[发明专利]一种膜式密封的重力压缩空气储能系统和储能方法

说明书

本申请提出一种膜式密封的重力压缩空气储能系统和储能方法，其中储能系统包括密闭气腔、连通管路、串联的多级压缩机组、空气膨胀机组；密闭气腔内壁中部密封安装有柔性密封膜，柔性密封膜将密闭气腔分隔为上部气腔和下部气腔，柔性密封膜上部填充有重力液；连通管路的两端分别连接上部气腔和下部气腔，连通管路上设置有阀门；串联的多级压缩机组通过储能管路连接下部气腔，串联的多级压缩机组的中间级吸气口通过吸气管路连接上部气腔；空气膨胀机组通过释能管路连接下部气腔。可以实现储气装置在充放气过程中的恒压，保障空气压缩机出口压力及空气膨胀机进气压力的稳定，进而提升空气压缩机及膨胀机运行效率，提升系统储能效率。

技术领域

本申请涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种膜式密封的重力压缩空气储能系统和储能方法。

背景技术

储能尤其是电能的存储对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。压缩空气储能系统是一种新型大规模储能技术，工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，消耗电能驱动空气压缩机，把能量以压缩空气的形式储存在储气装置中；当电力系统用电负荷达到高峰时，储气装置将存储的压缩空气释放出来，在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电；根据上述原理，压缩空气储能系统能够完成电能—空气势能—电能的转化。

常规压缩空气储能系统一般采用固定容积式储气装置进行压缩空气的存储。根据气体状态方程及常识，固定容积储气装置充放气过程会发生储气压力的变化。具体来讲，随着充气过程的进行，储气装置内的储气压力会逐渐升高，因此要求空气压缩机不断提升排气压力以满足进气压力要求，导致空气压缩机偏离设计工况运行，运行效率下降、运行功耗增加，进而限制系统储能效率的提升；同样的，随着放气过程的进行，储气装置内的储气压力逐渐降低，因此空气膨胀机进气压力逐渐降低，导致空气膨胀机偏离设计工况运行，运行效率下降、输出功率下降，进而限制系统储能效率的提升。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种膜式密封的重力压缩空气储能系统，可以实现储气装置在充放气过程中的恒压，保障空气压缩机出口压力及空气膨胀机进气压力的稳定，进而提升空气压缩机及膨胀机运行效率，提升系统储能效率；此外，由于压力工况稳定，空气压缩机及空气膨胀机设计难度及生产成本均可降低。

为达到上述目的，本申请提出的一种膜式密封的重力压缩空气储能系统，包括：

密闭气腔，所述密闭气腔内壁中部密封安装有柔性密封膜，所述柔性密封膜将所述密闭气腔分隔为上部气腔和下部气腔，所述柔性密封膜上部填充有重力液；

连通管路，所述连通管路的两端分别连接所述上部气腔和所述下部气腔，所述连通管路上设置有阀门；

串联的多级压缩机组，所述串联的多级压缩机组通过储能管路连接所述下部气腔，用于向所述下部气腔中充气，所述串联的多级压缩机组的中间级吸气口通过吸气管路连接上部气腔；

空气膨胀机组，所述空气膨胀机组通过释能管路连接所述下部气腔。

进一步地，所述重力液为水。

进一步地，所述柔性密封膜为弹性膜或非弹性膜。

进一步地，所述储能管路和所述释能管路之间连接有热交换机构。

进一步地，所述热交换机构包括分别设置在所述储能管路和所述释能管路上的储热装置，两个所述储热装置之间设置有换热装置。

进一步地，所述下部气腔的进气口设置有进气密封阀，储能管路的一端连接在所述进气密封阀上，另一端与所述串联的多级压缩机组的出气口连接。

进一步地，所述下部气腔的出气口设置有出气密封阀，所述释能管路的一端连接在所述出气密封阀上，另一端与所述空气膨胀机组的进气口连接。