本发明专利技术属于电力储能技术领域，特别涉及一种风力发电与海水压缩空气储能装置及方法。所述装置包括：风电场1分别与压气机变压器2和电网相连，压气机变压器2与压气机系统3、冷却换热器4、海底储气室5、控制器12、预热器6和燃烧室7依次串联，燃烧室7分别与燃料罐8和燃气透平9相连，燃气透平9连接发动机10，发动机10与电网相连，控制器12与海底储气室5相连接，控制气体释放量。所述方法为利用固定在海底的海底储气室5，利用海水的压强压缩空气，同时利用低温的海水冷却绝热压缩气体，节约了陆地空间，有效提高了压缩效率，减少能源耗散。
【技术实现步骤摘要】
一种风电与海水压缩空气储能一体化装置及方法
本专利技术属于电力储能
，特别涉及一种风力发电与海水压缩空气储能装置及方法。
技术介绍
风能是清洁的可再生能源，发电成本在逐年降低，竞争力也在提高。我国风能资源丰富，且风电技术逐渐成熟。我国陆上风电装机容量已经成为全球第一。根据国家规划，未来风电将是我国重点发展的可再生能源发电方式，其发展规模与速度，将直接关系到我国节能减排战略和国家关于调整和优化能源结构，提高可再生能源比例的目标。然而，在风电快速发展中，暴露出间歇性和稳定性的问题。在电网的高负荷需求时期，风电无法满足电网所需，在低负荷时期，却可能发出大量电网难以消纳的功率。因此，大规模依赖风电的电网可能会产生安全性和稳定性问题，大规模风电送出消纳的矛盾日益突出，“弃风”的问题相当严重，造成风能资源浪费。为了减少风电的不稳定性，平抑功率波动，电力蓄能是关键方法。通过储能装置可以极大地避免以上缺点，目前，对于电能存储的技术有两大类，物理方法和化学方法，但是都比较困难而且昂贵。压缩空气储能是一种公认的有潜力的大规模储能方式，它的储能成本较低，对环境的污染很小。传统压缩空气储能系统中，在电网的低负荷时期，一部分电能用来驱动空气压缩机，压缩的空气储存在特定的空间。然后，在用电高峰时期，压缩的高压气体被释放起来，经过膨胀驱动透平发电。压缩空气蓄能系统要使用气体燃料，通常是天然气，与在压缩空气中燃烧以提高压缩空气的温度，从而提高系统的效率。但是现有的利用空穴压缩空气储能对安装位置有要求，压缩储气罐占地面积大，成本高，在压缩过程中不容易散热，而且风电场还有间歇性和稳定性的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种风力发电与海水压缩空气储能装置及方法，所述装置包括：风电场1分别与压气机变压器2和电网相连，压气机变压器2与压气机系统3、冷却换热器4、海底储气室5、控制器12、预热器6和燃烧室7依次串联，燃烧室7分别与燃料罐8和燃气透平9相连，燃气透平9连接发动机10，发动机10与电网相连，控制器12分别与海底储气室5和预热器6相连接，控制气体释放量。所述海底储气室5固定在海底11。燃气透平9与发电机10同轴相连。冷却换热器4是利用海水进行冷却换热的。海底储气室5至少有一个。一种基于所述的风电与海水压缩空气储能一体化装置的工作方法，包括4个步骤：步骤1：风电场1发出风电，当电网能消纳时供用户使用；步骤2：风电场1发出风电，当电网无法消纳时，将风电场1发出的多余电能输送给压气机变压器2，绝热压缩过程产生的热量经过在海水中的低温海水的冷却吸收，冷却后的压缩空气储存在海底储气室5中；步骤3：高压的压缩气体从储气室5中释放出来，通过控制器12，调节气体释放，然后经过预热器6，温度升高，与燃料罐8中的燃料混合进入燃烧室7，燃烧室7产生高温高压的燃气推动燃气透平9做功，与燃气透平9同轴的发电机10发出电能；步骤4：在电网处于用电高峰时期，将储存的压缩气体如步骤2和步骤3所述释放出来进行供电。有益效果：本专利技术解决了风电的间歇性和稳定性的问题，将储存压缩空气的海底储气室固定在海底，利用海水的压强压缩空气，使其保持较小的体积，节约了陆地空间，海底空间对海底储气室大小限制较少，可以布置多个海底储气室提高储能量，另外利用低温的海水冷却绝热压缩气体，海水冷却效率较高，可以有效的提高压缩效率，减少能源耗散。克服了现有技术中压缩储气罐占地面积大、成本高，在压缩过程中不容易散热的问题，具有降低空气储存装置的成本、节约陆地空间、提高散热效率和能源利用率的优点。附图说明图1为一种风力发电与海水压缩空气储能装置示意图。