[发明专利]一种压缩空气储能系统的储气装置及方法

权利要求书

1.一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，包括电动机(1)、空气压缩机(2)、第一换热器(3)、第二换热器(4)、空气膨胀机(5)、发电机(6)、蓄热器(7)、进气管道(8)、排气管道(9)、储气囊组和坑井(10)；

所述坑井(10)内部充满压力溶液(12)，底部固定设置储气囊组；

所述储气囊组至少包括一个储气囊(11)；所述储气囊(11)通过进气管道(8)依次与设置在坑井(10)外的第一换热器(3)、空气压缩机(2)和电动机(1)连接，通过排气管道(9)依次与设置在坑井(10)外的第二换热器(4)、空气膨胀机(5)和发电机(6)连接；

所述第一换热器(3)的放热侧和第二换热器(4)的吸热侧通过蓄热器(7)连通设置。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述储气囊(11)与进气管道(8)和排气管道(9)的连接处分别设置有进气密封阀(16)和排气密封阀(17)；当储气囊(11)数量大于一个时，每个储气囊(11)的进气口通过进气密封阀(16)与进气管道(8)连通，出气口通过排气密封阀(17)与排气管道(9)连通。

3.根据权利要求2所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述储气囊(11)由气囊膜(17)高频焊接形成密闭的储气空间，直径范围为15m-25m，气囊膜(13)外部包裹有采用环形阵列布置的气囊加强筋(15)，构成储气囊(11)的外部骨架结构；所述气囊膜加强筋(15)通过固定铰链(14)固定在坑井(10)底部。

4.根据权利要求3所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述气囊加强筋(15)上布置应力传感器；所述气囊加强筋(15)在储气囊(11)未充气时，处于伸直状态，在储气囊(11)充气后，处于弯曲的弓形状态。

5.根据权利要求3或所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述气囊膜(13)采用强度PVC涂层布或杂环芳香族聚酰胺纤维布料；所述气囊加强筋(15)采用玻璃纤维或碳纤维增强的环氧树脂或PPS树脂制成；所述固定铰链(14)均采用钛合金或双相不锈钢制成。

6.根据权利要求3所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述进气密封阀(16)和排气密封阀(17)分别穿过气囊膜(13)设置在储气囊(11)底部。

7.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述坑井(10)深度大于30米；所述压力溶液(12)为密度大于3g/cm³的液体。

8.根据权利要求1所述的一种压缩空气储能系统的储气装置，其特征在于，所述进气管道(8)和出气管道(9)均采用钛合金或双相不锈钢材料制成。

9.一种压缩空气储能系统的储气方法，其特征在于，基于上述权利要求1-8任意一种所述装置，包括如下步骤：

步骤一，当系统所配套的风力发电或太阳能发电机组输出功率超过电网调度需求时，机组将超出电网要求的功率通过电动机(1)带动空气压缩机(2)对气体做工，将常温常压空气压缩后得到高温高压气体送入进气管道(8)；

步骤二，高温高压气体通过进气管道(8)在第一换热器(3)内与蓄热器(7)中的换热介质发生热交换，将热量传递给低温蓄热介质后变为低温高压气体并进入坑井(10)中储气囊组的储气囊(11)内；

步骤三，储气囊(11)在低温高压空气的作用下膨胀变大，当储气量增加到最大值，关闭空气压缩机(2)；

步骤四，当系统配套的发电机组功率低于电网需求值时，打开空气膨胀机(5)，低温高压气体进入排气管道(9)，在第二换热器(4)内与蓄热器(7)中的高温蓄热介质进行热交换，变为高温高压气体；

步骤五，高温高压气体经由排气管道(9)进入空气膨胀机(5)空气透平做功，最终带动发电机(6)发电。

10.根据权利要求9所述的一种压缩空气储能系统的储气方法，其特征在于，

当系统所配套的风力发电或太阳能发电机组输出功率超过电网调度需求时，开启进气密封阀(16)，排气密封阀(17)关闭，低温高压气体进入储气囊(11)内，当气囊加强筋(15)上的应力传感器达到弯曲应力最大值时，储气量增加到最大值，关闭进气密封阀(16)；

当系统配套的发电机组功率低于电网需求值时，开启排气密封阀(17)，进气密封阀(16)关闭，储气囊(11)内的低温高压气体排出。