[发明专利]压缩空气储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及能力储存技术领域，尤其是指一种压缩空气储能系统。

背景技术

储热/换热器可以将暂时不用的热量进行储存，在需要的时候通过内置的换热器将储存的热量交换出来。压缩空气储能系统具有提高风电与太阳能发电等新能源电能品质的功能，在储能阶段，可以使用品质不好的电能来驱动空气压缩机做功，获得高压的空气；在释能阶段，释放压缩空气来驱动透平膨胀机做功，再次驱动电动机输出电能。通过压缩空气储能技术，可以将低品位的新能源电能转变为稳定输出的高品质电能。

现有的压缩空气储能系统多是将储能阶段与释能阶段进行分开，通过增大储气室的容积与提高压缩空气的储存压力来提高压缩空气储能系统的电能容纳能力，这就使得压缩空气储能电站对储气条件的要求十分苛刻。另外一方面，若在压缩空气储能系统中布置燃烧器，则可能因偏远地区存在天然气供应困难的问题而影响压缩空气储能技术的推广应用。

发明内容

基于此，本发明在于提供一种压缩空气储能系统，其能克服现有技术的不足，可在小储气室容积与低压缩空气储气压力的条件下，以低品质电能输入与高品质电能输出同步运行的方式来实现压缩空气储能系统的高效率运行，应用条件不受天然气供应的限制，适用范围广。

其技术方案如下：

一种压缩空气储能系统，其包括储能部分及能量释放部分，所述能量释放部分包括喷射器、第一储热/换热器、透平膨胀机及发电机，所述储能部分包括空气压缩机及储气室，所述储气室的出口与所述喷射器的入口连接，而喷射器的出口与所述第一储热/换热器连接，所述第一储热/换热器与所述透平膨胀机的入口连接，所述喷射器的卷吸口与所述透平膨胀机连接抽气，所述透平膨胀机与所述发电机连接；其中，储能部分与透平释能部分同步运行，储能部分的空气压缩机向储气室注入压缩空气，与此同时，压缩空气从储气室的出口流出并进入喷射器。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步的，所述储能部分包括与所述空气压缩机出气口连接的冷却器，所述第一储热/换热器与所述冷却器连接后再与所述第一储热/换热器连接形成换热回路。

进一步的，其还包括第二储热/换热器，所述第二储热/换热器连接于所述第一储热/换热器与所述透平膨胀机之间。

进一步的，所述第一储热/换热器及所述第二储热/换热器为太阳能高温储热/换热器、高温烟气储热/换热器、压缩热储热/换热器中的一种。

进一步的，所述第一储热/换热器及为压缩热储热/换热器，所述第二储热/换热器为太阳能高温储热/换热器、高温烟气储热/换热器。

进一步的，所述透平膨胀机上开设有抽气孔，所述喷射器的卷吸口通过所述抽气孔进行抽气。

进一步的，所述喷射器在所述透平膨胀机处抽气的压力范围为0.2MPa至0.7MPa，透平膨胀机入口的气流压力范围为0.8MPa-2.0MPa。

进一步的，所述喷射器的数量为至少两个，每一个所述喷射器为一级喷射，第一级喷射的喷射器的卷吸口与所述透平膨胀机连接，且前一级喷射的喷射器的出口与后一级喷射的喷射器的卷吸口连接，末级喷射的喷射器的出口与所述第一储热/换热器连接。

进一步的，所述透平膨胀机的尾气出口与所述余热回收换热器连接后排空，且所述储能部分通过所述余热回收换热器与所述喷射器的入口连接。

进一步的，所述空气压缩机出口的压缩空气的压力范围为2.0MPa-5.0MPa，所述储气室的空气压力小于等于5.0MPa

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

上述压缩空气储能系统在能量释放部分，储能部分的空气压缩机向储气室注入压缩空气，与此同时，压缩空气从储气室的出口流出并进入喷射器，透平膨胀机的低压抽气从喷射器的卷吸口进入，在喷射器内部实现高压空气与低压空气的混合，具有一定压力的混合气流从喷射器出口流出后进入第一储热/换热器进行升温，升温后的气流进入透平膨胀机做功并驱动发电机输出稳定的电能。所述的压缩空气储能系统的压缩机储能部分与透平释能部分同步运行，储气室的空气注入质量流速与空气释放质量流速相等。

本发明具有如下有益效果：

(1)所述压缩空气储能系统可以实现新能源电能品质的在线提升，低品质电能输入与高品质电能输出可以同步进行；

(2)所述储气室的压缩空气注入与释放过程同步进行，可以采用更小的储气室容积与更低的储气压力来满足整个压缩空气储能系统的运行要求，进而大幅度降低了储气室的选址条件要求；