[发明专利]一种分级接力压缩空气储能系统及其运行控制策略

说明书

本发明公开了属于大容量电力储能技术领域的一种分级接力压缩空气储能系统及其运行控制策略，装置部分包括至少两个上下两端分别通过水感器和液体驱动装置相连的压力容器，每两个相邻的压力容器设有一个可逆式液压发电系统，最高耐压等级的压力容器顺序通过水感器与储气系统相连，最低耐压等级的压力容器通过水感器与气体注入系统相连；所有的可逆式液压发电系统、压力计和水感器都与不间断工作系统相连。本发明实现了分级接力压缩空气储能系统在压缩、膨胀过程中的不间断接力运行，在气体压缩或膨胀的同时进行气体等压迁移，减少了运行等待时间，提高了工作效率，功率的稳定性也得到了加强，同时降低了设备的制造成本。

技术领域

本发明属于大容量电力储能技术领域，具体涉及一种分级接力压缩空气储能系统及其运行控制策略。

背景技术

随着新能源的大规模接入电网，储能技术因其能够提供足够的调峰能力，被广泛地用于解决新能源的间歇性与波动性问题。其中，压缩空气储能技术应用较为广泛且具有很大的发展前景。

现已有将水轮机应用于压缩空气储能的技术，实现了利用水轮机与压缩空气储能技术联合发电与储能，这一过程采用液体活塞，以水为介质对空气进行压缩，解决了空气压缩时压强剧烈变化带来的调节问题、效率问题、容器的寿命等问题。但这些液体活塞耐压强度均按照压缩气体的最高气体压强设计，当液体活塞容量较大时将增加其建造成本，当处理的气体体积相对较小或只需要将气体压缩到较小的压强时将造成液体活塞容量和耐压性能的冗余，增加了运行成本。利用分级压缩空气储能系统可以解决这些问题，但由于气体的压缩和膨胀与气体等压迁移是分开进行的，出现设备间断运行，致使其功率不稳定，运行等待时间长，工作效率低。

因此继续一种系统减少分级压缩空气储能系统的运行等待时间，提高工作效率，提高功率稳定性，降低设备制造成本。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明提出了一种分级接力压缩空气储能系统，其特征在于，包括：至少两个压力容器、液体驱动装置、可逆式液压发电系统、储气系统、气体注入系统和不间断工作系统；其中相邻两个压力容器的顶端通过上方的气体管道相连，而相邻两个压力容器的底端通过下方的液体管道相连；气体管道的最高点处设有气体阀门和水感器，液体管道中设有液体驱动装置，各压力容器和储气系统中都装有单独的压力计；每两个相邻的压力容器设有一个可逆式液压发电系统，且该可逆式液压发电系统仅与其中相邻压力容器中的一个压力容器相连；最高耐压等级的压力容器通过水感器、电磁阀与储气系统相连，最低耐压等级的压力容器通过水感器、气体阀门与气体注入系统相连；气体注入系统、储气系统、电磁阀、所有的可逆式液压发电系统、所有的液体驱动装置、压力计、气体阀门和水感器都与不间断工作系统相连；

气体注入系统是用于将气体输入压力容器中的装置；

储气系统是用于储存压力气体的容器。

所述不间断工作系统为电子系统包括：活塞区域单元、水泵控制单元和等压迁移单元；活塞区域单元与水泵控制单元和等压迁移单元相连，水泵控制单元与压力计和可逆式液压发电系统相连，等压迁移单元与水感器、电磁阀、液体驱动装置和气体阀门相连。

一种基于分级接力压缩空气储能系统的分级接力压缩空气储能运行控制策略，其特征在于，运行控制策略中压缩储能的方法包括以下步骤：

活塞区域单元在确认当前工作的压力容器之后，向水泵控制单元和等压迁移单元发送传感信号，这两个单元同时开始工作；

水泵控制单元在控制可逆式液压发电系统往所连接的压力容器中注水的同时，收集压力计中的信号，当满足压缩迁移定值时，停止可逆式液压发电系统；

等压迁移单元在进行等压迁移的同时收集水感器中的信号，待压缩终止条件满足后，停止等压迁移；

当两个单元都停止工作后，重新呼叫活塞区域单元以确认下一组工作的两个相邻的压力容器；