[发明专利]一种太阳能热电站与压缩空气储能单元联合运行装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种太阳能热电站与压缩空气储能单元联合运行装置，其包括：太阳能热电站、压缩空气储能单元和换热装置；所述太阳能热电站包括太阳能聚焦装置、吸热器、储热系统、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、电网和冷凝器；所述压缩空气储能单元包括高温罐、储气装置、活塞缸、液体池和传动设备；所述换热装置包括换热器和水泵。当太阳能充足时，多余的电能通过压缩空气储能装置储存起来，同时将压缩空气释放的热量通过热交换装置加热乏汽冷凝后的水，实现太阳能热电站发电高峰的电能存储，也充分利用气体压缩释放的热能。当太阳能不足时，利用压缩空气储能装置发电，用来补充太阳能热发电的发电功率。

技术领域

本发明属于新能源和电力储能复合技术领域，特别涉及一种太阳能热电站与压缩空气储能单元联合运行装置及其控制方法。

背景技术

昼夜交替、气候变化以及一天中太阳辐射强度随时间的波动等因素的影响，使得太阳能的获取总是间歇而不连续。而太阳能辐射强度的不可控性和随机性导致太阳能发电系统很难平稳运行。太阳能热电站地址主要位于太阳直接辐射强度高的地区，这些地区的大气温度通常较高，因此在太阳能热发电系统冷凝装置运行过程中，乏汽无法有效和及时散热凝结成水，导致整个系统的运行效率下降。针对以上问题，将传统的太阳能热电站引入压缩空气储能技术，实现太阳能热电站和压缩空气储能装置的联合控制是一种创新的思路。

发明内容

本发明的目的是针对太阳能热电站发电系统平稳运行问题，提出一种太阳能与压缩空气储能联合运行装置，实现太阳能热电站电力的平稳输出和提高年利用率。在太阳能充足的情况下，压缩空气储能装置工作处于储能状态，将多余的电能储存起来；在太阳能不足的情况下，压缩空气储能装置处于发电状态，维持太阳能热电站稳定运行。同时，当环境温度较高时，将部分压缩空气进行膨胀发电，吸收乏汽的热量，加快乏汽凝结成水的速度，提高整个系统的运行效率。

本发明提供一种太阳能热电站与压缩空气储能单元联合运行装置，其包括：太阳能热电站、压缩空气储能单元和换热装置；所述太阳能热电站包括太阳能聚焦装置、吸热器、储热系统、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、电网和冷凝器；所述压缩空气储能单元包括高温罐、储气装置、第一活塞缸、第一液体池和第一传动设备；所述换热装置包括第一换热器和水泵；所述第一活塞缸的活塞腔通过液体管道分别与高温罐和第一液体池相连，第一活塞缸的活塞杆连接第一传动设备，所述高温罐和储气装置相连，所述电网与第一传动设备通过电线相连；所述第一换热器的液体流入端和流出端依次与第一液体池的液体流入和流出端连接，形成封闭的循环系统；所述冷凝器出水口、水泵、第一换热器的进水口和出水口、蒸汽发生器依次连接，形成单向系统。

进一步，所述储气装置包括变压储气装置和恒压储气装置；所述变压储气装置包括储气罐；所述恒压储气装置包括水泵直接控制装置和活塞控制装置；所述水泵直接控制包括储气罐、水泵、第二液体池，水泵通过液体管道连接储气罐和第二液体池；所述活塞控制包括储气罐、第二活塞缸和第二液体池，第二活塞缸的活塞腔通过液体管道分别与储气罐和第二液体池连接，第一活塞缸的活塞杆和第二活塞缸的活塞杆同轴相连。

进一步，所述压缩空气储能单元增加一个低温罐、第三活塞缸和第三液体池，所述低温罐连接高温罐和储气罐，第三活塞缸的活塞腔通过液体管道分别与所述低温罐和第三液体池相连，所述换热装置增加第二换热器，所述第二换热器的液体流入和流出端口依次与第三液体池的液体流入端和流出端连接，形成封闭的循环系统。

进一步，所述压缩空气储能单元增加两台气用活塞缸，所述高温罐的进气口与第一气用活塞缸的出气口相连，高温罐的出气口连接第二气用活塞缸的进气口，储能时，气体在第一气用活塞缸内进行绝热压缩，温度升高，将高温气体等压迁移到高温罐中，进行等温压缩，压缩完成后，等压迁移到第二气用活塞缸内，在第二气用活塞缸内进行绝热膨胀，温度降低，将低温气体等压迁移到储气罐或者低温罐中，为等温膨胀做准备；发电时，低温气体在第二气用活塞缸内进行绝热压缩，温度升高，再等压迁移到高温罐中进行等温膨胀发电；气用活塞缸实现气体在高温和低温之间的无能耗温度转换。