[发明专利]一种非补燃式压缩空气储能系统

说明书

本发明涉及电能储存领域，特别涉及一种非补燃式压缩空气储能系统。其包括高温压缩机组、储气装置、透平发电机组和回热系统；储气装置的进口与高温压缩机组相连，以储存高温压缩机组压缩的高压空气；储气装置的出口与透平发电机组相连，为透平发电机组发电提供压缩空气；回热系统包括冷却器、高温传热介质储存装置、低温传热介质储存装置、回热器。本发明提供的非补燃式压缩空气储能系统，通过采用高温压缩机，可使压缩热温度达250‑360摄氏度，并采用高效蓄热和回热，提高了进入透平发电机组压缩空气的温度，从而提升了储能效率。

技术领域

本发明涉及电能储存领域，特别涉及一种非补燃式压缩空气储能系统。

背景技术

近年来，在全球能源危机和环境污染的双重压力下，迫使人类重新思考能源利用形式。以清洁能源和能源网络互联为核心的“第三次工业革命”及相关技术的逐步推动，使得综合利用风、光、水等清洁能源成为解决全球能源和环境问题的一项共识。在此背景下，风电、光伏等可再生能源得到了迅猛发展，然而风电、光伏等可再生能源发电具有的间歇波动性给现有电力系统运行控制与优化调度带来了极大挑战。实现电能的大规模储存则是应对风光电力波动性、实现电网削峰填谷及多能源网络互补功能的有效措施。

目前国际上认可的大规模电能储存方式主要包括抽水蓄能和压缩空气储能。一般而言，抽水蓄能储能电站的建设严格受到地理条件限制，投资大，建设周期长，同时不利于生态环境。相比而言，压缩空气储能技术相对成熟，对地理条件无特殊要求，具有投资少、建设周期短、经济性能高、运行方式灵活、占地面积小等特点，被视为是大型风光电力的最佳协同者。特别地，压缩空气采用自然界的大气作为循环工质，吸气和排气都在环境大气中进行，是一种极具吸引力的大规模储能方式。

作为一种新型的蓄能蓄电技术，压缩空气储能得到了极大的关注。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，在电力系统负荷低谷时系统吸纳富余发电能力，驱动空气压缩机压缩空气，将能量以压缩空气的形式储存于储气装置；在电力系统负荷高峰时系统储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，带动发电机发电，向电力系统释能。1978年，德国建成世界第一座商业运行压缩空气储能电站，1991年美国建成了世界上第二座商业运行压缩空气储能电站。然而，上述压缩空气储能电站需要天然气补燃，存在环境污染问题。

与补燃式压缩空气储能不同，非补燃式压缩空气储能系统主要采用蓄热回热系统收集空气压缩过程中的压缩热，并用压缩热来加热透平发电机组入口的高压空气，摒弃了天然气的补燃，是一种能实现冷热电三联供的清洁大规模储能系统。2015年，清华大学联合中科院理化所、中国电力科学研究院研制了世界上首台非补燃式500kW压缩空气储能示范系统，实现了电能—空气势能—电能的转换，其理论电换电效率为42％，实验电换电效率达33％，开创了非补燃式压缩空气储能系统的先河。然而现有的非补燃式压缩空气储能系统主要采用低温压缩机压缩空气，从空气中获得的热量不足；并且采用水作为回热介质，储热效率不高；此外，采用储气罐储气，不便于大规模储能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种非补燃式压缩空气储能系统，以提高储能效率，进而提高非补燃压缩空气储能系统的电换电效率及发电功率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非补燃式压缩空气储能系统，其中，包括高温压缩机组、储气装置、透平发电机组和回热系统；

储气装置的进口与高温压缩机组相连，以储存高温压缩机组压缩的高压空气；储气装置的出口与透平发电机组相连，为透平发电机组发电提供压缩空气；