[发明专利]一种无蓄热的绝热压缩空气储能方法及系统

说明书

本发明公开了一种无蓄热的绝热压缩空气储能方法及系统，压缩空气储能子系统和压缩热吸收子系统分别与压缩空气释能子系统连接；压缩空气储能子系统利用可再生能源或富余电能将环境中的常压空气经压缩机转化成高压空气；压缩热吸收子系统利用压缩过程中产生的压缩热，将液体燃料热解为合成气并储存于合成气储罐中；压缩空气释能子系统将高压空气与合成气在燃烧室中混合燃烧，利用产生的高温高压烟气驱动透平机组做功并输出电能。本发明不仅能够实现压缩空气储能系统的功能，并且能够提升储能过程中压缩热的能量品位以及系统的能量利用率。

技术领域

本发明属于电能存储技术领域，具体涉及一种无蓄热的绝热压缩空气储能方法及系统。

背景技术

人类对煤炭、石油等化石能源的开发和利用，大大推动了世界发展，然而随着对化石能源的大量开采消耗，不仅使得化石能源的储量已日渐枯竭，并且造成了世界范围内的环境污染、生态破坏以及气候变化等问题。为解决上述问题，开发清洁高效的可再生能源已成为世界各国的共识。

风能作为具有代表性的可再生能源，近年来在全球范围内发展迅速，目前中国已成为全球累计风电装机容量最大的国家。然而风能作为一种典型的具有随机性和间歇性特点的可再生能源，以风能作为原动力的风电系统所发出的电能也因此呈现间歇性、波动性以及非周期性等特点，这给我国发展新型能源带来了巨大的挑战。

储能技术通过将具有不稳定特点的风能转化成稳定的能量储存，然后在电网需要时对外输出稳定的电能，该技术不仅能够增强风电场并网运行的稳定性，并且可以提高清洁能源发电比例，优化我国能源结构。目前适用于大规模风电储存的成熟技术只有抽水蓄能技术和压缩空气储能技术，由于我国风电富集地区大都为干旱、缺水地区，因而抽水蓄能技术无法广泛推广应用，而无需依赖大量水源的压缩空气储能技术则适用于我国北方的风电富集地区，因此该技术目前已成为解决我国风电固有不稳定性缺陷的关键技术。

传统压缩空气储能技术是一种基于燃气轮机技术的能量储存技术，通过将用电低谷阶段的富余电能以高压空气的形式储存于储气装置中，在用电高峰阶段，高压空气和燃料进入燃烧室混合燃烧，生成的高温烟气进入透平机做功并驱动发电机输出稳定的电能，然而该技术由于没有回收利用压缩过程产生的大量压缩热，因此造成了严重的能量浪费。随着储热技术的快速发展，通过将压缩过程中产生的压缩热储存，然后在释能过程中将这部分热量用于提升透平机入口空气的温度的先进绝热压缩空气储能系统受到广泛关注，虽然该技术能够实现能量高效利用的目标，但是该技术不仅大幅提升了系统中换热/蓄热设备的设计及制造难度，进而提升了系统的制造及维护成本，并且从热力学角度出发，由于在换热过程中不可避免的会存在换热温差，这意味着该技术在工作过程中，热能的品位不断降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无蓄热的绝热压缩空气储能方法及系统，通过将储能过程中产生的全部压缩热用于驱动吸热型热化学反应，以解决换热/蓄热过程存在大量损失及能量品位下降的问题，最终解决现有压缩空气储能技术工作过程中无法避免的蓄热耗散难题，提升该技术的能量利用率。

本发明采用以下技术方案：

一种无蓄热的绝热压缩空气储能系统，包括压缩空气储能子系统、压缩热吸收子系统和压缩空气释能子系统，压缩空气储能子系统和压缩热吸收子系统分别与压缩空气释能子系统连接；压缩空气储能子系统利用可再生能源或富余电能将环境中的常压空气经压缩机转化成高压空气；压缩热吸收子系统利用压缩过程中产生的压缩热，将液体燃料热解为合成气并储存于合成气储罐中；压缩空气释能子系统将高压空气与合成气在燃烧室中混合燃烧，利用产生的高温高压烟气驱动透平机组做功并输出电能。

具体的，压缩空气储能子系统包括压缩机组，压缩机组入口连接电动机组，压缩机组的出口与反应器的入口连接，反应器的空气出口与高压储气装置连接，通过高压储气装置与燃烧室连接，压储气装置与燃烧室之间设置有节流阀。