[发明专利]基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统及方法

说明书

本发明一种基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统及方法，从所述系统包括用于连接电动机储能的复合压缩单元、用于储气的双井结构热盐井和用于连接发电机释能的膨胀单元；双井结构热盐井包括两个竖井和从底部连通两个竖井的水平井；两个竖井的顶端开口分别作为盐井储气入口和盐井排气出口；复合压缩单元包括以空气为作用介质依次连接的低压压缩机、低压储能储气罐和高压循环压缩装置；低压压缩机的输入端连接电动机输出端；高压循环压缩装置包括两个底部双向连通的高压储气罐；两个高压储气罐的气流入口并联连接低压储能储气罐的输出端，气流出口并联连接热盐井储气入口；膨胀单元的输入端连接盐井排气出口。

技术领域

本发明涉及物理储能技术领域，具体为基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统及方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭和环境问题的日益显著，可再生能源的利用受到了越来越多的重视。风能、太阳能等可再生能源所固有的随机性和波动性给可再生能源的开发带来了巨大的挑战，然而储能技术可以有效解决这一问题。同时，智能电网的建设也迫切需要储能系统作为支撑技术。在现有储能技术中压缩空气储能被国内外公认为是一种最有前景的物理储能技术。

目前的物理储能技术包括，压缩空气储能、抽水蓄能、电容储能和制冷制热储能等，可实现大规模储能的只有压缩空气储能和抽水蓄能，而抽水蓄能对地理条件和水资源要求较高，不具有普适性。

在现有压缩空气储能系统中，如图1所示，存在如下两方面问题：

一是，现有的压缩空气储能系统中，储气库的建造显著地影响着系统整体的造价和效率。现有的压缩空气储能系统中，储气库大多建设在地面和地表附近，所以储气库温度接近环境温度，无法利用地下热量。此外，在地面建设储气库，需要占据大量空间和地表，相对地下建设对人类影响较大，投入也更高。

二是，现有的压缩空气储能系统在储能阶段主要采用透平压缩机进行绝热压缩，该过程使得高品位电能大量转化为低品位热能，造成系统损失；在释能阶段会进行外加热源辅助加热以提升压缩气体做功能力，导致压缩空气储能系统发电成本高，经济性差及附加污染和碳排放。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统及方法，从本质上改变传统储能过程中的压缩方式，避免消耗燃料加热，降低成本和污染。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于双井结构热盐井的复合式压缩空气储能系统，包括用于连接电动机储能的复合压缩单元、用于储气的双井结构热盐井和用于连接发电机释能的膨胀单元；

所述的双井结构热盐井包括两个竖井和从底部连通两个竖井的水平井；一个竖井的顶端开口作为盐井储气入口，另一个竖井的顶端开口作为盐井排气出口；

所述的复合压缩单元包括以空气为作用介质依次连接的低压压缩机、低压储能储气罐和高压循环压缩装置；低压压缩机的输入端连接电动机输出端；

所述的高压循环压缩装置包括两个底部双向连通的高压储气罐，高压储气罐内盛装有水作为传递压力介质；两个高压储气罐的气流入口并联连接低压储能储气罐的输出端，气流出口并联连接热盐井储气入口；

所述的膨胀单元的输入端连接盐井排气出口。

优选的，所述的复合压缩单元还包括若干蓄热器，所述的膨胀单元包括依次连接的高压膨胀机和多级低压膨胀机，高压膨胀机的输入端连接盐井排气口；所述的低压压缩机和低压储能储气罐之间，以及相邻的低压压缩机之间均对应连接蓄热器的热侧；高压膨胀机和低压膨胀机之间，以及相邻的低压膨胀机之间均对应连接蓄热器的冷侧。

进一步，高压膨胀机和低压膨胀机均分别连接发电机；或者高压膨胀机和低压膨胀机之间通过联轴器相连，低压膨胀机与发电机相连。