一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法技术

一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法，其包括步骤，S1：抽水蓄能，抽水蓄能电站包括上储水库、位于上储水库下游的下储水库、以及彼此相连的电机和水泵轮机，通过外部电能驱动电机，带动水泵轮机将下储水库中的水抽到上储水库中进行抽水蓄能；S2：注气储能，在上储水库的水库库底固定设置盘管型柔性气囊，通过向与柔性气囊相连的压缩机和冷却器提供外部电能，向柔性气囊内注入冷却的高压气体，抽水蓄能电站的在抽水蓄能的基础上实现蓄能扩容；还包括S3:释气释能和S4:轮机释能。本发明专利技术利用盘管型柔性气囊进行储气储能，利用该方法水下施工难度小，建设成本低，极大的提升了抽水储能系统的能源消纳和无功支撑能力。了抽水储能系统的能源消纳和无功支撑能力。了抽水储能系统的能源消纳和无功支撑能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法


[0001]本专利技术涉及水电站储能领域，尤其涉及一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法。

技术介绍

[0002]储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放出来的过程。对提高清洁能源渗透率、减少碳排放起到极大的推动作用。随着西北地区大型风光基地的陆续投运，对大规模物理储能需求日益迫切。目前，大规模物理储能技术主要包括：抽水储能和压缩空气储能。值得一提的是，我国西部拥有丰富的水电资源，为发展大规模抽水储能提供了得天独厚的条件。目前已在黄河上游陆续建成了龙羊峡、李家峡、拉西瓦等大型水电站，但黄河上游水资源的调配受限于维护大坝安全及河流下游的灌溉、通航等因素，从而出现强迫功率，导致电能无法消纳被白白废弃。进一步，枯水期时水资源的不足，供电量不足的情况，所以亟需改造为抽水蓄能型水电站。然而，受限于库容和改造成本的限制，抽水蓄能电站储能容量的扩容面临重重挑战。压缩空气储能是一种在电网负荷低谷期将电能用于驱动压缩机，将高压空气存储在储气装置中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动透平发电机发出电能的储能系统。其中，大容量低成本的储气技术，是实现压缩空气储能系统规模化推广的关键问题。为应对抽水蓄能电站扩容难题，利用库底水的压力势能维持柔性气囊中压缩空气保持恒定压力，是改善压缩机和膨胀机运行工况，提升储能效率，扩容抽水储能电站容量的有效方式。
[0003]目前，通过将柔性气囊布置在水库底，用于提升抽水蓄能电站储能容量的方法尚未见报道。

