一种压缩空气储能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种压缩空气储能系统及方法，空气压缩系统与蓄热/放热系统的蓄热进口连接，空气压缩系统的压缩空气出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，深冷膨胀机组的空气出口与蓄冷罐吸热侧入口连接，蓄冷罐吸热侧出口与低温储存罐入口连接，低温储存罐出口与低温液泵的入口连接，低温液泵出口与蓄冷罐放热侧入口连接，蓄冷罐放热侧出口与第一加热器入口连接；第一加热器出口与发电系统的空气入口连接，蓄热/放热系统的放热出口与发电系统连接，蓄热/放热系统能够对发电系统连接所使用的空气进行加热。本发明专利技术能够满足电源侧储能及深度调峰的要求，且具有安全性、经济性较高的特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能系统及方法


[0001]本专利技术属于压缩空气储能领域，涉及一种压缩空气储能系统及方法。

技术介绍

[0002]为应对全球气候变化，必须大力推进新能源高速发展。根据水利水电规划设计总院测算，能源消费总量在2025年要进入平台期，2029年以后，所有能源消费增量应由非化石能源替代。因此，煤电不应该继续增长，而非化石能源则必须加速发展。要实现目标，主要的手段是用非化石能源替代化石能源，可再生能源应占能源消费总量的75％左右，装机容量应在60～80亿千瓦。
[0003]随着新能源在电力系统中的占比越来越大，诸如“新能源出力大幅波动、功率平衡和运行控制难度极大、新能源发电量大时消纳困难、挤占常规电源空间、消纳与安全矛盾突出”等问题会对电力系统的市场机制设计、规划设计、生产管理、运行控制带来巨大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种压缩空气储能系统及方法，该系统及方法能够满足电源侧储能及深度调峰的要求，且具有安全性、经济性较高的特点。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种压缩空气储能系统，包括空气压缩系统、蓄热/放热系统、深冷液化及储能/释能系统及发电系统，深冷液化及储能/释能系统包括深冷膨胀机组、蓄冷罐、低温储存罐、低温液泵和第一加热器，空气压缩系统与蓄热/放热系统的蓄热进口连接，蓄热/放热系统能够储存空气压缩系统压缩空气过程的热量，空气压缩系统的压缩空气出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，深冷膨胀机组的空气出口与蓄冷罐吸热侧入口连接，蓄冷罐吸热侧出口与低温储存罐入口连接，低温储存罐出口与低温液泵的入口连接，低温液泵出口与蓄冷罐放热侧入口连接，蓄冷罐放热侧出口与第一加热器入口连接；第一加热器出口与发电系统的空气入口连接，蓄热/ 放热系统的放热出口与发电系统连接，蓄热/放热系统能够对发电系统连接所使用的空气进行加热。
[0007]优选的，空气压缩系统采用若干级串联的压缩机，蓄热/放热系统包括冷凝器、蓄热罐和第二加热器，冷凝器的热进口与空气压缩系统的末级压缩机的压缩空气出口连接，冷凝器的热出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，冷凝器的冷出口与蓄热罐的入口连通，其它各级压缩机的出口与蓄热罐的入口连通；
[0008]发电系统采用若干级串联的膨胀机，第二加热器的冷入口与第一加热器的出口连接，第二加热器的冷出口与首级膨胀机的空气入口连接，第二加热器的热进口、首级膨胀机之外的其它膨胀机的空气入口均与蓄热罐出口连通。
[0009]优选的，空气压缩系统采用四级串联的压缩机。
[0010]优选的，发电系统采用四级串联的膨胀机。
[0011]优选的，深冷液化及储能/释能系统的深冷膨胀机组采用两级串联的深冷膨胀机，两级串联的深冷膨胀机同轴设置。
[0012]优选的，所述第一加热器采用电加热器。
[0013]本专利技术还提供了一种压缩空气储能方法，该方法基于本专利技术如上所述的压缩空气储能系统进行，包括如下过程：
[0014]当电源侧需要储能时，则通过空气压缩系统对空气进行压缩升温，压缩升温后的空气压缩热存储于蓄热/放热系统中，经过蓄热/放热系统降温后的压缩空气进入到深冷膨胀机组进行降压深冷，然后进入到蓄冷罐中进一步深冷为液态空气，蓄冷罐放吸侧出口的液态空气储存于低温储存罐中；
[0015]当电源侧需要发电供电时，压缩系统停止工作，低温储存罐中的液态空气经低温液泵以及第一加热器加热后输送至发电系统进行发电，发电系统在运行时利用蓄热/放热系统放出的热量对空气进行加热。
[0016]优选的：空气压缩系统采用若干级串联的压缩机，蓄热/放热系统包括冷凝器、蓄热罐和第二加热器，冷凝器的热进口与空气压缩系统的末级压缩机的压缩空气出口连接，冷凝器的热出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，冷凝器的冷出口与蓄热罐的入口连通，其它各级压缩机的出口与蓄热罐的入口连通；
[0017]发电系统采用若干级串联的膨胀机，第二加热器的冷入口与第一加热器的出口连接，第二加热器的冷出口与首级膨胀机的空气入口连接，第二加热器的热进口、首级膨胀机之外的其它膨胀机的空气入口均与蓄热罐出口连通；
[0018]其中，末级压缩机的压缩空气出口压缩空气的压强为8～8.5MPa、温度为330～350℃，冷凝器热出口的压缩空气的压强为8～8.5MPa、温度为20～30℃，深冷膨胀机组出口空气的压强为1.5～2MPa、温度为
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45～
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53℃，蓄冷罐吸热侧出口的液体空气的压强为1.5～2MPa、温度为
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150～
