一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统，包括：储能阶段装置对空气进行液化处理得到液化的空气；和/或将部分空气压缩后输入到高压气罐；释能阶段装置将液化的空气进行气化处理后，利用气化空气膨胀做功，带动发电机发电；高压气罐调节对空气进行液化及气化处理时产生的空气波动，当发电机发电需要气化的空气增加时，提供差额空气。本发明专利技术的储能阶段装置将空气进行压缩、冷却及液化后进行预存，在电网调度时，释能阶段装置将预存的液化空气进行加压、气化及升温后膨胀做功，以便带动发电机发电；高压气罐内存储一定容量的压缩空气，当出现空气波动或发电机出力增加时，高压气罐可以及时输出差额空气，抑制空气波动，响应电网调度。

【技术实现步骤摘要】
一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统
本专利技术涉及能源动力领域，具体涉及一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统。
技术介绍
压缩空气储能系统是以空气为介质的大规模储能系统，在用电低峰将电能转化为压缩空气的势能储存，在用电高峰通过压缩空气推动透平做功释放电能。液化空气储能系统是在压缩空气储能的基础上提出的新型储能系统。与压缩空气储能系统相比，液态空气储能系统储能密度大，不需要大型的压力存储容器，摆脱了地理条件的限制，更具发展和应用优势。此外液化空气储能系统能够双向调频，即在电网负荷增加时，储能系统放电，电网负荷减小时，储能系统充电，其作为一种新型调频手段备受关注。透平在参与调频的过程中，需要调节机前阀门开度以实现输出功率的变化，而液态罐中的液态空气需要先吸热汽化后再进行膨胀做功，这增加了调频过程中系统的响应时间，不利于系统的调频性能。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的液态空气储能系统在电网调频时，响应时间长的缺陷，从而提供一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术实施例提供一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统，包括：储能阶段装置、储液装置、释能阶段装置及高压气罐，其中，储能阶段装置，其输入端与外接的电动机连接，用于对空气进行液化处理，得到液化的空气；和/或，将部分空气进行压缩后，输入到高压气罐中；储液装置，其输入端与所述储能阶段装置的输出端连接，其输出端与所述释能阶段装置的输入端连接，用于储存液化的空气；释能阶段装置，其输入端与储液装置的输出端连接，其输出端与外接的发电机连接，用于将液化的空气进行气化处理后，利用气化的空气膨胀做功，带动发电机发电，发电机遵从电网调度系统的调度；高压气罐，输入端与储能阶段装置连接，输出端与释能阶段装置连接，用于调节对空气进行液化及气化处理时产生的空气波动，及当所述发电机发电需要气态的空气量变化时，为所述释能阶段装置提供差额空气。在一实施例中，储能阶段装置包括：空气压缩机，其输入端与外接电动机连接，其输出端与高压气罐的输入端连接，用于对空气进行压缩处理，电动机为空气压缩机的运转提供电能；冷却器，其输入端与空气压缩机的输出端连接，其输出端与液化装置的输入端连接，用于对压缩后的空气进行冷却；液化装置，其输入端与冷却器的输出端连接，用于对冷却后的空气进行液化处理。在一实施例中，释能阶段装置包括：低温泵，其输入端与储液装置的输出端连接，用于当发电机需要发电时，对储液装置内的液化的空气进行增压，得到液化的空气；蒸发装置，其输入端与低温泵的输出端连接，用于对液化的空气进行气化处理，得到高压力气态的空气；膨胀机，其输入端与蒸发装置的输出端连接，用于利用高压力气态的空气膨胀做功，带动发电机发电。在一实施例中，储能阶段装置还包括：第一换热器，其输入端与空气压缩机的输出端连接，其输出端与冷却器的输入端连接，用于将压缩处理后的空气进行降温后输送到冷却器中。在一实施例中，释能阶段装置还包括：第二换热器，其输入端与蒸发装置的输出端连接，其输出端与膨胀机的输出端连接，用于将高压力气态的空气进行升温后输送到膨胀机中。在一实施例中，灵敏适于调频的压缩空气储能系统还包括：储冷装置，其输入端与蒸发装置连接，其输出端与液化装置连接，用于当蒸发装置对液化的空气进行气化处理时，储存液化的空气的冷能；液化装置利用储冷装置储存的冷能对冷却后的空气进行液化处理。在一实施例中，灵敏适于调频的压缩空气储能系统还包括：储热装置包括高温储热装置及低温储热装置，其中，高温储热装置，其输入端与第一换热器连接，其输出端与第二换热器连接，用于储存换热介质，换热介质用于与压缩处理后的空气进行热交换；低温储热装置，其输入端与第二换热器连接，其输出端与第一换热器连接，用于储存换热介质，换热介质用于与高压力气态的空气进行热交换。在一实施例中，第一换热器、高温储热装置、第二换热器及低温储热装置依次连接，构成热量循环回路。在一实施例中，液化装置与蒸发装置连接，当储冷装置储存的冷能为气体冷能时，液化装置利用气体冷能对冷却后的空气进行液化处理后，气体冷能通过蒸发装置释放。在一实施例中，高压气罐包括气阀，气阀根据膨胀机输入端的气体压强及高压气罐的气体压强，控制差额空气输出量。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的灵敏适于调频的压缩空气储能系统，储能阶段装置将空气进行压缩、冷却及液化后进行预存，在电网调度时，释能阶段装置将预存的液化空气进行加压、气化及升温后膨胀做功，以便带动发电机发电；设置高压气罐预存一定容量的压缩空气，当整个系统中出现空气流量波动或发电机出力波动时，高压气罐及时输出差额空气，以便抑制功率波动时产生的空气流量波动，及时响应电网调度，从而缩短了调频过程中系统的响应时间，提高了系统的调频性能，实现液化空气储能技术在电网调频领域的应用和推广。2.本专利技术提供的灵敏适于调频的压缩空气储能系统，利用储冷装置储存气化过程的冷量，用于液化过程降低气体的温度，提高系统液化效率。利用第一换热器、第二换热器及储热装置储存压缩过程产生的高温热量和膨胀过程产生的低温热量，实现了系统能量的回收和利用，提高系统储能效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的灵敏适于调频的压缩空气储能系统的一个具体示例的组成图；图2为本专利技术实施例提供的储能阶段装置的一个具体示例的组成图；图3为本专利技术实施例提供的释能阶段装置的一个具体示例的组成图；图4为本专利技术实施例提供的灵敏适于调频的压缩空气储能系统的另一个具体示例的组成图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统，其特征在于，包括：储能阶段装置、储液装置、释能阶段装置及高压气罐，其中，/n储能阶段装置，其输入端与外接的电动机连接，用于对空气进行液化处理，得到液化的空气；和/或，将部分空气进行压缩后，输入到所述高压气罐中；/n储液装置，其输入端与所述储能阶段装置的输出端连接，其输出端与所述释能阶段装置的输入端连接，用于储存液化的空气；/n释能阶段装置，其输入端与所述储液装置的输出端连接，其输出端与外接的发电机连接，用于将液化的空气进行气化处理后，利用气化的空气膨胀做功，带动发电机发电，所述发电机遵从电网调度系统的调度；/n高压气罐，输入端与所述储能阶段装置连接，输出端与所述释能阶段装置连接，用于调节对空气进行液化及气化处理时产生的空气波动，及当所述发电机发电需要气态的空气量变化时，为所述释能阶段装置提供差额空气。/n