技术实现思路
r/>[0004]为了解决一个或多个以上所述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法，通过将盘管型的柔性气囊布置在水库底部，将高压空气存储其中，利用高压气体进行储气储能，用以扩充抽水蓄能电站的储能容量。
[0005]本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法，其包括以下步骤：
[0007]S1：抽水蓄能，抽水蓄能电站包括上储水库(4)、位于所述上储水库(4)下游的下储水库(5)、以及彼此相连的电机(9)和水泵轮机(8)，通过外部电能驱动所述电机(9)，带动所述水泵轮机(8)将所述下储水库(5)中的水抽到所述上储水库(4)中进行抽水蓄能；
[0008]S2：注气储能，在所述上储水库(4)的水库库底固定设置柔性气囊(1)，所述柔性气囊(1)为盘管型，通过向与柔性气囊(1)相连的压缩机(2)和冷却器(3)提供外部电能，向所述柔性气囊(1)内注入冷却的高压气体，所述柔性气囊(1)以存储高压气体方式储能，所述抽水蓄能电站的在抽水蓄能的基础上实现蓄能扩容；
[0009]S3:释气释能，所述抽水蓄能电站还包括彼此相连的膨胀发电机(6)和加热器(7)，
所述柔性气囊(1)与所述加热器(7)相连，释放所述柔性气囊(1)中存储的高压气体，进入所述加热器(7)进行加热，加热后的高压气体驱动所述膨胀发电机(6)向外发电。
[0010]S4:轮机释能，打开所述水泵轮机(8)的导叶，将所述上储水库(4)中的水释放用于驱动所述水泵轮机(8)转动，所述水泵轮机(8)驱动所述电机(9)发出电能。
[0011]上述实施方式，注气储能过程中，随着注入柔性气囊的高压空气的增加，柔性气囊的体积逐渐增大，整个压缩过程采用多级压缩级间冷却的方式，级间冷却是为了降低进入下一级压缩级的高压空气的温度，目的是为了降低压缩机功耗。最末级压缩级与柔性气囊通过管道连接，最末级压缩级的出口排气压力在整个压缩过程中保持恒定，在压缩储气时，因水下柔性气囊与水底压力保持动态平衡，因此，水下柔性气囊在整个压缩储气流程中，处于等压膨胀过程。
[0012]采用盘管型的柔性气囊的可有效利用上储水库的库底面积，最大限度进行储气储能。
[0013]在S3步骤中，加热器的作用是对高压气体加热，加热至额定设计温度的高压气体，输入膨胀发电机内，进行发电。膨胀发电机可将高压热气流进行热功转换，转化为透平机转轴上的机械功，进而驱动发电机发出电能。
[0014]水泵轮机和电机配合，既可用于抽水蓄能，也可用于发电。
[0015]进一步，所述柔性气囊(1)通过多个卡扣连接件(10)固定设于水库库底。
[0016]上述实施方式中，柔性气囊被卡扣连接件固定设于水库的库底，卡扣连接件包括多个均匀的卡扣和与之匹配的铆钉，分散将盘管型的柔性气囊固定于水库的库床上，分散了柔性气囊的浮力，能够牢固稳定的将柔性气囊固定于水库库床上。而压缩机提供了高压气体，冷却器将高压气体冷却后注入柔性气囊内进行储气式储能。
[0017]卡扣连接件包括卡扣和铆钉，卡扣和铆钉均涂覆防腐涂层，保证长期浸泡在水中不锈蚀，卡扣卡合住柔性气囊，铆钉穿入卡扣并嵌入水库库床底部，通过多个卡扣连接件将柔性气囊固定于水库库底，分散克服浮力的影响。
[0018]进一步，所述柔性气囊(1)为多个S型的盘管式气囊。
[0019]上述实施方式中，柔性气囊具有较长的盘管型，通过S型的排布，可增大柔性气囊的有效储能面积，对水库库底表面进行有效储能利用。
[0020]进一步，用于制作所述柔性气囊(1)的材料选自复合有碳纤维丝的天然橡胶。
[0021]在上述实施方式中，复合有碳纤维丝的天然橡胶其力学性能、耐磨性能、耐疲劳性能都有了明显的提高，且非常适用于压力频繁变动的应用场景，其最大可承受15MPa的压力值。
[0022]柔性气囊的上设有压力传感器，在压力传感器上设置压力限值，当柔性气囊充满且内部压力内的压力由压力传感器监测到达压力限值时，压力传感器向进气阀门发送闭锁信号，关闭气囊进气阀门收到闭锁信号后关闭阀门。
[0023]进一步，所述压缩机(2)进行多级压缩，每级具有相同的压缩比，所述冷却器(3)对应包括多个，单个压缩级的所述压缩机(2)与单个对应的所述冷却器(3)相连后组成压缩单元，所述压缩单元按照多个压缩等级间冷却的方式依次连接。
[0024]更进一步，所述多个压缩等级采用等压缩比压缩，自供电输入端至所述柔性气囊(1)，空气压力依次增强。
[0025]进一步，所述膨胀发电机(6)包括膨胀机和同步发电机，所述膨胀机具有多个膨胀级，并具有相同的膨胀比；所述加热器(7)包括多个，其数量等于膨胀机的级数；单个所述膨胀级与单个所述加热器(7)组成膨胀单元，并按照多级膨胀级间加热的方式依次连接，多个所述膨胀单元的末端与同步发电机相连。
[0026]更进一步，所述膨胀机的多个膨胀级采用等膨胀比。
[0027]上述实施方式中，膨胀机将柔性气囊中压缩空气的焓值转化为多级膨胀机转轴上的机械功；同步发电机将膨胀机转轴上的机械功转化为电能。
[0028]本专利技术具备以下有益效果：
[0029]本专利技术提出的基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法，该方法利用平均分配压力的盘管型柔性气囊分散压力，盘管型柔性气囊可采用多个卡扣与库床本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盘管型柔性气囊储气的抽水蓄能电站扩容方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：抽水蓄能，抽水蓄能电站包括上储水库(4)、位于所述上储水库(4)下游的下储水库(5)、以及彼此相连的电机(9)和水泵轮机(8)，通过外部电能驱动所述电机(9)，带动所述水泵轮机(8)将所述下储水库(5)中的水抽到所述上储水库(4)中进行抽水蓄能；S2：注气储能，在所述上储水库(4)的水库库底固定设置柔性气囊(1)，所述柔性气囊(1)为盘管型，通过向与所述柔性气囊(1)相连的压缩机(2)和冷却器(3)提供外部电能，向所述柔性气囊(1)内注入冷却的高压气体，所述柔性气囊(1)以存储高压气体方式储能，所述抽水蓄能电站的在抽水蓄能的基础上实现蓄能扩容；S3:释气释能，所述抽水蓄能电站还包括彼此相连的膨胀发电机(6)和加热器(7)，所述柔性气囊(1)与所述加热器(7)相连，释放所述柔性气囊(1)中存储的高压气体，进入所述加热器(7)进行加热，加热后的高压气体驱动所述膨胀发电机(6)向外发电；S4:轮机释能，打开所述水泵轮机(8)的导叶，将所述上储水库(4)中的水释放用于驱动所述水泵轮机(8)转动，所述水泵轮机(8)驱动所述电机(9)发出电能。2.根据权利要求1所述的任一抽水蓄能电站扩容方法，其特征在于，所述柔性气囊(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓弢，司杨，王张同博，张贵武，麻林瑞，高壮壮，辛宁，
申请(专利权)人：青海水利水电集团共和光伏发电有限公司，
类型：发明
国别省市：