冲转过程中，所述高压调节阀（3）关闭或在小开度时，所述主气管路中压缩气体经所述储热系统过热器（1）加热、所述一级旁路阀（2）节流降压后，通过所述一级旁路进入所述储热系统再热器（7）再次进行加热；经所述储热系统再热器（7）再次加热的压缩气体流向所述透平中压缸（9）和所述透平低压缸（11），驱动所述发电机（18）。2.根据权利要求1所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述透平中压缸（9）输入端前侧设有中压调节阀（8），所述储热系统再热器（7）与所述透平中压缸（9）之间的管路上还设有二级旁路（16），所述二级旁路（16）上连接有排空阀ⅱ（10）。3.根据权利要求2所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述透平高压缸（4）的排气端连接有排空阀ⅰ（6）及附属管道。4.根据权利要求3所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述二级旁路（16）还与第一气体回收装置连通。5.根据权利要求4所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述储热系统过热器（1）之前的所述主气管路与所述透平高压缸（4）进口之间还设有冷却旁路（14）。6.根据权利要求5所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述冷却旁路（14）上设有辅助调节阀（12）。7.根据权利要求1所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述透平低压缸（11）的排气端连接有第二排气管路（19）和第二气体回收装置。8.根据权利要求1所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，所述压缩气体储能透平系统为补燃式压缩空气储能系统，所述储热系统过热器（1）替换为补燃系统过热器，所述储热系统再热器（7）替换为补燃系统再热器。9.根据权利要求5所述的压缩气体储能透平系统，其特征在于，还包括截止阀ⅰ（20）、截止阀ⅱ（21）和进气切换阀（22）；其中，所述截止阀ⅱ（21）设置在所述二级旁路（16）与所述第一气体回收装置之间，所述截止阀ⅰ（20）的第一端连接在所述透平高压缸（4）的排气端与所述排空阀ⅰ（6）之间，所述截止阀ⅰ（20）的第二端连接在所述截止阀ⅱ（21）与所述第一气体回收装置之间，所述进气切换阀（22）的第一端与储气空间接口（13）连接，所述进气切换阀（22）的第二端与所述储热系统再热器（7）的进气口、所述一级旁路和所述透平高压缸（4）的第一排气管路（15）连接。10.一种压缩气体储能透平系统的启动及运行方法，其特征在于，包括以下步骤：控制高压调节阀（3）微开或关闭，通过中压调节阀（8）控制启动初期的升速率及升负荷率；压缩气体流经储热系统过热器（1）并从一级旁路流过储热系统再热器（7），两次加热后通过中压调节阀（8）进入中压缸，并随着负荷的增加透平中压缸（9）、透平低压缸（11）进出口压比逐渐上升，同时进入气缸的压缩气体温度也逐步上升，透平高压缸（4）在转子的鼓风效应下持续升温或在高压调节阀（3）微开状态下通过进气进行预暖；
当透平高压缸（4）排气端温度高于设定温度时，若需持续运行，则开启排空阀ⅰ（6）减缓透平高压缸（4）的鼓风升温速率；当排空阀ⅰ（6）全开仍不能减缓透平高压缸（4）升温速率时，打开辅助调节阀（12）将低温冷却气体通入透平高压缸（4）用于带走鼓风热量；当判定主气管路中压缩气体温度达到设定值时，高压调节阀（3）与中压调节阀（8）进行控制切换，逐渐开启高压调节阀（3），透平高压缸（4）负荷上升，透平逐步升至满负荷；在调相模式运行时，打开辅助调节阀（12）将低温冷却气体直接通入透平高压缸（4）用于带走鼓风热量，关闭储热系统再热器（7）的储热介质侧管路调节阀，不被加热的压缩气体进入透平中压缸（9）、透平低压缸（11）带走鼓风热量。11.根据权利要求10所述的压缩气体储能透平系统的启动及运行方法，其特征在于，还包括以下步骤：运行一定时间后，储气腔室压力降低，机组需在深度滑压模式运行时，开启进气切换阀（22），流经储气空间接口（13）的压缩气体分别通过储热系统过热器（1）、储热系统再热器（7）同时进入透平高压缸（4）与透平中压缸（9）、透平低压缸（11）；压缩气体储能透平系统由透平高压缸（4）、透平中压缸（9）、透平低压缸（11）串联运行模式转入透平高压缸（4）与透平中压缸（9）、透平低压缸（11）并联运行的模式。

技术总结
本发明公开了一种压缩气体储能透平系统及启动及运行方法，其中，透平系统包括主气管路和一级旁路；主气管路上设有储热系统过热器、高压调节阀和透平高压缸，主气管路上还连接具有一级旁路阀的一级旁路，透平高压缸的第一排气管路上设有高排逆止阀，第一排气管路与一级旁路汇合后再经过储热系统再热器连接至透平中压缸，透平中压缸输出端连接有透平低压缸。储热系统再热器与中压缸之间的管路上连接有二级旁路。本发明有效解决压缩气体储能透平发电机组在冷态快速启动时各缸排气温度低于转子脆性转变温度的问题。本发明可在储能透平及其发电机组在调相模式运行时防止透平鼓风超温，具备了调相运行功能。本发明的透平系统还具备运行模式切换功能。还具备运行模式切换功能。还具备运行模式切换功能。


技术研发人员：罗方 杨志 翟璇 王鑫 王高亮 范小平 赵先波 覃小文 张文挺 范立华 王娟丽 王松 靳亚峰 唐军 顾龙轩 任利莲 刘怡婷
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/7/4