[发明专利]恒压水-气共容舱电力储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能物理储能的系统，特别涉及一种利用水-气共容舱实现电力储能的系统。

背景技术

从去年开始，中国已经超过美国成为世界第一大能源消费国，未来，随着中国的飞速发展，对能源的消耗还会大幅增加，我国在能源消费和节能减排方面必将承受更多和更大的国际压力。

目前，世界能源发展的主流趋势正在发生重大转变，正逐步走向摒弃核电和摒弃水电的道路，例如欧洲的核心国德国已宣布2020年弃核，其它欧洲国家已炸掉到期水电站；重点提高现有能源的利用率，逐步提高新兴能源与可再生能源在电网中所占比重，逐步限制火电的发展。

风电是我国唯一已经被大规模开发利用的可再生能源。2010年底，我国风电装机总容量达到4473.3万千瓦，超过美国成为世界第一，风电并网容量也达到了2956万千瓦，十二五末总装机容量达到1亿千瓦。随着并网容量的增加，尤其是进入2011年后，风电基地的弃风量急剧增加，一些风电基地的风机脱网事故频繁发生，这些问题已经对风电场和电网的安全运行带来了严重影响。我国风电场的风电波动性强，稳定性差，电网调峰能力和吸纳能力低是产生上述问题的根源。根据国外的经验，有效解决该问题的办法：通过对风电的大规模储存，提高其并网的稳定性、可控性及电网的安全性。

国外在上世纪七八十年代就已经开始研究电的大规模储存问题，并建立了几座大规模风电储存的示范工程。

到目前为止，关于电力储存的方法很多：压缩空气储能、抽水蓄能、电磁储能、飞轮储能、超级电容储能、超临界压缩空气储能、充电电池储能等，但是能够进行大规模风电储存的成熟技术只有两种：一种是抽水蓄能技术，另一种是压缩空气储能技术。目前，在国内没有商业运行的压缩空气储能电站，也没有设计大规模压缩空气储能的示范工程经验，部分高校及科研院所仅进行了基础性研究。

西安交通大学研究压缩空气储能技术开始于上世纪九十年代，开展了热、电、冷联供的电站及各种不同的压缩空气储能循环系统的理论研究；中国科学院进行了超临界压缩空气储能的相关研究；华北电力大学对压缩空气储能系统进行了优化和经济性分析。

现有压缩空气储能系统在储能过程中需要采用带有中间冷却器和后冷器的多级压缩机组，设备造价高、换热系统复杂、产生大量低品位热量；在压缩空气膨胀发电过程中，为了获取尽可能多的膨胀功，必须对气体透平的进气进行加热至600度左右，为此需要给该系统配套燃气透平发电机组，从燃气透平机高温尾气获取热量，或者加装辅助加热装置，燃料(天然气、煤或燃油)补给系统，需要消耗数量可观的不可再生资源。

发明内容

针对现有压缩空气储能电站设备造价高、以及抽水蓄能电站要求的特殊地理环境等缺陷，本发明的目的是提供一种改进的水气共容舱电力储能系统，该系统不但可降低储能造价，提高储能装置能量转化效率，而且可解决系统在发电过程中水气共容舱内压力稳定的问题。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种恒压水-气共容舱电力储能系统，包括一个水-气共容舱、一个为水-气共容舱提供预置高压气体用的气体压缩机组、一个抽水蓄能的水泵机组、一个上方与大气相通的储水池以及一个发电用水轮机，其中，驱动气体压缩机组和水泵机组运行的电动机取自电网的富余电能，所述水轮机的排水口通过管道为储水池提供进水，水泵机组通过管道从储水池中抽水，所述气体压缩机组的出口通过阀门及管道连通水-气共容舱，该水-气共容舱的出口通过管道及阀门连通水轮机，由水轮机拖动发电机发电输出电能，其特征在于，还包括一个蒸汽锅炉，该蒸汽锅炉通过第一智能阀和蒸汽输送管道连接水气共容舱；所述水泵机组的出口经第三智能阀，一路通过管道与水-气共容舱的下部连通，另一路通过第二智能阀及喷淋管与水-气共容舱上部连通；所述三个智能阀由一个气体压力稳定控制装置控制。

上述方案中，所述气体压力稳定控制装置的信号输入连接压力变送器和水位传感器，该压力变送器的输入与水气共容舱内连通；该水位传感器的输入连接水气共容舱内的水体；气体压力稳定控制装置至少包括两个流量控制器和一个闸阀控制器，流量控制器用于控制第一智能阀及蒸汽的流量或第二智能阀及喷淋水的流量；闸阀控制器用于控制第三智能阀的启闭。

在水泵机组与储水池之间设置有回水阀门，该回水阀门受气体压力稳定控制装置中的闸阀控制器控制。

所述水-气共容舱内置漂浮于水面之上的隔热垫，隔热垫上开有许多竖孔。

所述水泵机组为多级水泵串联而成。

所述气体压缩机组用高压气瓶组替换。