【技术特征摘要】
1.一种灵敏适于调频的压缩空气储能系统，其特征在于，包括：储能阶段装置、储液装置、释能阶段装置及高压气罐，其中，
储能阶段装置，其输入端与外接的电动机连接，用于对空气进行液化处理，得到液化的空气；和/或，将部分空气进行压缩后，输入到所述高压气罐中；
储液装置，其输入端与所述储能阶段装置的输出端连接，其输出端与所述释能阶段装置的输入端连接，用于储存液化的空气；
释能阶段装置，其输入端与所述储液装置的输出端连接，其输出端与外接的发电机连接，用于将液化的空气进行气化处理后，利用气化的空气膨胀做功，带动发电机发电，所述发电机遵从电网调度系统的调度；
高压气罐，输入端与所述储能阶段装置连接，输出端与所述释能阶段装置连接，用于调节对空气进行液化及气化处理时产生的空气波动，及当所述发电机发电需要气态的空气量变化时，为所述释能阶段装置提供差额空气。


2.根据权利要求1所述的灵敏适于调频的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能阶段装置包括：
空气压缩机，其输入端与外接电动机连接，其输出端与所述高压气罐的输入端连接，用于对空气进行压缩处理，所述电动机为所述空气压缩机的运转提供电能；
冷却器，其输入端与所述空气压缩机的输出端连接，其输出端与所述液化装置的输入端连接，用于对压缩后的空气进行冷却；
液化装置，其输入端与所述冷却器的输出端连接，用于对冷却后的空气进行液化处理。


3.根据权利要求2所述的灵敏适于调频的压缩空气储能系统，其特征在于，所述释能阶段装置包括：
低温泵，其输入端与所述储液装置的输出端连接，用于当发电机需要发电时，对储液装置内的液化的空气进行增压，得到液化的空气；
蒸发装置，其输入端与所述低温泵的输出端连接，用于对液化的空气进行气化处理，得到高压力气态的空气；
膨胀机，其输入端与所述蒸发装置的输出端连接，用于利用高压力气态的空气膨胀做功，带动发电机发电。


4.根据权利要求3所述的灵敏适于调频的压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能阶段装...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓占锋，白子为，徐桂芝，梁丹曦，宋洁，彭笑东，蔡林海，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11