采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，涉及压缩空气储能电站技术领域。它包括一列或以上并联的空气压缩系统、一列或以上并联的空气膨胀发电系统、储热系统、换热系统和储气系统和冷却塔，每列空气压缩系统包括两段或以上串联的空气压缩机；每列空气膨胀发电系统包括一段或以上串联的空气透平；储热系统包括熔融盐储热系统和加压水储热系统；换热系统包括压缩侧换热系统、末段压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统。本实用新型专利技术可在不显著增加投资的条件下，将压缩空气储能电站的效率提高至与采用导热油和常压水储热的压缩空气储能系统相当的水平，而投资低于采用导热油和常压水储热的压缩空气储能系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统


[0001]本技术涉及压缩空气储能电站
，更具体地说它是采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统。

技术介绍

[0002]新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是构建清洁低碳、安全高效的能源体系的有力支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域；压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage——CAES)是新型储能多元化技术之一。
[0003]压缩空气储能是在燃气轮机技术的基础上发展起来的一种长时间、大容量储能技术，主要技术路线有补燃式(D
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CAES)和非补燃式(A
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CAES)两大类；对压缩空气储能技术的研发，国外主要为补燃式，如1978年投入商业运行的德国亨托夫(Huntorf)电站、1991年投入商业运行的美国麦金托什(McIntosh)电站，而国内主要为非补燃式。
[0004]非补燃式压缩空气储能电站主要由空气压缩系统、空气膨胀发电系统、储热系统、换热系统及储气系统构成，运行分为储能过程和释能过程：
[0005]1)储能过程：在电网低谷时段，利用富余电能(低谷电、弃风电、弃光电等)，由电动机驱动压缩机将空气压缩至高压，储存在储气库(可选用盐穴、人工硐室、废弃矿井、管线钢管道或管束(阵列)等)中，同时空气压缩时产生的热能大部分被储热介质(可选用熔融盐、导热油、水等)吸收，储存在储罐中，完成电能到压缩空气势能(压力能)、储热介质热能的转换，实现电能的储存。
[0006]2)释能过程：在电网高峰时段，压缩空气从储气库中释放，同时被储热介质加热，进入透平膨胀做功，完成压缩空气势能(压力能)、储热介质热能到电能的转换，实现电能的释放。
[0007]在2021年之前，国内非补燃式压缩空气储能技术主要有采用低压水储热的压缩空气储能系统、采用导热油和常压水储热的压缩空气储能系统；压缩空气储能电站的效率随着储热温度的提高而提高；采用低压水储热的压缩空气储能系统投资较低，但效率也较低，而采用导热油和常压水储热的压缩空气储能系统效率较高，但投资也较高，为兼顾效率和投资，申请人于2021年提出了采用高压水储热的压缩空气储能系统，申报了技术专利“采用高压高温热水蓄热的压缩空气储能系统(专利号：202123240965.2)”；单独采用加压水时，受制于水的特性，储热温度不宜过高，否则将大大增加储热系统的工作压力；若将储热温度提高至320
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330℃，需采用导热油、熔融盐等工作温度更高的储热介质；与导热油相比，熔融盐的工作温度较高、价格较低、安全性较优。
[0008]因此，研发一种采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，可在不显著增加投资的条件下，进一步提高压缩空气储能电站的效率很有必要。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足之处，而提供采用熔融盐和加
压水储热的压缩空气储能系统。
[0010]为了实现上述目的，本技术的技术方案为：采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，其特征在于：包括一列或以上并联的空气压缩系统、一列或以上并联的空气膨胀发电系统、储热系统、换热系统和储气系统和冷却塔，每列所述空气压缩系统包括两段或以上串联的空气压缩机；每列所述空气膨胀发电系统包括一段或以上串联的空气透平；
[0011]所述储热系统包括熔融盐储热系统和加压水储热系统，所述熔融盐储热系统包括高温熔融盐储罐和低温熔融盐储罐，所述加压水储热系统包括高温水储罐和低温水储罐；
[0012]所述换热系统包括压缩侧换热系统、末段压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统；
[0013]所述每段的空气压缩机通过空气管道依次与压缩侧换热系统和下一段的空气压缩机连接，末段的空气压缩机通过空气管道依次与末段压缩侧换热系统和储气系统连接；
[0014]所述储气系统通过空气管道依次与膨胀侧换热系统、首段的空气透平连接；所述每段空气透平通过空气管道与依次与膨胀侧换热系统和下一段的空气透平连接，末段的空气透平通过空气管道与排气筒连接；
[0015]所述压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统均通过熔融盐管道与高温熔融盐储罐连接；所述压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统均通过熔融盐管道与低温熔融盐储罐连接；
[0016]所述压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统均通过加压水管道与高温水储罐连接；所述压缩侧换热系统和膨胀侧换热系统均通过加压水管道与低温水储罐连接；
[0017]所述冷却水通过冷却水管道与压缩侧换热系统和末段压缩侧换热系统换热后进入冷却塔。
