[发明专利]一种以空气及水为储能工质的联合储能系统及方法

权利要求书

1.一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，包括空气压缩储能单元、空气膨胀释能单元、水储能单元、水释能单元、释能逻辑判断单元和热储存循环回路；

空气压缩储能单元包括压缩机组和驱动压缩机组的压缩机组电机(4)；压缩机组的出口连接地下大型高压储气矿洞(21)；

空气膨胀释能单元包括膨胀机组和连接膨胀机组的膨胀机组发电机(17)；

水储能单元包括水泵机组(31)、水泵机组电机(32)和储水矿洞侧开关阀门(33)，其中，水泵机组(31)的进口通过储水矿洞侧开关阀门(33)与大型地下常压储水矿洞(34)下部连通，水泵机组(31)的出口通过管路与大型地下高压气、水共储矿洞(27)上部连通；水泵机组(31)连接水泵机组电机(32)；

水释能单元包括水轮机机组(29)、水轮机机组发电机(30)和气、水共储矿洞侧开关阀门(28)，其中，水轮机机组(29)的进口通过管路和气、水共储矿洞侧开关阀门(28)与大型地下高压气、水共储矿洞(27)下部连通，水轮机机组(29)的出口通过管路与大型地下常压储水矿洞(34)上部连通；水轮机机组(29)连接水轮机机组发电机(30)；

释能逻辑判断单元包括逻辑判断控制器(23)、逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)；逻辑联动气路阀门(20)通过管道连接地下大型高压储气矿洞(21)和膨胀机组；逻辑联动水路阀门(22)通过管道连接地下大型高压储气矿洞(21)和大型地下高压气、水共储矿洞(27)；逻辑判断控制器(23)连接地下大型高压储气矿洞(21)的压力-电信号变送器、逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)；逻辑判断控制器(23)用于根据设定的切换压力值与地下大型高压储气矿洞(21)内的压力值进行逻辑判断，控制逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)开合；

热储存循环回路，用于存储空气压缩储能单元压缩空气时产生的热量，并在空气膨胀释能单元工作时，释放能量加热驱动空气膨胀释能单元工作的空气。

2.根据权利要求1所述的一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，热储存循环回路包括低压级冷却器(5)、中压级冷却器(6)、高压级冷却器(7)、低压级换热器(14)、中压级换热器(15)、高压级换热器(16)、相变蓄热器(10)和循环泵(40)；相变蓄热器(10)中载热介质由冷端出口经管道及第四阀门(39)进入循环泵(40)，再经第五阀门(42)后分别通过低压级冷却器(5)、中压级冷却器(6)、高压级冷却器(7)的冷流体侧后经管路及第二单向阀(36)回流至相变蓄热器(10)的热端入口并将压缩热进行存储，相变蓄热器(10)中的载热介质由热端出口经管路及第三阀门(38)通过循环泵(40)输送，经第六阀门(43)后分别通入低压级换热器(14)、中压级换热器(15)、高压级换热器(16)的热流体侧后经管路及第三单向阀(37)进入相变蓄热器(10)冷端入口。

3.根据权利要求2所述的一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，压缩机组包括依次串联的低压级压缩机(1)、中压级压缩机(2)和高压级压缩机(3)；低压级压缩机(1)的进气口通过管路与大气连通，低压级压缩机(1)产生的中压气体通过低压级冷却器(5)换热后，经气体管路通入中压级压缩机(2)的进气口；中压级压缩机(2)产生的中压气体穿过中压级冷却器(6)换热后，经气体管路通入高压级压缩机(3)的进气口；高压级压缩机(3)产生的高压气体穿过高压级冷却器(7)换热后，经气体管路及第一阀门(8)通入地下大型高压储气矿洞(21)储存。

4.根据权利要求3所述的一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，膨胀机组包括依次串联的低压级膨胀机(11)、中压级膨胀机(12)和高压级膨胀机(13)；高压级膨胀机(13)的进气口通过管路、高压换热器(16)、节流稳压阀门(19)及逻辑联动气路阀门(20)与地下大型高压储气矿洞(21)连通，高压级膨胀机(13)产生的中压气体穿过中压换热器(15)换热后，经气体管路通入中压级膨胀机(12)的进气口；中压级膨胀机(12)产生的中压气体穿过低压级换热器(14)换热后，经气体管路通入所述低压级膨胀机(11)的进气口；低压级膨胀机(11)产生的常压气体，经气体管路通入大气；膨胀机组工作过程中带动膨胀机组发电机(17)发电。