‑
155℃，蓄冷罐放热侧入口液体空气的压强为8～8.5MPa、温度为
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140～
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150℃，蓄冷罐放热侧出口的空气压强为8～8.5MPa、温度为
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50～
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63℃，第一加热器出口的空气压强为8～8.5MPa、温度为20～30℃，第二加热器的冷出口的空气压强为8～8.5MPa、温度为310～ 330℃，发电系统中末级膨胀机出口的空气压强为0.1～0.2MPa、温度为5～10℃。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术所述的压缩空气储能系统在具体操作时，利用低谷过剩电量压缩空气储能，实现电源侧储能及调峰，使得电源侧始终处于稳定运行，解决深度调峰快速变负荷给机组及辅助设备带来的潜在危害，具体的，当电源侧需要深度调峰时，则通过空气压缩系统及蓄热系统对空气进行压缩升温，压缩升温后的空气进入到深冷液化及储能/释能系统及发电系统进行深冷液化后的液体进行储存，液态空气体积小，易储存，彻底解决压缩空气储存所带来的制约，同时消耗电能，实现深度调峰。另外，当电源侧需要发电供电时，则利用存储的热工质及液体通过升温膨胀发电系统进行发电，为外界可以迅速提供稳定电量，具有系统简单、反应迅速、储能能力强及深度调峰潜力大的特点，同时安全性及经济性较高。
附图说明
[0021]图1为本专利技术压缩空气储能系统的结构示意图。
[0022]其中，1为一级压缩机、2为二级压缩机、3为三级压缩机、4为四级压缩机、5为冷凝器、 6为蓄热罐、7为深冷一级膨胀机、8为深冷二级膨胀机、9为低温储存罐、10为蓄冷罐、11 为低温液泵、12为电加热器、13为第二加热器、14为一级膨胀机、15为1号发电机、16为二级膨胀机、17为2号发电机、18为三级膨胀机、19为3号发电机、20为四级膨胀机、21 为4号发电机。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例来对本专利技术做进一步的说明。
[0024]如图1所示，本专利技术的具体方案如下：
[0025]本专利技术的压缩空气储能系统，包括空气压缩系统、蓄热/放热系统、深冷液化及储能/释能系统及发电系统；
[0026]其中，蓄热/放热系统中冷凝器5的出口与深冷液化及储能/释能系统及发电系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能系统，其特征在于，包括空气压缩系统、蓄热/放热系统、深冷液化及储能/释能系统及发电系统，深冷液化及储能/释能系统包括深冷膨胀机组、蓄冷罐(10)、低温储存罐(9)、低温液泵(11)和第一加热器，空气压缩系统与蓄热/放热系统的蓄热进口连接，蓄热/放热系统能够储存空气压缩系统压缩空气过程的热量，空气压缩系统的压缩空气出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，深冷膨胀机组的空气出口与蓄冷罐(10)放吸侧入口连接，蓄冷罐(10)吸热侧出口与低温储存罐(9)入口连接，低温储存罐(9)出口与低温液泵(11)的入口连接，低温液泵(11)出口与蓄冷罐(10)放热侧入口连接，蓄冷罐(10)放热侧出口与第一加热器入口连接；第一加热器出口与发电系统的空气入口连接，蓄热/放热系统的放热出口与发电系统连接，蓄热/放热系统能够对发电系统连接所使用的空气进行加热。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，空气压缩系统采用若干级串联的压缩机，蓄热/放热系统包括冷凝器(5)、蓄热罐(6)和第二加热器(13)，冷凝器(5)的热进口与空气压缩系统的末级压缩机的压缩空气出口连接，冷凝器(5)的热出口与深冷膨胀机组的压缩空气入口连接，冷凝器(5)的冷出口与蓄热罐(6)的入口连通，其它各级压缩机的出口与蓄热罐(6)的入口连通；发电系统采用若干级串联的膨胀机，第二加热器(13)的冷入口与第一加热器的出口连接，第二加热器(13)的冷出口与首级膨胀机的空气入口连接，第二加热器(13)的热进口、首级膨胀机之外的其它膨胀机的空气入口均与蓄热罐(6)出口连通。3.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，空气压缩系统采用四级串联的压缩机。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，发电系统采用四级串联的膨胀机。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，深冷液化及储能/释能系统的深冷膨胀机组采用两级串联的深冷膨胀机，两级串联的深冷膨胀机同轴设置。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，所述第一加热器采用电加热器。7.一种压缩空气储能方法，其特征在于，该方法基于权利要求1
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6任意一项所述的压缩空气储能系统进行，包括如下过程：当电源侧需要储能时，则通过空气压缩系统对空气进行压缩升...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瀚辰，杨成龙，黄晓明，姬海民，李阳，宋晓辉，杨嵩，郭中旭，李凯伦，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：