压缩空气电力储能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种液压-气压耦合的压缩空气电力储能系统。该压缩空气电力储能系统中，在用电低谷通过压缩机组将空气压入恒压储气装置，同时将恒压储气装置中的液体通过液体泵压入变压储气装置中，从而将电能转化为空气和液体的内能存储起来；在用电高峰，恒压储气装置中高压空气经加热器吸热并通过膨胀机带动发电机发电，同时变压储气装置中的高压流体驱动液压马达发电机组发电，并将流体注入恒压储气装置中维持其压力恒定。本发明专利技术压缩空气电力储能系统储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环境友好，具有广阔的使用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种液压-气压耦合的压缩空气电力储能系统。该压缩空气电力储能系统中，在用电低谷通过压缩机组将空气压入恒压储气装置，同时将恒压储气装置中的液体通过液体泵压入变压储气装置中，从而将电能转化为空气和液体的内能存储起来；在用电高峰，恒压储气装置中高压空气经加热器吸热并通过膨胀机带动发电机发电，同时变压储气装置中的高压流体驱动液压马达发电机组发电，并将流体注入恒压储气装置中维持其压力恒定。本专利技术压缩空气电力储能系统储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环境友好，具有广阔的使用前景。【专利说明】压缩空气电力储能系统
本专利技术涉及电力存储
，特别是一种压缩空气电力储能系统。
技术介绍
近年来，我国电力电网中的大型机组不断增多，电力系统的自身功率调节能力受 到限制，且系统负荷的峰谷比却不断增大，为了保证电网安全、经济地运行，必须配置电力 储能系统。电力储能系统是将间歇性能源"拼接"起来，提高可再生能源利用率的有效手段。 同时，电力储能系统还是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大问题的关键技术。 目前，大规模电力储能技术只有抽水储能技术和压缩空气储能技术两种。抽水储 能电站的建设受到地形限制，必须要有上下游水库和两水库的高度差。压缩空气电力储能 系统是基于燃气轮机技术开发的一种储能系统，在用电低谷将气体压入储气装置中，从而 将电能转化为气体内能存储起来；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，然后驱动发电机发电。压缩空气电力储能系统具有储能容量较大、储 能周期长和单位投资相对较小等优点。 在实现本专利技术的过程中， 申请人:发现传统的压缩空气电力储能系统存在如下缺 陷：储能和释能过程中，储气装置内压力是变化的，这将不利于膨胀机组和压缩机组的连 续、平稳工作，进而影响整个储能系统的效率。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种压缩空气电力储能系统。 (二）技术方案 根据本专利技术的一个方面，提供了一种压缩空气电力储能系统。该系统包括：恒压储 气装置、变压储气装置、储能组件和释能组件。其中，恒压储气装置为一密闭容器，其内预存 液体。变压储气装置为一密闭容器，通过管路与所述恒压储气装置相连通。储能组件包括： 电动机；压气机组，包括至少1台其转轴与所述电动机转轴相连接的压气机，该压气机组的 出气口连接至所述恒压储气装置的进气口；在储能状态下，电动机带动所述压气机组将常 压空气进行压缩后压入所述恒压储气装置，同时所述恒压储气装置将其存储的部分液体排 出至所述变压储气装置以保持其内部压力恒定。释能组件包括：发电机；膨胀机组，包括至 少1台其转轴与所述发电机转轴相连接的膨胀机，该膨胀机组的进气口连接至所述恒压储 气装置的出气口；在释能状态下，所述恒压储气装置内的气体经过膨胀机组膨胀做功，带动 所述发电机发电，同时所述变压储气装置内的液体回流至所述恒压储气装置以保持其内部 压力恒定。 (三）有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术压缩空气电力储能系统具有以下有益效果： (1)将恒压压缩空气储能和液压储能相结合，通过控制恒压储气装置中的液体体 积保持恒压储气装置中压力恒定，使得储能系统在储能状态和释能过程中压缩机组和膨胀 机组一直稳定工作在额定压力下，从而解决传统压缩空气电力储能中储气装置中压力变化 的引起的系统效率低、工作不稳定等问题，提1? 