[发明专利]借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组功率的系统及方法

说明书

本发明属于电力储能技术领域，尤其涉及到一种借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组运行功率的系统及方法，包括：可变速抽蓄发电装置B分别与高压缓冲池D和低压水池C连接，同时可变速抽蓄发电装置B与电网相连，自适应液压势能转换装置A的第一组液压缸分别与高压缓冲池D和低压水池C连接，自适应液压势能转换装置A的第二组液压缸连接外部液体势能源E；可变速抽蓄发电装置B机组转速可变从而改变机组运行功率，高压缓冲池D通过气体的膨胀压缩改变与低压水池C的压强差以构造匹配转速的合适水头，自适应液压势能转换装置A改变两组液压缸的和面积比以匹配高压缓冲池D相对于低压水池C势能差和外部液体势能源E的势能差。

技术领域

本发明属于电力储能技术领域，尤其涉及到一种借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组运行功率的系统及方法。

背景技术

随着大量间歇性、随机性可再生能源发电的并网运行，以往自动频率控制手段显得力不从心，储能系统由于其输出外特性具有响应速度快、精确控制、双向调节的特点，能够快速、精确地控制功率输出，非常符合电网调频的需求，基于储能技术的电力平衡控制已成为电网运行与控制的迫切需求。

储能系统有储能和发电两种模式，抽蓄发电机组多为恒速运行机组，发电时抽蓄发电机组即可快速启动紧急支援电网，又可以通过调速控制系统参与电网调频；储能模式运行时调速器可优化抽蓄机组导叶开度，但仅能提供紧急支援功能，不能对抽蓄机组的转速和功率进行调节，因而不能有效地参与电力系统功率调节和调峰。

抽蓄机组的输入功率与回转速度的三次幂成正比，即转速有一些变化时，输入功率会有很大幅度变化，通过速度调节可以实现功率大幅度地调整，但抽蓄机组转速变化会引起水头变化，不能稳定地储能和发电，不利于电力系统调频。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种借助压缩空气改变水头调节抽蓄机组运行功率的系统及方法。

系统包括：自适应液压势能转换装置A、可变速抽蓄发电装置B、低压水池C、高压缓冲池D、外部液体势能源E，其中，可变速抽蓄发电装置B分别与高压缓冲池D和低压水池C连接，同时可变速抽蓄发电装置B与电网相连，自适应液压势能转换装置A的第一组液压缸分别与高压缓冲池D和低压水池C连接，自适应液压势能转换装置A的第二组液压缸连接外部液体势能源E；可变速抽蓄发电装置B机组转速可变从而改变机组运行功率，高压缓冲池D通过气体的膨胀压缩改变与低压水池C的压强差以构造匹配转速的合适水头，自适应液压势能转换装置A改变两组液压缸的和面积比以匹配高压缓冲池D相对于低压水池C势能差和外部液体势能源E的势能差。

所述自适应液压势能转换装置A包括由多个不同截面积的液压缸所组成的第一组液压缸和第二组液压缸，每个液压缸中的活塞依次通过活塞杆互相连接，末端活塞杆与电机相连。

所述可变速抽蓄发电装置B为带变频调速装置的抽蓄发电机组，通过调节变频调速装置的频率，改变抽蓄发电机组转速。

所述外部液体势能源E由低压池和高压池构成，高压池采用与低压池有一定落差的水池或山体，或采用构造虚拟水头方式的密闭容器，所述密闭容器包括但不限于基于重物增压技术的活塞、基于空气压缩技术的密闭容器或采用二者的组合。

所述高压缓冲池D包括两种：具有压缩空气压强可调的密闭容器、可调节重物增压的活塞。

方法包括：

当所述可变速抽蓄发电装置B的转速下降以降低抽蓄机组运行功率时，高压缓冲池D内气体膨胀以构造匹配转速的压强，方法为：采用具有压缩空气压强可调的密闭容器从气体管道移出气体或控制流入水量小于流出水量；或采用可调节重物增压的活塞减少重物；

当所述可变速抽蓄发电装置B的转速上升以增加抽蓄机组运行功率时，高压缓冲池D内气体被压缩以构造匹配转速的压强，方法为：采用具有压缩空气压强可调的密闭容器从气体管道移入气体或控制流出水量小于流入水量；或采用可调节重物增压的活塞增加重物。