一种低压压缩空气储能及其运行方法技术

本发明专利技术提供了一种低压压缩空气储能及其运行方法，主要涉及到能量储存技术领域，所述系统包括：压缩空气储能系统，由空气压缩单元

【技术实现步骤摘要】
一种低压压缩空气储能及其运行方法


[0001]本专利技术属于可再生能源
、
电力调峰
、
压缩空气储能
，具体而言，涉及一种低压压缩空气储能及其运行方法
。

技术介绍

[0002]在环境问题日益突出的背景下，开发绿色新能源
、
实现能源的转型升级刻不容缓
。
近年来，以风能
、
太阳能等可再生能源的发展受到各国的大力支持
。2022
年风电新增装机规模达到了
77.6GW。
在各国的政策扶持下，可再生能源的占比势必会持续增加，预计到
2025
年风电新增装机规模将达到
132GW。
但由于可再生能源的波动性和随机性以及电网存在的调峰能力不足的问题为可再生能源的持续性发展埋下隐患
。
压缩空气储能系统被普遍认为是解决可再生能源不稳定性及电力调峰的最具竞争力的规模化储能技术之一
。
[0003]国内外现有运行
、
调试
、
在建
、
设计的压缩空气储能工程项目大都采用地下盐穴
、
地下天然洞穴或地下人工硐室作为储气室来储存压缩空气
。
为了保证释能发电时电能输出品质，通常在储气室出口安装调节阀来保证膨胀机进口压力恒定
。
如果阀前后压差较大，则储能系统循环效率较低，反之，如果阀前后压差较小，则储气室有效存储密度较低
。
为了保证压缩空气储能系统较高的能量转换效率，目前常见的阀前后压差大约为
3MPa
，相应的压缩气储能蓄能压力8‑
10MPa
，释能压力为5‑
7MPa。
因此，地下储气室的承压需要高达8‑
10MPa
，其运行安全性
、
可靠性和密封要求极为严苛，建造成本也居高不下
。
同时，储气室有效存储密度低，大幅度提高了储气室规模及项目投资
。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的一个或多个技术问题，本专利技术的目的在于提供一种低压压缩空气储能及其运行方法，有效解决了系统安全性和可靠性问题，同时使压缩空气储能系统保持定压工况进行运行，大幅度提高地下储气室有效存储密度以及减小储气室建设规模，系统整体投资降低约
35
％
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的一种低压压缩空气储能系统，包括压缩空气储能系统和二氧化碳气液转换循环系统；
[0007]所述压缩空气储能系统包括空气压缩单元
、
储气室
、
空气膨胀单元，所述空气压缩单元利用电能将外界环境空气压缩，所述储气室用于存储所述空气压缩单元输送的压缩空气，所述空气膨胀单元利用所述储气室释放的压缩空气膨胀做功；
[0008]所述二氧化碳气液转换循环系统包括柔性储气包
、
二氧化碳气转液单元
、
储罐
、
二氧化碳液转气单元，所述柔性储气包用于存储二氧化碳气体，所述二氧化碳气转液单元在储能过程中将所述柔性储气包释放的二氧化碳气体液化，所述储罐将所述二氧化碳气转液单元液化的二氧化碳液体存储，所述二氧化碳液转气单元在释能过程中将所述储罐释放的二氧化碳液体进行汽化，汽化后的二氧化碳气体进入所述柔性储气包进行存储；
[0009]所述柔性储气包置于所述储气室内部，其内外压力基本保持一致，使所述空气压缩单元和所述空气膨胀单元按定压工况运行
。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，所述空气压缩单元包括依次连接的第一空气压缩机
、
第一空气储能换热器
、
第二空气压缩机
、
第二空气储能换热器
、
第三空气压缩机和第三空气储能换热器，所述第一空气压缩机进口与外界环境连接，所述第三空气储能换热器出口与所述储气室连接；
[0011]所述空气膨胀单元包括第一空气释能换热器
、
第一空气膨胀机
、
第二空气释能换热器
、
第二空气膨胀机
、
第三空气释能换热器
、
第三空气膨胀机，所述第一空气释能换热器与所述储气室连接，所述第三空气膨胀机与外界环境连接
。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述储气室可为地下盐穴
、
地下天然洞穴
、
地下人工硐室或地上储罐；
[0013]本专利技术的进一步改进在于，所述二氧化碳气转液单元包括第一二氧化碳压缩机
、
第一二氧化碳换热器
、
第一二氧化碳膨胀机，第一节流阀
、
第二二氧化碳压缩机
、
散热器；
[0014]所述第一二氧化碳压缩机进口与所述柔性储气包出口相连接，所述第一二氧化碳压缩机出口依次经所述第一二氧化碳换热器
、
所述第一二氧化碳膨胀机与所述储罐相连接；
[0015]所述第一二氧化碳膨胀机出口经所述第一节流阀
、
所述散热器与所述第一二氧化碳压缩机进口相连接；
[0016]所述第一二氧化碳膨胀机出口经第二二氧化碳压缩机
、
所述散热器与所述第一二氧化碳压缩机进口相连接
。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述二氧化碳液转气单元包括第二节流阀
