[发明专利]一种多级发电系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种多级发电系统及其运行方法，多级发电系统包括高压气系统、多级气液混合系统、多级液力发电系统、通道切换系统以及控制系统，多级气液混合系统包括第一级气液混合容器至第N级气液混合容器，N≥2；多级液力发电系统包括第一级液力发电系统至第N级液力发电系统；高压储气容器的出口与气阀一的进口相连；气阀i的出口连接第i级气液混合容器的进气口和气阀i+1的进口，1≤i≤N‑1，气阀N连接第N级气液混合容器的进气口；每级气液混合容器的出液口经对应的每级液力发电系统后连接与大气压相连的蓄液容器的进口，蓄液容器的出口连接各级气液混合容器的进液口。本发明通过多级发电装置，充分将空气能转化为电能，减少能源浪费，提高能量转换率。

技术领域

本发明涉及大规模新能源存储与转化技术领域，尤其涉及一种多级发电系统及其运行方法。

背景技术

随着大规模风能/光伏资源的开发，我国风电/光伏的开发保持着快速发展的强劲势头，但大规模具有随机性、问歇性、反调节性及出力波动大等特点的风电/光伏能源接入电网对系统的电压稳定、暂态稳定和频率稳定都有较大的影响，且风电/光伏能源并网难、并网后消纳难。水电机组具有停机迅速、调节速度快、调节范围宽广等特点，在系统内发挥着调峰调频等功能，然而，常规水电厂、抽水蓄能电厂在大规模新能源存储、能量转化方面作用有限，不能吸收丰沛的风电、太阳能等大规模可再生能源电力；因此现有技术中结合两者优点，将新能源以及富余电能转化为空气能，使其具备大规模能源存储，再将空气能通过液力发电转化为电能，也具有类似于水电机组启停机迅速、调节速度快、调节范围宽广的特点。

但该方法在将空气能转化为电能的过程中，气液混合容器中的液体到达最低液位而停止发电时，气液混合容器内的压强并不等于大气压，而一般通过排气降压为储液做准备，则未转化为电能的空气能直接排入大气，造成能源浪费，降低转换效率，影响经济性。因此，需要一种多级发电系统能将空气能充分转化为电能，提高能量转换率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种多级发电系统及其运行方法，通过多级发电装置，充分利用剩余压力直至高压储气容器、各级气液混合容器均接近大气压，无法再利用，充分将空气能转化为电能，减少能源浪费，提高能量转换率。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种多级发电系统，包括高压气系统、多级气液混合系统、多级液力发电系统、通道切换系统以及控制系统，所述高压气系统、多级气液混合系统、多级液力发电系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制，改变多级发电系统的运行状态；

所述高压气系统包括至少一组高压气子系统，所述高压气子系统至少包括一个高压储气容器和一个空气压缩装置，所述高压储气容器与所述空气压缩装置对应相连；

所述多级气液混合系统包括第一级气液混合容器至第N级气液混合容器，N≥2；

所述多级液力发电系统包括第一级液力发电系统至第N级液力发电系统，各级液力发电系统至少包括一台液能转换的原动机及其发电机；

所述控制系统包括所述多级液力发电系统的控制装置和气压控制装置，所述多级液力发电系统的控制装置至少具有调节控制液力发电系统转速、功率、开度的功能，所述气压控制装置具有通过控制阀的开关实现气压调控的功能；

所述通道切换系统包括所述多级发电系统中连接各部件的阀及管道；