具体实施方式如图1所示，一种风力发电与海水压缩空气储能装置，包括：风电场1分别与压气机变压器2和电网相连，压气机变压器2与压气机系统3、冷却换热器4、海底储气室5、控制器12、预热器6和燃烧室7依次串联，燃烧室7分别与燃料罐8和燃气透平9相连，燃气透平9连接发动机10，发动机10与电网相连，控制器12分别与海底储气室5和预热器6相连接，控制气体释放量。风电场1产生的多余电能驱动压气机系统3产生高压气体，压气机系统3生成的高压气体经海水冷却进入海底储气室5内，所述海底储气室5固定在海底11，依靠海底海水高压平衡空气高压。海底储气室5内的气体的压强与海底海水的压强一致，不需要采用特殊材料制造储气室以抵抗空气产生的巨大压力。实施例1高压的压缩气体从海底储气室5中释放出来，通过控制器12，调节气体释放，然后经过预热器6，温度升高，与燃料罐8中的燃料混合进入燃烧室7，燃烧室7产生高温高压的燃气推动燃气透平9做功，与燃气透平9同轴的发电机10发出电能，从而达到调峰目的。燃气透平9发电机组具有启动快、结构简单、体积小的优点，很适合用于电网调峰。还可以把高温排气做热源，加热水带动汽轮机继续发电，效率可显著提高。在电网用电低谷，产生了电网无法消纳的功率时，风电场产生的多余的电能输送给压气机变压器2，通过压缩空气。储存在位于海底的海底储气室5。在电网的用电高峰时期，储存的压缩空气释放出来驱动燃气透平发电9，达到电网调峰目的。以水深h＝50米，气囊体积V＝500立方米为例。储存能量w＝P*V＝ρgh*V＝2.45×108W＝245MW,已经接近抽水蓄能电站的规模,满足风电场用于蓄能和调峰要求。本专利技术提出了一种利用海水压缩空气蓄能的方法，将压缩气体置于海水深处，利用海水高压环境存储高压气体。当电网处于用电低谷时，将部分多余的风电驱动多级压气机系统压缩空气、并将高压空气储存于海底，在用电高峰，释放海底的高压气体驱动燃气透平发电供给电网。这样就大大提高了风能的利用率与效益、同时也大幅提高了电网的安全性与稳定性。海水区域广大，不受空间限制，有足够的空间存储高压气囊。不需要昂贵的压缩气体存储装置，只需要将空气置于海底，依靠海水的压力便可产生高压气体，安全稳定。压缩气体时温度会升高，本专利技术可以利用海水进行冷却，提高了压缩效率和能量转化率。此实施例仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风电与海水压缩空气储能一体化装置，其特征在于，包括：风电场(1)分别与压气机变压器(2)和电网相连，压气机变压器(2)与压气机系统(3)、冷却换热器(4)、海底储气室(5)、控制器(12)、预热器(6)和燃烧室(7)依次串联，燃烧室(7)分别与燃料罐(8)和燃气透平(9)相连，燃气透平(9)连接发动机(10)，发动机(10)与电网相连，控制器(12)分别与海底储气室(5)和预热器(6)相连接，控制气体释放量。
【技术特征摘要】
1.一种风电与海水压缩空气储能一体化装置，其特征在于，包括：风电场(1)分别与压气机变压器(2)和电网相连，压气机变压器(2)与压气机系统(3)、冷却换热器(4)、海底储气室(5)、控制器(12)、预热器(6)和燃烧室(7)依次串联，燃烧室(7)分别与燃料罐(8)和燃气透平(9)相连，燃气透平(9)连接发动机(10)，发动机(10)与电网相连，控制器(12)分别与海底储气室(5)和预热器(6)相连接，控制气体释放量。2.根据权利要求1所述的风电与海水压缩空气储能一体化装置，其特征在于，所述海底储气室(5)固定在海底(11)。3.根据权利要求1所述的一种风电与海水压缩空气储能一体化装置，其特征在于，燃气透平(9)与发电机(10)同轴相连。4.根据权利要求1所述的风电与海水压缩空气储能一体化装置，其特征在于，冷却换热器(4)是利用海水进行冷却换热的。5.根据权利要求1-4中任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永，耿长昕，吴伊雯，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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