一种50MW绝热压缩空气储能方法技术

本发明专利技术涉及压缩空气储能技术领域，具体公开了一种50MW绝热压缩空气储能方法，包括，储能时，通过一级空气压缩机、二级空气压缩机、三级空气压缩机将空气压缩并储存至储气室中，同时收集此过程中产生的压缩热；释能时，储气室排出的压缩空气经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，一级透平膨胀机输出的气体再经一次回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；其中，回热时的热量来源于储能过程中收集的压缩热。本发明专利技术中的储能方法，有利于电网调峰及促进可再生能源电力的消纳；同时，提升了储能系统的热量品位和热利用率，应用该储能方法可使储能系统的电换电效率达到60％以上。

A 50MW adiabatic compressed air energy storage method

The invention relates to the field of compressed air energy storage technology, and specifically discloses a 50MW adiabatic compressed air energy storage method, including the compression of air through a first stage air compressor, a two stage air compressor, and a three stage air compressor to the air storage room, while collecting the compression heat generated in the process, and when the energy is released. The compressed air discharged from the gas storage chamber is inputted to the first stage turbine expander after heating up two times, and the output of the first level turbine expander is reheated by one time and then input to the two level turbine expander, and the heat of the regenerative heat is derived from the compressed heat collected during the energy storage process. The energy storage method of the invention is beneficial to the peak adjustment of the power grid and the reduction of the renewable energy power, at the same time, it improves the heat grade and the heat utilization rate of the energy storage system, and the application of the energy storage method can make the electric power exchange efficiency of the energy storage system up to 60%.

【技术实现步骤摘要】
一种50MW绝热压缩空气储能方法
本专利技术涉及压缩空气储能
，特别是涉及一种50MW绝热压缩空气储能方法。
技术介绍
储能技术尤其是电能的储存对于能源系统的优化和调节具有重大意义，储能系统是解决可再生能源不稳定性问题的一种有效系统。电力储能技术是目前调整电网峰谷、改善电力系统经济性和稳定性的重要手段。现有的多种电力储能技术中，压缩空气储能因其建造和运行成本低、经济性好等优势，推广应用较为广泛。压缩空气储能(CompressedAirEnergyStorage，简称CAES)是一种基于燃气轮机技术的储能系统。压缩空气储能技术利用空气作为储能介质，对低谷电力或可再生能源并网受限电力进行储存。传统的压缩空气储能系统在用电低谷时，利用空气压缩机将空气压缩到储气室中，使电能转化为空气的内能储存起来；在用电高峰时，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同化石燃料一起混合燃烧，利用燃烧后的混合产物推动透平膨胀机做功，进而带动发电机输出电力。传统的压缩空气储能系统具有储能容量较大、建造运行成本低等优点，但由于系统需要利用化石燃料的燃烧来提高透平机的进口温度以增加透平的输出功，而化石燃料的燃烧会排出温室气体，在倡导低碳生产的能源环境下不再具备竞争力。为了减少或避免化石燃料的使用，绝热压缩空气储能技术(AdvancedAdiabaticCompressedEnergyStorage，简称AA-CAES)应运而生。AA-CAES技术不需要使用燃料即可实现能量的高效储存与利用，它通过利用储热器替代燃烧室，通过储热器收集空气压缩过程的压缩热，并在系统做功阶段将储存的热量释放，返还给压缩空气，以增加空气的做功能力。但是，现有技术中的绝热压缩空气储能系统由于热量品位低、系统耦合性差，仍然存在热利用率低、系统效率低的缺陷。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种50MW绝热压缩空气储能方法，以解决现有技术中压缩空气储能方法热利用率低、系统效率低的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种50MW绝热压缩空气储能方法，包括：储能时，一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，所述第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集过程中所述第一次压缩气冷却排出的热量；所述第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集过程中所述第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存；释能时，储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，所述一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；其中，回热时的热量来源于储能过程中收集储存的热量。其中，所述一级空气压缩机为定频压缩机，进气压力为1atm，进气温度范围为-5℃～35℃，排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为320℃～400℃；所述二级空气压缩机为定频压缩机，进气压力范围为10.74bar～10.84bar、进气温度范围为39.5～40.5℃，排气压力范围为97.71bar～98.62bar、排气温度范围为359℃～360℃；所述三级空气压缩机为变频压缩机，进气压力范围为96.16bar～97.07bar、进气温度范围为39.5℃～40.5℃，排气压力范围为120.6bar～133bar、排气温度范围为60℃～72℃。其中，所述一级透平膨胀机为静叶可调式透平膨胀机或动叶可调式透平膨胀机，进气流量范围为434t/h～442t/h；进气压力范围为131.6bar～119.2bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为53℃～62℃；所述二级透平膨胀机为固定叶片式透平膨胀机，进气压力范围为10.95bar～11.05bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力为1atm，排气温度范围为60℃～62℃。其中，所述第一气路上依次连通有一级高温冷却器、中温冷却器和一级散热器；所述第二气路上依次连通有二级高温冷却器和二级散热器；所述第三气路上依次连通有中温回热器和一级高温回热器；所述第四气路上连通有二级高温回热器；所述一级高温冷却器、二级高温冷却器、一级高温回热器、二级高温回热器通过导热油与气路中的压缩气进行换热；所述中温冷却器与所述中温回热器中通过循环水与气路中的压缩气进行换热；所述一级散热器与所述二级散热器的水路与冷水塔连通。其中，所述一级高温冷却器中的排气温度范围为80.5℃～90.5℃；所述一级高温冷却器中的导热油流量范围为128t/h～162t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为316℃～340℃；所述中温冷却器中的排气温度范围为59.5℃～60.5℃；所述中温冷却器中的循环水流量范围为79t/h～142t/h，进水温度范围为44.5℃～45.5℃，出水温度范围为69.5℃～70.5℃；所述一级散热器中的排气温度范围为39.5℃～40.5℃；所述二级高温冷却器中的排气温度范围为89.5℃～90.5℃；所述二级高温冷却器中的导热油流量范围为143t/h～144t/h，进油温度范围为72℃～73℃，出油温度范围为339.5℃～340.5℃；所述二级散热器的排气温度范围为39.5℃～40.5℃。其中，所述中温回热器的进气压力范围为133bar～120.6bar，进气温度范围为25℃～30℃，排气压力范围为132.2bar～119.8bar，排气温度范围为49.5℃～50.5℃；所述中温回热器的进水流量范围为97t/h～105t/h，进水温度范围为69.5～70.5℃，出水温度范围为44.5℃～45.5℃；所述一级高温回热器的导热油流量范围为233t/h～234t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为69.5℃～70.5℃；所述二级高温回热器的导热油流量范围为217.5t/h～218.5t/h，进油温度范围为337.5℃～338.5℃，出油温度范围为74.5℃～75.5℃。其中，所述储气室为地下盐穴。其中，所述地下盐穴储气时间为0小时～8小时，排气时间为0小时～5小时。(三)有益效果本专利技术提供的50MW绝热压缩空气储能方法，通过将第一次压缩气经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机，将第二次压缩气经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机，然后将获得的第三次压缩气输入至储气室储存，使得前两级空气压缩机产生的压缩能被最大限度地收集储存起来，为后续的回热提供足够的热量，避免了化石燃料的消耗，对环境更友好；一、二、三级空气压缩机的配合使用实现了对空气的多级压缩，大大提升了技术可行性及操作性；仅第三级压缩机需要变频运行，而一级和二级空气压缩机的运行状态不受影响，使得整个储能方法的可控性和稳定性提高。本专利技术提供的50MW绝热压缩空气储能方法，能够用于调峰、调频或备用容量等电网优化运行调度，也可将间歇性、波动性的可再生能源电力转化为平稳可控的高品质电能，有利于电网调峰及促进可再生能源电力的消纳；同时，系统采用高温压缩方式制取高温排气，并利用两级回热将压缩空气时产生的高品位压缩热最大限度的用来加热透平机进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，包括：储能时，一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，所述第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集储存过程中所述第一次压缩气冷却排出的热量；所述第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集储存过程中所述第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存；释能时，储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，所述一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；其中，回热时的热量来源于储能过程中收集储存的热量。

