一种压缩空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种压缩空气储能系统，包括空气压缩机组、电动机、冷却器、储气罐、加热装置、透平膨胀机组、发电机，电动机与空气压缩机组连接，空气压缩机组通过管道依次与冷却器、储气罐、加热装置、透平膨胀机组连接，透平膨胀机组与发电机连接，加热装置包括回热器、电蓄热器和燃烧室，回热器、电蓄热器和燃烧室依次串联连接，在电蓄热器的两端并联有旁路管道，充分利用多余的电能和系统内产生的热量，通过换热方式对压缩空气进行预热后再进入燃烧室，提高了燃烧室的效率，节省了燃料的消耗，同时旁路管道具有隔离备用的作用，并且此系统对压缩空气进行过滤干燥，防止了空气中杂质对各设备工作效率的影响，降低了各设备的清扫工序和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能系统
本技术属于电力储能
，特别涉及一种压缩空气储能系统。
技术介绍
目前，对于电能存储的技术有两大类，物理方法和化学方法，其中物理方法包括机 械能和电磁场能储能，其中机械能储能主要包括抽水储能、压缩空气储能或飞轮储能，化学 方法包括用法拉第准电容、蓄电池储能或氢储能。 不论是物理方法还是利用化学方法，在大容量的电能存储方面都存在很大困难， 为了解决当今世界上电能供需矛盾问题，有的国家在抽水储能和压缩空气储能做了一些尝 试。由于电力生产具有产、供、用同时发生并同时完成的特点，日间负荷和季间负荷，均有一 定变化规律，电网调度中心时刻监督并指挥着网上运行的各种不同机组的带负荷情况，在 用电高峰时段，可能由于开机方式小，造成顶峰电量不足；而在用电低谷时段，电网中反而 存在一些电量浪费，例如风力发电机组的弃风现象。如果把这部分电能存储起来，在用电高 峰到来的时候，再把这部分电能拿来补充电量不足，可实现电网运行中的削峰添谷作用。 因此迫切需要经济、稳定、可靠、高效的电力储能系统与之相配套以缓解系统负荷峰谷差过 大的情况。电力储能系统也是提高风电、太阳能发电等可再生能源利用率的有效手段。此 夕卜，电力储能系统还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。 压缩空气储能系统是一种公认的具有很大发展潜力的大规模电力储能技术。传统 压缩空气储能系统是一种基于燃气轮机的调峰电站，利用低谷电驱动压缩机将高压气体存 入储气室中，在用电高峰将高压气体从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧， 然后驱动透平发电；其压缩空气储能系统具有储能密度较大、储能周期长、效率较高和单位 投资相对较小等优点。 压缩空气储能系统的储能阶段，利用低谷电、弃电等电能驱动空气压缩机对空气 压缩，将压缩空气储存在储气罐内。发电阶段，将储气罐内的压缩空气释放，先对压缩空气 进行升温加热，在进入膨胀机组内进行膨胀做功发电。对储气罐释放的压缩空气进行升温 加热的方法，大多数通过燃烧室直接燃烧燃料产生高温烟气，然后进入透平膨胀机组进行 膨胀做功发电。这样，为了使压缩空气达到高温的状态需要消耗大量的燃料，成本较高，容 易造成能源的浪费。
技术实现思路
为了克服现有技术中压缩空气升温加热方法的成本高、浪费能源的缺点，本实用 新型提供一种压缩空气储能系统，充分利用多余的电能和系统内产生的热量，通过换热的 方式对压缩空气进行预热之后再进入燃烧室，提高了燃烧室的效率，节省了燃料的消耗，同 时旁路管道具有隔离备用的作用，并且此系统还对压缩空气进行过滤干燥，防止了空气中 杂质对各设备工作效率的影响，降低了系统内各设备的清扫工序和成本。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压缩空气储能系统，包括 空气压缩机组、电动机、冷却器、储气罐、加热装置、透平膨胀机组、发电机，电动机与空气压 缩机组连接，空气压缩机组通过管道依次与冷却器、储气罐、加热装置、透平膨胀机组连接， 透平膨胀机组与发电机连接，其特征在于，加热装置包括回热器、电蓄热器和燃烧室，回热 器、电蓄热器和燃烧室依次串联连接，在电蓄热器的两端并联有旁路管道。 在电蓄热器的进口处设置第一电动闸阀，在电蓄热器的出口处设置第二电动闸 阀，旁路管道的一端设置在第一电动闸阀的入口端，另一端设置在第二电动闸阀的出口端。 在旁路管道上设有控制旁路管道导通的旁路电动闸阀，旁路电动闸阀通过导线与 DCS控制系统连接。 第一电动闸阀、第二电动闸阀分别通过导线与DCS控制系统连接。 回热器的一端通过导气管道与透平膨胀机组连接，回热器的排气口通过排气管道 与烟囱连接。 燃烧室的燃料为液化气，燃烧室的进料口处连接有至少一条供料管道，供料管道 上设有液化气储罐，在液化气储罐的出口与燃烧室的进料口之间依次设置调节液化气储罐 流量的电动调节阀和控制供料管道导通的电动截止阀。 压缩空气储能系统还包括对进入空气压缩机内的空气进行过滤的第一空气过滤 器和对由储气罐排出的压缩空气进行过滤的第二空气过滤器，第一空气过滤器与空气压缩 机组的入口连接，第二空气过滤器设置在储气罐的出气口处，第二空气过滤器的出口端与 回热器连接。 第一空气过滤器和第二空气过滤器的结构相同，包括与管道形状相匹配的壳体， 壳体的四周与管道相固定，在壳体内固定有第一过滤层、第二过滤层，在第一过滤层与第二 过滤层之间设有活性炭层和干燥剂吸附层。 第一过滤层为在壳体的进气面上设置第一过滤网，在第一过滤网相对于壳体内部 的一侧设置有第一无纺布，第二过滤层为在壳体的排气面上设置第二过滤网，在第二过滤 网相对于壳体内部的一侧设置有第二无纺布，第一无纺布与第二无纺布之间设有活性炭层 和干燥剂吸附层。 