[发明专利]一种基于低熔点熔融盐储热的压缩空气储能电站系统

说明书

本发明公开了一种压缩空气储能技术领域的基于低熔点熔融盐储热的压缩空气储能电站系统，旨在解决现有技术中压缩空气系统的储热介质储热能力较差、经济性较差同时安全性较差的问题。其包括高压储气系统、空气压缩系统、压缩换热系统、热量存储系统、膨胀换热系统、膨胀发电系统和辅助设施系统；本发明适用于压缩空气储能领域，通过采用低熔点熔融盐和带压热水吸收空气压缩过程中的压缩热存储于第一熔融盐罐和第一热媒水罐中，在空气膨胀发电阶段将压缩热反馈至高压空气，在确保储热介质储热效能的前提下，有效解决了目前高温绝热压缩技术路线中储热介质造价高、安全性差等缺陷，保证了压缩空气储能电站的安全性及经济性。

技术领域

本发明涉及一种基于低熔点熔融盐储热的压缩空气储能电站系统，属于压缩空气储能技术领域。

背景技术

在诸多新型储能技术中，压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage，CAES）是一种间接性、大型物理储能技术，在电网负荷低谷期间，通过压缩机压缩空气，将电能转化为压缩势能存储起来；在电网高负荷期间放出储气库内高压气体，驱动发电机发电。压缩空气储能技术路线有补燃式和非补燃式，其中非补燃式又可分为无外部热源式（高温绝热压缩、中低温绝热压缩）和有外部热源式（光热、工业余热等）。同等规模容量下，非补燃式的系统能量转换效率高于补燃式，且排放无污染，属于环境友好型。压缩空气储能和抽水蓄能一样，能够解决大容量储能问题，与电磁储能和化学储能相比，具有使用寿命长、维修方便等显著优点。开发大型压缩空气储能系统，已经成为与间歇性可再生能源发电配套的重要选项。根据国内外相关学术论文和科研成果表明，在非补燃式压缩空气储能技术方案中，高温绝热压缩方案的系统转换效率要明显高于中低温绝热压缩方案，系统效率指标高出约3%。

目前，已建成投产并实际投入商业运营的非补燃式压缩空气储能电站位于江苏金坛，装机容量60MW/300MWh。该项目工艺流程采用高温绝热方案，储热介质为导热油。导热油作为储热介质性能较好，但其单位成本过高，达到30000元/吨以上，并且其本身具有毒性，应用于储能电站有一定的安全隐患。除此之外，水同样可用于压缩空气储能系统的储热介质，但采用水储热的温度区间窄、温度上限低，因此水储热的压缩空气储能电站系统转换效率明显低于导热油储热方案，同时，提高热水储热温度上限需要提升水侧压力，提高了系统风险，且投资升高。

现有的压缩空气系统的储热介质储热能力较差、经济性较差的同时安全性较差，不利于提高压缩空气储能电站电-电转化效率，难以降低投资和运行成本，不利于影响系统的工作效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于低熔点熔融盐储热的压缩空气储能电站系统，解决现有压缩空气系统的储热介质储热能力较差、经济性较差的同时安全性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种基于低熔点熔融盐储热的压缩空气储能电站系统，包括高压储气系统、空气压缩系统、压缩换热系统、热量存储系统、膨胀换热系统、膨胀发电系统和辅助设施系统；

所述空气压缩系统用于压缩空气，从而产生高压气体；

所述高压储气系统用于存储所述空气压缩系统产生的高压气体；

所述辅助设施系统用于对所述空气压缩系统内的空气进行冷却；

所述热量储存系统包括第一熔融盐罐、第二熔融盐罐、第一热媒水罐、第二热媒水罐、第一熔融盐泵、第二熔融盐泵、第一热媒水泵和第二热媒水泵；

所述压缩换热系统包括第一熔融盐换热器、第二熔融盐换热器、第一热媒水换热器、第二热媒水换热器、第一冷却器、第二冷却器和第三冷却器，所述第一熔融盐换热器壳侧入口和所述第二熔融盐换热器壳侧入口均与所述第二熔融盐泵的出口连接，所述第一熔融盐换热器壳侧出口和所述第二熔融盐换热器壳侧出口均与所述第一熔融盐罐连接，所述第一热媒水换热器壳侧入口和所述第二热媒水换热器壳侧入口均与所述第二热媒水泵的出口连接，所述第一热媒水换热器壳侧出口和所述第二热媒水换热器壳侧出口均与所述第一热媒水罐连接；