[发明专利]混合储能发电系统及方法

说明书

本发明涉及供电及储能技术领域，尤其涉及一种混合储能发电系统及方法。该混合储能发电系统，包括：液态空气储能单元，包括液态空气储罐和工质循环回路，液态空气储罐的输入端连接储能管路，液态空气储罐的输出端用于通过释能管路向电网输电；工质循环回路包括相连的吸热管路和放热管路，吸热管路用于与储能管路之间发生热交换，放热管路用于与释能管路之间发生热交换；辅助储能单元，分别与释能管路、放热管路和电网连接。本发明所述的混合储能发电系统利用液态空气储能单元与辅助储能单元的混合作用，以满足电网的多种响应需求，例如快速启动、调峰、调频以及黑启动。

技术领域

本发明涉及供电及储能技术领域，尤其涉及一种混合储能发电系统及方法。

背景技术

随着工业的不断发展，以化石能源为主的能源利用方式带来的能源危机和环境污染问题日益严重，可循环再生、对环境友好的可再生能源合理发展得到广泛关注，尤其是在发电领域。但可再生能源分布不均，且具有随机性和间歇性等特点，并网后对电网的冲击大，会对电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。当电网发生故障时，会引起局部供电紧张，随着故障时长增加啊，甚至会引发电网事故，触发保护误动、系统振荡、电网解裂，并且可能会产生不平衡交变磁场，干扰信号。

储能技术是一种有效提升电网对可再生能源消纳的技术手段，能够增强可再生能源利用的可调控性。其中，液态空气储能是一种具有高储能密度，无地理条件限制，环境友好型的大规模储能技术。在用能低谷段内，空气被液化存储；在用电高峰段内，液态空气释放冷能，膨胀发电，可以实现用能的削峰填谷。但是液态空气储能仍无法满足电网的响应需求，例如由于：液态空气储能系统的启动时间通常约为 1～10分钟，启动时间较长，响应速度较慢，无法满足电网在短期内出现负荷动态变化时的快速响应需求；且在电网在整体用电阶段出现频率波动时，液态空气储能系统无法满足快速调频的需求；并且，在电路突发故障时，液态空气储能系统也无法快速主动地参与电网重建，而随着电力故障的时长增加，除了会对电器设备造成严重破坏，甚至会引起电压崩溃、低频振荡、交变磁场信号干扰等危险状况的出现，并造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种混合储能发电系统，以解决现有的液态空气储能系统无法满足电网响应需求的问题。

本发明还提出一种混合储能发电方法。

根据本发明一方面实施例的一种混合储能发电系统，包括：

液态空气储能单元，包括液态空气储罐和工质循环回路，所述液态空气储罐的输入端连接储能管路，所述液态空气储罐的输出端用于通过释能管路向电网输电；所述工质循环回路包括相连的吸热管路和放热管路，所述吸热管路用于与所述储能管路之间发生热交换，所述放热管路用于与所述释能管路之间发生热交换；

辅助储能单元，分别与所述释能管路、所述放热管路和所述电网连接。

根据本发明的一个实施例，所述辅助储能单元为飞轮储能单元，所述飞轮储能单元包括相连的双向驱动电机和飞轮；所述释能管路上安装有低温泵，所述放热管路上安装有放热工质泵，所述低温泵和所述放热工质泵分别连接于所述双向驱动电机或所述飞轮。

根据本发明的一个实施例，所述飞轮设有第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴通过第一液力耦合器与所述低温泵的驱动轴连接，所述第二输出轴通过第二液力耦合器与所述放热工质泵的驱动轴连接。

根据本发明的一个实施例，所述飞轮储能单元包括若干个飞轮以及若干个所述双向驱动电机，各个所述飞轮分别与各个所述双向驱动电机一一对应的连接。

根据本发明的一个实施例，所述液态空气储能单元还包括压缩机组、冷却器、再热器和膨胀机组，所述压缩机组、所述冷却器的气体换热侧和所述液态空气储罐的输入端通过所述储能管路依序连接，所述液态空气储罐的输出端、所述再热器的气体换热侧和所述膨胀机组通过所述释能管路依序连接。