[发明专利]一种深度供能的压缩空气储能系统

说明书

本发明提供一种深度供能的压缩空气储能系统，该深度供能的压缩空气储能系统主要由多级压缩机和多级透平机组成，在各压缩机出口处均设置有通往储气库的注汽旁路，在各透平机入口处均设置有通往储气库的通气旁路。储能过程中，系统根据储气库压力的变化采用不同级数的压缩机串联增压实现梯级压缩，以降低储能注气压差，减少压缩过程耗功。释能过程中，根据储气库压力的变化选择不同级数的透平机串联透平实现梯级膨胀，以此扩大系统的透平压力运行区间，增加系统释能容量。本方案可在有效增加压缩空气储能系统的储释能容量的同时，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种深度供能的压缩空气储能系统。

背景技术

大规模储能技术对于能源系统的优化和调节具有重大意义，是解决可再生能源的不稳定性、调整电网峰谷、改善电力系统经济性和稳定性的重要手段。在现有的大规模电力储能技术中，压缩空气储能得到了广泛应用。其主要原理是利用电力系统低谷时段的剩余电力将空气压缩储存在储气库里，在符合高峰时将其释放透平发电，具有容量大、经济性好、环境友好、运行成本低等优势。

目前的压缩空气储能系统大多采用多级串联增压直接注气的储能模式和节流阀稳压透平的释能模式。

然而，在储能阶段，采用串联增压直接注气会增加注气压力和储气库背景压力之间的压差，会造成压力损失；在释能阶段，采用节流阀稳压的方式也会造成储气库大量压力损失，且低于透平压力的部分空气无法参与做功，从而降低了压缩空气储能系统的有效释能容量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种深度供能的压缩空气储能系统，其能解决上述问题。

一种深度供能的压缩空气储能系统，系统包括压缩机组、透平机组、储气库、换热装置、蓄热器组、电动机和发电机，所述电动机设置在压缩机组的前端，所述发电机设置在所述透平机组的输出轴端；所述压缩机组包括多级空气压缩机，所述透平机组包括多级空气透平机，所述换热装置包括多级冷却器和多级回热器，蓄热器组包括低温蓄热器和高温蓄热器；多级所述空气压缩机和对应的冷却器之间通过空气管路和开关阀组可控的连通，多级所述冷却器的空气出口通过空气管路和开关阀组可控的与所述储气库的进气端连通，以此形成压缩气路；所述储气库的出气端与各级回热器的进气端连通，各级回热器的出气端与对应的各级空气透平机进气端连通，以此形成膨胀气路；各级冷却器的介质出口通过介质管路与高温蓄热器连通，高温蓄热器的介质出口通过介质管路分级可控的与各级回热器的介质入口连通，以此形成高温介质分级供给流路；各级回热器的介质出口通过介质管路与低温蓄热器连通，低温蓄热器的介质出口通过介质管路与各级冷却器的介质入口连通，以此形成低温介质循环回路。

优选的，各级冷却器内蓄热介质在吸收对应空气压缩机的热能后通过介质管路流入高温蓄热器，并可控的向各级回热器输送高温蓄热介质；各级回热器内换热介质在向对应空气透平机释放热能后通过介质管路流入低温蓄热器，低温蓄热器内的低温换热介质通过介质管路和介质入口流向各级冷却器。

优选的，储气库与各级回热器之间的空气管路上设置节流阀。

优选的，每组所述开关阀组包括压缩控阀和储气控阀，各级冷却器出口处通过压缩控阀和储气控阀并联设置有通往下级空气压缩机的空气管路和通往储气库的空气管路；在各级回热器的介质入口上游设置通往下级回热器的介质旁通管路，并在各介质旁通管路上设置介质旁通阀。

优选的，在各级空气透平机出口处设置通往下级回热器的空气管路。

优选的，空气压缩机具有变频压缩和定频压缩两种工作模式。

优选的，高温介质分级供给流路和低温介质循环回路内的介质采用导热油或水。

优选的，多级空气压缩机与多级空气透平机的级数相同或不同，多级空气压缩机与多级冷却器的级数相同，多级空气透平机与多级回热器的级数相同。