压缩空气储能系统还包括稳压节流阀，稳压节流阀设置在第二空气过滤器与回热 器之间。 本技术的有益效果是，一、充分利用多余的电能和系统内产生的热量，通过换 热的方式对压缩空气进行预热之后再进入燃烧室，提高了燃烧室的效率，节省了燃料的消 耗，节约成本，避免了能源的浪费；二、在电蓄热器的两端并联有旁路管道，则当电蓄热器出 现故障无法正常工作或者多余的电能不足，无法加热电蓄热器或者对电蓄热器进行调试检 修时，压缩空气可通过旁路管道直接导入燃烧室内，减少压缩空气温度、压力的损失，旁路 管道起到隔离、备用，避免了整个压缩空气储能系统的停运；三、在空气压缩机入口和储气 罐出口处均设有空气过滤器，对进入空气压缩机的空气和由储气罐排出的压缩空气进行过 滤干燥，防止空气中带有的灰尘、杂质、水分降低压缩空气储能系统内各设备的效率，减少 各设备的清扫工序和清扫的成本。 【附图说明】 下面结合附图对本技术所述的压缩空气储能系统进行具体说明。 图1是本技术压缩空气储能系统的结构示意图； 图2是本技术空气过滤器的结构示意图。 如图所示，空气压缩机组1 ;冷却器2 ;储气罐3 ;稳压节流阀4 ;DCS控制系统5 ;力口 热装置6,回热器61，电蓄热器62,第一电动闸阀621，第二电动闸阀622,燃烧室63 ;透平膨 胀机组7 ;电动机8 ;发电机9 ;旁路管道10,旁路电动闸阀101 ;导气管道11 ;烟囱12 ;供料 管道13 ;液化气储罐14 ;电动调节阀15 ;电动截止阀16 ;第一空气过滤器17 ;第二空气过 滤器18 ;壳体19 ;第一过滤网20 ;第二过滤网21 ;第一无纺布22 ;第二无纺布23 ;活性炭层 24 ;干燥剂吸附层25 ;空气压缩机26 ;级间冷却器27。 【具体实施方式】 如图1所示，本技术所述的压缩空气储能系统，包括空气压缩机组1、电动机 8、冷却器2、储气罐3、加热装置6、透平膨胀机组7、发电机9。电动机8与空气压缩机组1 连接，利用低谷电、弃风电等剩余电能驱动空气压缩机组压缩空气，电动机8为空气压缩机 组的工作提供动力。空气压缩机组1包括多台空气压缩机26、多台级间冷却器27以及相应 的控制系统，多台空气压缩机26串联连接，对空气不断进行压缩，使其成为高压状态的压 缩空气。每台空气压缩机的排气端均设置一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩空气储能系统，包括空气压缩机组(1)、电动机(8)、冷却器(2)、储气罐(3)、加热装置(6)、透平膨胀机组(7)、发电机(9)，所述电动机(8)与空气压缩机组(1)连接，所述空气压缩机组(1)通过管道依次与冷却器(2)、储气罐(3)、加热装置(6)、透平膨胀机组(7)连接，所述透平膨胀机组(7)与发电机(9)连接，其特征在于，所述加热装置(6)包括回热器(61)、电蓄热器(62)和燃烧室(63)，所述回热器(61)、电蓄热器(62)和燃烧室(63)依次串联连接，在所述电蓄热器的两端并联有旁路管道(10)。

【技术特征摘要】
1. 一种压缩空气储能系统，包括空气压缩机组（1)、电动机（8)、冷却器（2)、储气罐 (3)、加热装置（6)、透平膨胀机组（7)、发电机（9)，所述电动机（8)与空气压缩机组（1)连 接，所述空气压缩机组（1)通过管道依次与冷却器（2)、储气罐（3)、加热装置（6)、透平膨胀 机组（7)连接，所述透平膨胀机组（7)与发电机（9)连接，其特征在于，所述加热装置（6) 包括回热器（61)、电蓄热器（62)和燃烧室（63)，所述回热器（61)、电蓄热器（62)和燃烧室 (63)依次串联连接，在所述电蓄热器的两端并联有旁路管道（10)。2. 根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统，其特征在于，在所述电蓄热器的进 口处设置第一电动闸阀（621)，在所述电蓄热器的出口处设置第二电动闸阀（622)，所述旁 路管道的一端设置在第一电动闸阀的入口端，另一端设置在第二电动闸阀的出口端。3. 根据权利要求1或2所述的一种压缩空气储能系统，其特征在于，在所述旁路管道 (10)上设有控制旁路管道导通的旁路电动闸阀（101)，所述旁路电动闸阀（101)通过导线 与DCS控制系统（5)连接。4. 根据权利要求2所述的一种压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一电动闸阀 (621)、第二电动闸阀（622)分别通过导线与DCS控制系统（5)连接。5. 根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统，其特征在于，所述回热器的一端通 过导气管道（11)与透平膨胀机组（7)连接，所述回热器的排气口通过排气管道与烟囱（12) 连接。6. 根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统，其特征在于，所述燃烧室的燃料为 液化气，所述燃烧室的进料口处连接有至少一条供料管...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永生，焦建清，郭小平，时文刚，王赤夫，吴琦，郑若楠，王飞，
申请(专利权)人：中国大唐集团新能源股份有限公司，大唐时代节能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11