[发明专利]一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统和方法

权利要求书

1.一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统，其特征在于，包括压缩单元、膨胀单元、换热器、储气装置(7)和冷热一体储罐单元；其中，

所述压缩单元包括电动机(1)以及与电动机(1)同轴连接的若干级串联的压缩机(2)；

所述膨胀单元包括发电机(6)以及与发电机(6)同轴连接的若干级串联的膨胀机(5)；

所述冷热一体定压储罐单元包括冷热一体储罐(8)、蒸汽定压装置(11)和软化水补充装置(12)，所述冷热一体储罐(8)内设上布水器(9)和下布水器(10)，所述上布水器(9)位于冷热一体储罐(8)的顶部，用于控制热水的进出，下布水器(10)位于冷热一体储罐(8)的底部，用于控制冷水的进水；所述蒸汽定压装置(11)与冷热一体定压储罐(8)顶部相连，所述软化水补充装置(12)与冷热一体定压储罐(8)下部相连；

所述换热器包括储能换热器(3)和释能换热器(4)；

所述储能换热器(3)与压缩机(2)的级数相同，储能换热器(3)为并联设置；所述储能换热器(3)分别与对应级的压缩机(2)和冷热一体定压储罐(8)连接，各级储能换热器(3)与冷热一体定压储罐(8)的下布水器(10)出口和上布水器(9)进口连接；除第一级压缩机进口和最末级压缩机出口外，各级压缩机进口与上一级储能换热器出口连接，各级压缩机出口与对应级储能换热器进口连接，第一级压缩机进口与大气直接连接，最末级压缩机出口与储气装置(7)连接；

所述释能换热器(4)与膨胀机(5)的级数相同，释能换热器(4)为并联设置；所述释能换热器(4)分别与对应级的膨胀机(5)和冷热一体定压储罐(8)连接，各级释能换热器(4)与冷热一体定压储罐(8)的上布水器(9)出口和下布水器(10)进口连接；除第一级膨胀机进口和最末级压缩机出口外，各级膨胀机进口与上一级储能换热器出口连接，各级膨胀机出口与对应级释能换热器进口连接，第一级膨胀机进口与储气装置(7)连接，最末级膨胀机出口直通大气。

2.根据权利要求1所述的一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统，其特征在于，所述蒸汽定压装置(11)用于防止冷热一体定压储罐(8)内部热水发生汽化，同时减少罐内含氧量，减少系统腐蚀的发生。

3.根据权利要求1所述的一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统，其特征在于，所述软化水补充装置(12)用于补充冷热一体定压储罐(8)的水损失。

4.根据权利要求1所述的一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统，其特征在于，所述储能换热器(3)和释放换热器(4)的换热方式均为逆流换热。

5.一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至4中任一项所述的一种冷热一体定压储罐式压缩空气储能系统，该方法包括以下步骤：

当电力系统出现剩余电量，或新能源电站出现“弃风”、“弃光”现象时，或者电网时段处于谷价时，电动机(1)驱动压缩机(2)对空气进行压缩，储能换热器(3)吸收压缩机(2)产生的热量后传递给热水，并通过冷热一体定压储罐(8)的上布水器(9)均匀流入冷热一体定压储罐(8)内，同时，冷水通过冷热一体定压储罐(8)的下布水器(10)均匀流出冷热一体定压储罐(8)，随着热水的不断流入和流出，当热交换层到达冷热一体定压储罐的底部时，完成压力势能和热能的存储；

当电力系统处于用电高峰，或电网时段处于峰价时，将储存在储气装置(7)内的高压气体进行释放，推动膨胀机(5)做功，带动发电机(6)发电；在释能过程中，存储在冷热一体定压储罐(8)内的热水通过上布水器(9)均匀流出冷热一体定压储罐(8)，通过释能换热器(4)对高压空气进行加热，降温后的冷水通过冷热一体定压储罐(8)的下布水器(10)均匀流入冷热一体定压储罐(8)内，随着热水的不断流入和流出，当热交换层到达冷热一体定压储罐的顶部时，完成压力释能和热能的释放。