【技术特征摘要】
1.一种50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，包括：储能时，一级空气压缩机压缩常压空气获得第一次压缩气，所述第一次压缩气在第一气路中经三次冷却降温后输入至二级空气压缩机中进行压缩，获得第二次压缩气，并收集储存过程中所述第一次压缩气冷却排出的热量；所述第二次压缩气在第二气路中经两次冷却降温后输入至三级空气压缩机进行压缩，并收集储存过程中所述第二次压缩气冷却排出的热量，获得的第三次压缩气输入至储气室储存；释能时，储气室排出压缩气，排出的压缩气在第三气路中经两次回热升温后输入至一级透平膨胀机膨胀做功，所述一级透平膨胀机输出的气体在第四气路中回热升温后输入至二级透平膨胀机做功；其中，回热时的热量来源于储能过程中收集储存的热量。2.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述一级空气压缩机为定频压缩机，进气压力为1atm，进气温度范围为-5℃～35℃，排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为320℃～400℃；所述二级空气压缩机为定频压缩机，进气压力范围为10.74bar～10.84bar、进气温度范围为39.5～40.5℃，排气压力范围为97.71bar～98.62bar、排气温度范围为359℃～360℃；所述三级空气压缩机为变频压缩机，进气压力范围为96.16bar～97.07bar、进气温度范围为39.5℃～40.5℃，排气压力范围为120.6bar～133bar、排气温度范围为60℃～72℃。3.如权利要求1所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述一级透平膨胀机为静叶可调式透平膨胀机或动叶可调式透平膨胀机，进气流量范围为434t/h～442t/h；进气压力范围为131.6bar～119.2bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力范围为11.4bar～11.5bar，排气温度范围为53℃～62℃；所述二级透平膨胀机为固定叶片式透平膨胀机，进气压力范围为10.95bar～11.05bar，进气温度范围为316℃～320℃；排气压力为1atm，排气温度范围为60℃～62℃。4.如权利要求1-3任一项所述的50MW绝热压缩空气储能方法，其特征在于，所述第一气路上依次连通有一级高温冷却器、中温冷却器和一级散热器；所述第二气路上依次连通有二级高温冷却器和二级散热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，薛小代，陈来军，卢强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11