[0018]在上述技术方案中，所述空气压缩系统为三段，为一段空气压缩机、二段空气压缩机和末段空气压缩机；所述空气膨胀发电系统为两段，为一段空气透平和二段空气透平；所述一段空气压缩机与一段空气压缩机电动机连接，二段空气压缩机与二段空气压缩机电动机连接，末段空气压缩机与末段空气压缩机电动机连接；所述一段空气透平和二段空气透平均与空气透平发电机连接。
[0019]在上述技术方案中，所述压缩侧换热系统包括压缩侧一级空气
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熔融盐换热器、压缩侧一级第一空气
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水换热器、压缩侧一级第二空气
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水换热器、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器、压缩侧二级第一空气
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水换热器、压缩侧二级第二空气
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水换热器；
[0020]所述末段压缩侧换热系统包括压缩侧三级空气
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水换热器；
[0021]所述一段空气压缩机通过空气管道依次与压缩侧一级空气
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熔融盐换热器、压缩侧一级第一空气
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水换热器、压缩侧一级第二空气
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水换热器、二段空气压缩机连接；所述二段空气压缩机通过空气管道依次与压缩侧二级空气
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熔融盐换热器、压缩侧二级第一空气
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水换热器、压缩侧二级第二空气
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水换热器、末段空气压缩机连接；所述末段空气压缩机通过空气管道依次与三级空气
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水换热器和储气系统连接；
[0022]所述压缩侧一级空气
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熔融盐换热器、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器均通过熔融盐管道与高温熔融盐储罐连接；
[0023]所述压缩侧一级空气
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熔融盐换热器、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器均通过熔融盐管道与低温熔融盐储罐连接；
[0024]所述压缩侧一级第一空气
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水换热器和压缩侧二级第一空气
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水换热器均通过加压水管道与高温水储罐连接；
[0025]所述压缩侧一级第一空气
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水换热器和压缩侧二级第一空气
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水换热器均通过加压水管道与低温水储罐连接；
[0026]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，其特征在于：包括一列或以上并联的空气压缩系统(1)、一列或以上并联的空气膨胀发电系统(2)、储热系统(3)、换热系统(4)和储气系统(5)和冷却塔(6)，每列所述空气压缩系统(1)包括两段或以上串联的空气压缩机(11)；每列所述空气膨胀发电系统(2)包括一段或以上串联的空气透平(21)；所述储热系统(3)包括熔融盐储热系统(31)和加压水储热系统(32)，所述熔融盐储热系统(31)包括高温熔融盐储罐(311)和低温熔融盐储罐(312)，所述加压水储热系统(32)包括高温水储罐(321)和低温水储罐(322)；所述换热系统(4)包括压缩侧换热系统(41)、末段压缩侧换热系统(42)和膨胀侧换热系统(43)；所述每段的空气压缩机(11)通过空气管道依次与压缩侧换热系统(41)和下一段的空气压缩机(11)连接，末段的空气压缩机(11)通过空气管道依次与末段压缩侧换热系统(42)和储气系统(5)连接；所述储气系统(5)通过空气管道依次与膨胀侧换热系统(43)、首段的空气透平(21)连接；所述每段空气透平(21)通过空气管道依次与膨胀侧换热系统(43)和下一段的空气透平(21)连接，末段的空气透平(21)通过空气管道与排气筒(22)连接；所述压缩侧换热系统(41)和膨胀侧换热系统(43)均通过熔融盐管道与高温熔融盐储罐(311)连接；所述压缩侧换热系统(41)和膨胀侧换热系统(43)均通过熔融盐管道与低温熔融盐储罐(312)连接；所述压缩侧换热系统(41)和膨胀侧换热系统(43)均通过加压水管道与高温水储罐(321)连接；所述压缩侧换热系统(41)和膨胀侧换热系统(43)均通过加压水管道与低温水储罐(322)连接；冷却水通过冷却水管道与压缩侧换热系统(41)和末段压缩侧换热系统(42)换热后进入冷却塔(6)。2.根据权利要求1所述的采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，其特征在于：所述空气压缩系统(1)为三段，为一段空气压缩机(111)、二段空气压缩机(112)和末段空气压缩机(113)；所述空气膨胀发电系统(2)为两段，为一段空气透平(211)和二段空气透平(212)；所述一段空气压缩机(111)与一段空气压缩机电动机(121)连接，二段空气压缩机(112)与二段空气压缩机电动机(122)连接，末段空气压缩机(113)与末段空气压缩机电动机(123)连接；所述一段空气透平(211)和二段空气透平(212)均与空气透平发电机(23)连接。3.根据权利要求2所述的采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，其特征在于：所述压缩侧换热系统(41)包括压缩侧一级空气
