[发明专利]以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法

说明书

本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法，压缩空气储热和放热过程均采用二次回路，以超临界压力水作为中间热媒，采用导热油作为储热介质，利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了水高温高压储存难题，又解决了高温空气向导热油泄露的问题。将热媒超临界压力水的压力始终控制在临界压力之上，避免超临界压力水变为蒸汽，减少了管道和设备体积，也使系统更加简化。超临界压力水作为中间热媒，只在闭式循环内流动，不进行储热，不会大幅增加投资。本发明与传统的采用导热油的蓄热式压缩空气储能系统相比，安全性大幅提高，适合大规模工业化推广应用。

技术领域

本发明涉及电力储能技术领域，尤其涉及以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法。

背景技术

压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在储能装置中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动透平发电的储能方式。压缩空气储能通常可分为补燃式压缩空气储能系统、蓄热式压缩空气储能系统。

压缩空气储能系统在储能过程过程中会产生大量的热量，如果不加储存就会导致热能的浪费，蓄热式压缩空气储能系统就是采用蓄热介质在储能时将这些热量储存起来并在释能时加以利用，因此蓄热式压缩空气储能系统比补燃式压缩空气储能系统效率更高，不消耗外部能源，已成为发展的主要方向。

CN113982708A公开了一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，系统包括双层储罐和卡琳娜循环机组，其中，双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、C1口、D1口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油被压缩空气加热后存储至储热罐，导热油加热流经多级回热器的压缩空气，导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液，并流回双层储罐；B1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、C2口、D2口、A1口依次连通，形成循环回路，内部的流动介质为氨水溶液，氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功并推动第二发电机输出电力。这样，可有效增加系统的储能容量，减少储能过程中的热量散失，提高储能效率。

CN106438297A公开了一种温度自适应的蓄热式压缩空气储能系统，包括多级空气压缩系统、储气系统、多级空气膨胀做功系统、梯级储热系统和热能梯级利用系统，通过增加多流道回热器和中温储热罐，可以实现空气出口温度和蓄热工质出口温度的自适应调节和不同品质能量的梯级利用，提高系统效率和控制灵活度，有效的解决了传统压缩空气储能系统中存在的湿空气冷凝、非稳态运行过程温度波动较大等问题，能够促进压缩空气储能技术的发展和大规模商业化应用。

CN211598766U公开了一种分布式热电联供压缩空气储能系统，包括压缩机、冷却器、高压空气储罐、减压阀、再热器、膨胀机、常温储热罐、高温储热罐、中温储热罐、换热器和热泵；所述储能系统，结构简单，通过设置换热器、空气源热泵，回收了系统中的低品位热量，实现余热利用和热电联供，提高了压缩空气储能系统能量利用的总效率。在非释能阶段，储存于中温储热罐中的蓄热介质在换热器中与大气进行热交换，再将升温后的大气作为空气源热泵的热源，有效避免了能源的浪费，大大提高了系统的总效率，同时实现全天不间断供暖。

上述蓄热式压缩空气储能系统均采用导热油储热，但存在高压空气泄露至导热油的问题，会造成严重的安全隐患。

因此，开发一种可有效避免高压空气泄露至导热油中，提高导热油储热的安全性的蓄热式压缩空气储能系统具有重要的意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法，所述装置系统利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了普通水在高温高压下储存困难的问题，又解决了高温高压气体向导热油泄露的问题，提高了整个装置系统的安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：