[实用新型]一种压缩空气储能系统

说明书

本实用新型公开了一种压缩空气储能系统，由压缩机、膨胀机、储气装置、地面储水池、循环换热储热系统组成，与常规压缩空气储能系统相比，本实用新型所述的储气压缩空气储能系统的储气室，压缩机和膨胀机的工作状态稳定，可提高效率和储气装置中压缩空气的储能密度，减小储气装置的体积；在相同储能量的条件下，储气压缩空气储能系统的储气装置体积仅为常规压缩空气储能系统的15％左右。储气压缩空气储能系统具有大容量、低成本、长寿命、高效率、安全性强、调节速度快、对环境影响小的优点。

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种压缩空气储能系统。

背景技术

近年来，风电、光伏发电等新能源发电装机容量迅猛增长。部分地区新能源的装机规模远远超过了当地的消纳能力，造成弃风和弃光问题严重。大型能源基地中的风电、光伏发电等新能源存在间歇性、波动性的问题，造成电网调节、抗干扰能力不断下降，给新能源的消纳上网及电网的稳定运行带来一系列的重大挑战。近年来储能技术得到大力发展，储能技术可用来解决常规电力负荷率低、新能源发电间歇性和波动性、部分电厂调峰能力低等问题，从而保证电网稳定运行、提高新能源的利用比例、起到调峰调频、削峰填谷的作用。

压缩空气储能的原理是：在储能时，压缩机消耗电能将空气压缩并储存在高压储气装置中；释能时，释放储气装置中的高压空气，进入燃烧室利用燃料燃烧加热升温后，驱动膨胀机发电。压缩空气储能系统的优点是：装机容量大(100MW以上)、建设和运行成本低、运行时间长 (30～50年)、储能周期不受限制、能量密度高；主要缺点是需要大型地下储气装置、储气体积大、应用场景受限、且传统压缩空气储能系统的储能效率较低。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种储气的压缩空气储能系统，该系统可显著提高压缩空气储能的能量密度，减小储气装置的体积。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种压缩空气储能系统，包括压缩机、膨胀机、循环换热储热系统、储气装置和地面储水池，其中所述压缩机的高压气体出口连接储气装置，储气装置的出水口连接地面储水池的进水口；所述膨胀机的高压气体进口与储气装置的出气口连接，所述压缩机和膨胀机之间设置有循环换热储热系统。

进一步的，所述压缩机为多级压缩机，每级压缩机均与电动机连接，所述电动机用于驱动压缩机将空气压缩为高压空气。

进一步的，所述膨胀机为多级膨胀机，每级膨胀机均与发电机连接，所述发电机用于将压缩空气膨胀释放的能量转化为电能。

进一步的，所述循环换热储热系统包括低温储热罐、高温储热罐、换热器和加热器；所述每级压缩机和每级膨胀机之间均设置有循环换热储热系统。

进一步的，所述换热器的进口连接低温储热罐的出口，所述换热器的出口连接高温储热罐的进口；所述加热器的进口连接高温储热罐的出口，所述加热器的出口连接低温储热罐的进口；所述第一换热器用于回收压缩机的压缩热，所述第二换热器用于加热压缩空气，所述低温储热罐用于储存温度较低的储热介质，所述高温储热罐用于储存温度较高的储热介质。

进一步的，所述储热介质根据压缩机出口压缩空气的温度进行选择，所述储热介质包括压水、加压水、导热油、熔盐中任一种。

进一步的，所述压缩机出气口和通过第一阀门连接压缩空气管路，所述膨胀机进气口通过第二阀门连接压缩空气管路，所述第一阀门用于控制高压空气进入储气装置，所述第二阀门用于控制高压空气输出储气装置。

进一步的，所述压缩空气管路的下端与储气装置的顶部连接，所述压缩空气管路用于将压缩空气输送至储气装置中。

所述储气装置通过底部设置水管与地面储水池连接，所述水管用于储气装置与地面储水池进行水的交换；所述储气装置中的压力由地面储水池水面和储气装置中水面间的高度差决定。

所述储气装置为废弃的矿洞、盐穴或其他洞穴。