了储能效率； (2)结合液压储能系统，利用液压存储部分能量，提高了能量利用效率； (3)利用级间冷却装置冷却压气机进气、级间加热装置加热膨胀机进气，实现近似 等温压缩和膨胀过程，有利于压气机和膨胀机在恒压条件下工作，提高系统效率。 本专利技术压缩空气电力储能系统储能周期不受限制，适用于各种类型的电源，对环 境友好，具有广阔的市场应用前景。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术第一实施例压缩空气电力储能系统的结构示意图； 图2为本专利技术第二实施例压缩空气电力储能系统的结构示意图； 图3为本专利技术第三实施例压缩空气电力储能系统的结构示意图； 图4为本专利技术第四实施例压缩空气电力储能系统的结构示意图。 【本专利技术主要元件符号说明】 1-电动机； 23-发电机； 12-恒压储气装置； 29-变压储气装置； 25-液体泵； 33-液压马达发电机组； 35-可逆式液体泵-马达发电机组； 4、8、38、42_冷却器 16、20、47、51_ 加热器； 2、6、36、40、44_ 压气机； 18、22、45、49、53_ 膨胀机 10、14、27、31_ 阀门； 3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、24、26、28、30、32、34、37、39、41、43、46、48、50、 52-管线。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员 所熟知的形式。 本专利技术提供了一种液压-气压耦合的压缩空气电力储能系统。该压缩空气电力储 能系统利用恒压压缩空气储能和液压储能的特点，通过控制恒压储气装置中的液体体积来 保持恒压储气装置中压力恒定，使得储能系统在储能状态和释能过程中压缩机组和膨胀机 组一直工作在恒压环境下，从而解决传统压缩空气储能中储气装置中压力变化的问题。 在本专利技术的第一个示例性实施例中，提供了一种液压-气压耦合的压缩空气电力 储能系统。图1为本专利技术第一实施例压缩空气电力储能系统的结构示意图。如图1所示， 本实施例压缩空气电力储能系统包括：电动机1、压气机组、恒压储气装置12、变压储气装 置29、膨胀机组和发电机23。电动机1的驱动电源是常规电站低谷电、核电、风电、太阳能 发电、水电或潮汐发电其中的一种或多种的组合。 请参照图1，压气机组的共用传动轴与电动机1固接，其进气口与外界空气连通， 出气口通过管线7、冷却器8、管线9、阀门10、管线11连接至恒压储气装置12的进气口。恒 压储气装置12的出液口经管线24、液体泵25、管线26、阀门27、管线28与变压储气装置29 的进液口相连通。 本实施例中，压气机组包括相互串联的、共用传动轴的两级压气机，分别为：低压 压气机2和高压压气机6。低压压气机2的出气口通过管线3、冷却器4和管线5连接至高 压压气机6的进气口。 空气在压缩过程中温度会升高。而温度较高的空气会使压缩过程电动机的功耗增 力口，降低储能效率。本实施例中，冷却器（4、8)可以冷却由压气机输出的气体，实现近似的 等温压缩，从而保证了压气机在恒压条件下工作，提高了系统效率。 请参照图1，变压储气装置29的出液口通过管线30、阀门31、管线32、液压马达发 电机组33、管线34与恒压储气装置12的进液口相连通。恒压储气装置12的出气口通过管 线13、阀门14、管线15、加热器16、管线17连接至膨胀机组。膨胀机组的共有传动轴与发 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩空气电力储能系统，其特征在于，包括：恒压储气装置，为一密闭容器，其内预存液体；变压储气装置，为一密闭容器，通过管路与所述恒压储气装置相连通；储能组件，包括：电动机；压气机组，包括至少1台其转轴与所述电动机转轴相连接的压气机，该压气机组的出气口连接至所述恒压储气装置的进气口；在储能状态下，电动机带动所述压气机组将常压空气进行压缩后压入所述恒压储气装置，同时所述恒压储气装置将其存储的部分液体排出至所述变压储气装置以保持其内部压力恒定；释能组件，包括：发电机；膨胀机组，包括至少1台其转轴与所述发电机转轴相连接的膨胀机，该膨胀机组的进气口连接至所述恒压储气装置的出气口；在释能状态下，所述恒压储气装置内的气体经过膨胀机组膨胀做功，带动所述发电机发电，同时所述变压储气装置内的液体回流至所述恒压储气装置以保持其内部压力恒定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海生，张雪辉，严晓辉，朱阳历，谭春青，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11