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熔融盐换热器(411)、压缩侧一级第一空气
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水换热器(412)、压缩侧一级第二空气
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水换热器(413)、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器(414)、压缩侧二级第一空气
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水换热器(415)、压缩侧二级第二空气
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水换热器(416)；所述末段压缩侧换热系统(42)包括压缩侧三级空气
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水换热器(421)；所述一段空气压缩机(111)通过空气管道依次与压缩侧一级空气
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熔融盐换热器(411)、压缩侧一级第一空气
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水换热器(412)、压缩侧一级第二空气
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水换热器(413)、二段空气压缩机(112)连接；所述二段空气压缩机(112)通过空气管道依次与压缩侧二级空气
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熔融盐换热器(414)、压缩侧二级第一空气
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水换热器(415)、压缩侧二级第二空气
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水换热
器(416)、末段空气压缩机(113)连接；所述末段空气压缩机(113)通过空气管道依次与压缩侧三级空气
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水换热器(421)和储气系统(5)连接；所述压缩侧一级空气
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熔融盐换热器(411)、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器(414)均通过熔融盐管道与高温熔融盐储罐(311)连接；所述压缩侧一级空气
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熔融盐换热器(411)、压缩侧二级空气
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熔融盐换热器(414)均通过熔融盐管道与低温熔融盐储罐(312)连接；所述压缩侧一级第一空气
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水换热器(412)和压缩侧二级第一空气
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水换热器(415)均通过加压水管道与高温水储罐(321)连接；所述压缩侧一级第一空气
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水换热器(412)和压缩侧二级第一空气
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水换热器(415)均通过加压水管道与低温水储罐(322)连接；所述压缩侧一级第二空气
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水换热器(413)、压缩侧二级第二空气
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水换热器(416)和压缩侧三级空气
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水换热器(421)均通过冷却水管道与冷却塔(6)形成回路。4.根据权利要求3所述的采用熔融盐和加压水储热的压缩空气储能系统，其特征在于：所述膨胀侧换热系统(43)包括膨胀侧一级空气
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水换热器(431)、膨胀侧一级空气
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熔融盐换热器(432)、膨胀侧二级空气
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水换热器(433)和膨胀侧二级空气
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熔融盐换热器(434)；所述储气系统(5)通过空...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮刚，韩亮，王辉，刘璟，李欣，张凯，陈牧，匡云，刘江，刘杰，黄军军，李勇，秦渊，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：