[发明专利]一种绝热的近等温压缩空气储能系统及其运行方法

说明书

本发明公开一种绝热的近等温压缩空气储能系统及其运行方法，系统包括蓄热器及电加热装置、再热器、透平膨胀机、第二水泵、水轮机、蓄水池以及相互连通的高压储气空间和低压储气空间，介质从低压储气空间到高压储气空间的管路上设置多罐抽水压缩空气储能装置，高压储气空间依次连通再热器和透平膨胀机，透平膨胀机连通低压储气空间；再热器连通蓄热器及电加热装置；低压储气空间为水气共容空间，低压储气空间、水轮机、蓄水池以及第二水泵依次连通；蓄热器及电加热装置的电能输入端连接风电系统或太阳能发电系统电能输出端；满足可再生能源的消纳需求，结合功率型及能量型的储能系统需求，容量大、响应快，系统无外加热源或消耗燃料。

技术领域

本发明属于压缩空气储能技术领域，具体涉及一种绝热的近等温压缩空气储能系统及其运行方法。

背景技术

目前，一些风、光资源丰富的地区已建成了大规模的光伏、风电、热电等形式的发电系统。可再生能源具有随机性、波动性等特点，为满足电网需求，需要配套建设大规模的储能系统。现阶段，光伏电站和风电场配套使用的储能部分以电化学储能为主。

电化学储能具有两点缺陷：

1、对于某一确定的电化学种类，其充放电倍率一般固定，可调节范围较小。同时，大充放电倍率的电化学储能系统发热情况严重，需要配备大功率的空调对其进行冷却，系统的整体性能很差。

2、对于电化学储能系统的直流侧，无法消纳无功功率，同时会伴随出现直流闭锁等效应。因此，在可再生能源的储能系统中需要引入转动惯量对电能进行储存及利用。

对于引入转动惯量的储能系统，常常需要优先考虑其功率型性能，即：具有快速响应特性，在电网侧功率突然增加时能够快速启动，短时间内（一般小于15秒）达到目标功率；其次需要考虑其能量型性能，即：具有较大的容量，能够长时间稳定运行。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种绝热的近等温压缩空气储能系统及其运行方法满足可再生能源的消纳需求，结合功率型及能量型的储能系统需求，容量大、响应快，系统无外加热源或消耗燃料，在释能过程能够同时实现功率型和能量型的需求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种绝热的近等温压缩空气储能系统，包括高压储气空间、低压储气空间、蓄热器及电加热装置、再热器、透平膨胀机、多罐抽水压缩空气储能装置、第二水泵、水轮机以及蓄水池；低压储气空间和高压储气空间通过两条管路相互连通，介质从低压储气空间到高压储气空间的管路上设置多罐抽水压缩空气储能装置，高压储气空间依次连通再热器和透平膨胀机，透平膨胀机的出口连通低压储气空间；再热器的加热介质进出口连通蓄热器及电加热装置的出入口；低压储气空间为水气共容空间，低压储气空间、水轮机、蓄水池以及第二水泵依次连通；水轮机连接有水轮机发电机，透平膨胀机连接有膨胀机发电机；蓄热器及电加热装置的电能输入端连接风电系统或太阳能发电系统电能输出端。

高压储气空间出口至再热器空气入口之间设置回热器，回热器的加热介质入口连通透平膨胀机的工质出口，回热器的加热介质出口连通低压储气空间；高压储气空间的空气经回热器加热进入再热器；设置多条回热器、再热器以及透平膨胀机连通的管路并联，设置多套多罐抽水压缩空气储能装置。

多罐抽水压缩空气储能装置包括三个水气共容罐、一台第一水泵及若干阀门和管道；每个水气共容罐底部设有两个水路通道，所述两个水路通道中的一个水路连通第一水泵进口，另一个水路连通第一水泵的出口，水气共容罐底部出水口均设置阀门，第一水泵的进出口均设置阀门；水气共容罐顶部设有两个气体通道，所述两个气体通道中一个与高压储气空间连通，另一个与低压储气空间连通，并且水气共容罐顶部出气口处均设置阀门，通往高压储气空间和低压储气空间管路上均设置阀门。

采用导叶和静叶可调的透平膨胀机。