[发明专利]一种高能量密度蓄释能系统及蓄能释能方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度蓄释能系统及蓄能释能方法，利用增压泵机组经加热器后的水进行加热加压存储至高温高压储水罐内形成高温高压水质存储势能，在需要电能时通过再热器直接对高温高压储水罐内高温高压工质进行再加热形成完全饱和过热蒸汽，完全饱和过热蒸汽在高压蒸汽透平中做功膨胀为湿饱和蒸汽使高温高压储水罐出来的工质简单加热即可达到最大蒸汽能量回收要求，然后对流入冷却器进行余热回收冷却后回流至常温储水罐中，从而形成闭环蓄释能系统，只需要一个高温高压储水罐进行储能，结构简单，且能够确保采用常温储水罐进行工质存储，无地理势差要求，且利用高温高压水汽混合存储，运行效率高，势能过程回收效率高。

技术领域

本发明涉及物理储能技术领域，特别涉及一种高能量密度蓄释能系统及蓄能释能方法。

背景技术

为解决间歇式可再生能源大规模并网难题，提升电网运行效率、安全性、经济性，发展大规模电能存储技术成为国内外研究学者共同关注的焦点。储能技术作为电力系统的一种过渡技术，能够将电力负荷低谷时可再生能源产生的电能储存起来，待到外界需要能量时，再通过一定的方式输出，可以对电网起到削峰填谷的作用，有效缓解电力负荷的不稳定问题，提升可再生能源发电并网利用率。

目前，储能技术的种类较多，而在众多物理储能技术中，可进行大规模应用的仅有压缩空气储能技术(CAES)和抽水蓄能技术(PHES)。压缩空气储能系统在电网电力负荷低谷期利用压缩机组吸收电网中的富裕电能，将电能转换为空气的势能储存起来，而在电网负荷高峰期，系统通过膨胀机组将储存的势能转换为电能提供给电网，从而有效解决电网负荷波动问题，该技术对环境要求较低，储能容量大，响应速度快，可以平衡负荷，实现冷启动和黑启动。抽水蓄能技术利用电力负荷低谷时的电能驱动水泵将水从下水库抽至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库驱动水轮机做功发电，该技术具有较高的运行效率、投资成本低、寿命周期长、容量大等优点。

虽然压缩空气储能和抽水蓄能技术均已实现商业化应用，但由于抽水蓄能技术对地理环境、选址要求较高，且压缩空气储能技术运行效率较低、投资成本高等问题，导致这两类技术在商业应用推广中受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高能量密度蓄释能系统及蓄能释能方法，以克服现有技术运行效率较低、蓄水选址要求高的问题，本发明能够利用水泵和水轮机实现压力势能的存储与释放，可以有效避免系统的不可逆损失，提升系统运行效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高能量密度蓄释能系统，包括常温储水罐、高温高压储水罐、再热器和冷却器，常温储水罐的出水口和高温高压储水罐进水口之间依次连接有增压泵机组和加热器，高温高压储水罐的出水口连接于再热器进水口，再热器的气体出口连接有高压蒸汽透平，高压蒸汽透平连接有发电机，高压蒸汽透平出口连接于冷却器入口，冷却器的液体出口连通于常温储水罐入口。

进一步的，常温常温储水罐上设有第一温度计和第一压力表，常温储水罐上端设有泄气阀。

进一步的，冷却器连接于热量回收装置。

进一步的，增压泵机组通过电机驱动做功；增压泵机组包括多个串联增压泵。

进一步的，增压泵机组与加热器之间设有整流器。

进一步的，整流器包括中间为通孔结构的整流器管体，整流器管体内由整流器进口至整流器出口依次为渐扩喷管段、稳流段和渐缩喷管段；渐扩喷管段与稳流段之间设有减速板，减速板上设有过水孔。

进一步的，常温储水罐的出水口与增压泵机组之间设有第一阀门，加热器和高温高压储水罐之间设有第二阀门，第一阀门和第二阀门保持同时开启或同时关闭。

进一步的，高温高压储水罐上设有第二温度计和第二压力表；高温高压储水罐出口和再热器入口之间设有第三阀门，冷却器的出口和常温储水罐入水口之间设有第四阀门。