、
二氧化碳泵
、
第二二氧化碳换热器；
[0018]所述第二节流阀进口与所述储罐出口相连接，所述第二节流阀出口经所述第二二氧化碳换热器与所述柔性储气包进口相连接；
[0019]所述二氧化碳泵进口与所述储罐出口相连接，所述二氧化碳泵出口经所述第二二氧化碳换热器与所述柔性储气包进口相连接
。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第一蓄水罐
、
第二蓄水罐；
[0021]所述第一蓄水罐的出口分别经每个空气储能换热器的冷侧通道与所述第二蓄水罐的进口相连通；所述第一蓄水罐的出口处设置有第一水泵；
[0022]所述第二蓄水罐的出口分别经每个空气释能换热器的热侧通道与所述第一蓄水罐的进口相连通；所述第二蓄水罐的出口处设置有第二水泵
。
[0023]本专利技术的进一步改进在于，还包括：第三蓄水罐
、
第四蓄水罐；
[0024]所述第三蓄水罐的出口经第一二氧化碳换热器的冷侧通道与所述第四蓄水罐的进口相连通；所述第三蓄水罐的出口处设置有第三水泵；
[0025]所述第四蓄水罐的出口经第二二氧化碳换热器的热侧通道与所述第四蓄水罐的进口相连通；所述第四蓄水罐的出口处设置有第四水泵
。
[0026]本专利技术的进一步改进在于，所述空气压缩单元中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低压压缩空气储能系统，其特征在于，包括：压缩空气储能系统和二氧化碳气液转换循环系统；所述压缩空气储能系统包括空气压缩单元
、
储气室
(8)、
空气膨胀单元，所述空气压缩单元利用电能将外界环境空气压缩，所述储气室
(8)
用于存储所述空气压缩单元输送的压缩空气，所述空气膨胀单元利用所述储气室
(8)
释放的压缩空气膨胀做功；所述二氧化碳气液转换循环系统包括柔性储气包
(7)、
二氧化碳气转液单元
、
储罐
(21)、
二氧化碳液转气单元，所述柔性储气包
(7)
用于存储二氧化碳气体，所述二氧化碳气转液单元在储能过程中将所述柔性储气包
(7)
释放的二氧化碳气体液化，所述储罐
(21)
将所述二氧化碳气转液单元液化的二氧化碳液体存储，所述二氧化碳液转气单元在释能过程中将所述储罐
(21)
释放的二氧化碳液体进行汽化，汽化后的二氧化碳气体进入所述柔性储气包
(7)
进行存储；所述柔性储气包
(7)
置于所述储气室
(8)
内部，其内外压力基本保持一致，使所述空气压缩单元和所述空气膨胀单元按定压工况运行
。2.
根据权利要求1所述的一种低压压缩空气储能系统，其特征在于，所述空气压缩单元包括依次连接的第一空气压缩机
(1)、
第一空气储能换热器
(2)、
第二空气压缩机
(3)、
第二空气储能换热器
(4)、
第三空气压缩机
(5)
和第三空气储能换热器
(6)
，所述第一空气压缩机
(1)
进口与外界环境连接，所述第三空气储能换热器
(6)
出口与所述储气室
(8)
连接；所述空气膨胀单元包括第一空气释能换热器
(9)、
第一空气膨胀机
(10)、
第二空气释能换热器
(11)、
第二空气膨胀机
(12)、
第三空气释能换热器
(13)、
第三空气膨胀机
(14)
，所述第一空气释能换热器
(9)
与所述储气室
(8)
连接，所述第三空气膨胀机
(14)
与外界环境连接
。3.
根据权利要求1所述的一种低压压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气室
(8)
可为地下盐穴
、
地下天然洞穴
、
地下人工硐室或地上储罐
。4.
根据权利要求1所述的一种低压压缩空气储能系统，其特征在于，所述二氧化碳气转液单元包括第一二氧化碳压缩机
(15)、
第一二氧化碳换热器
(16)、
第一二氧化碳膨胀机
(17)
，第一节流阀
(18)、
第二二氧化碳压缩机
(19)、
散热器
(20)
；所述第一二氧化碳压缩机
(15)
进口与所述柔性储气包
(7)
出口相连接，所述第一二氧化碳压缩机
(15)
出口依次经所述第一二氧化碳换热器
(16)、
所述第一二氧化碳膨胀机
(17)
与所述储罐
(21)
相连接；所述第一二氧化碳膨胀机出口经所述第一节流阀
、
所述散热器与所述第一二氧化碳压缩机进口相连接；所述第一二氧化碳膨胀机出口经所述第二二氧化碳压缩机
、
所述散热器与所述第一二氧化碳压缩机进口相连接
。5.
根据权利要求1所述的一种低压压缩空气储能系统，其特征在于，所述二氧化碳液转气单元包括第二节流阀
(22)、
二氧化碳泵
(23)、
第二二氧化碳换热器
(24)
；所述第二节流阀
(22)
进口与所述储罐
(21)
出口相连接，所述第二节流阀
(22)
出口经第二二氧化碳换热器
(24)
与所述柔性储气包
(7)
进口相连接；所述二氧化碳泵
(23)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘展，尹素真，张遥，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：