[发明专利]一种压缩空气储能系统的储气装置及方法

说明书

本发明涉及空气储能技术，具体为一种压缩空气储能系统的储气装置及方法。本发明装置包括电动机、空气压缩机、第一换热器、第二换热器、空气膨胀机、发电机、蓄热器、进气管道、排气管道、储气囊组和坑井；所述坑井内部充满压力溶液，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；所述储气囊通过进气管道依次与设在坑井外的第一换热器、空气压缩机和电动机连接，通过排气管道依次与设置在坑井外的第二换热器、空气膨胀机和发电机连接；所述第一换热器的放热侧和第二换热器的吸热侧通过蓄热器连通设置；所述储气囊与进气管道和排气管道的连接处分别设有进气密封阀和排气密封阀。本发明设计合理，结构简单，适用范围广，运行稳定可靠。

技术领域

本发明涉及空气储能技术，具体为一种压缩空气储能系统的储气装置及方法。

背景技术

风能和太阳能等可再生能源发电技术存在间歇性和波动性的问题，随着风能和太阳能装机比例的提高和传统电力峰谷差值的增长，部分地区出现了“弃风”和“弃光”。解决这一问题的有效方法是采用电力储能系统，储能技术种类众多，但到目前为止，与电网匹配度较高，可实现大规模储能的储能技术主要是抽水蓄能电站技术和压缩空气储能电站。

抽水蓄能电站技术成熟、循环效率高、储能容量大、周期长。但是建造抽水蓄能电站要求有较大落差的水库和相应的水坝，受地质条件和需要大量水等条件的制约，适合建造抽水蓄能电站的地点越来越少，目前只有200多座抽水蓄能电站在运行。压缩空气储能系统可建造单机装机100MW以上的大型电站，仅次于抽水蓄能电站，具有储能周期长、单位储能投资小、寿命长的优点。传统的压缩空气储能系统利用岩石洞穴、废弃盐穴和废弃矿井等作为储气装置，对地理环境依赖性较大，且在发电过程中需要消耗天然气等化石能源。利用风能太阳能等可再生能源的发电技术结合压缩空气储能可以实现绿色清洁稳定的发电模式。

现有压缩空气储能主要是利用海底盐穴或是陆地的洞穴储气，该方案有较大的环境限制，储能密度偏低、压缩和透平设备长期偏离设计工况运行，难以广泛利用，急需一种新型储能储气方式。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种压缩空气储能系统的储气装置及方法，设计合理，结构简单，适用范围广，运行稳定可靠。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种压缩空气储能系统的储气装置，包括电动机、空气压缩机、第一换热器、第二换热器、空气膨胀机、发电机、蓄热器、进气管道、排气管道、储气囊组和坑井；

所述坑井内部充满压力溶液，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；所述储气囊通过进气管道依次与设置在坑井外的第一换热器、空气压缩机和电动机连接，通过排气管道依次与设置在坑井外的第二换热器、空气膨胀机和发电机连接；

所述第一换热器的放热侧和第二换热器的吸热侧通过蓄热器连通设置。

进一步的，所述储气囊与进气管道和排气管道的连接处分别设置有进气密封阀和排气密封阀；当储气囊数量大于一个时，每个储气囊的进气口通过进气密封阀与进气管道连通，出气口通过排气密封阀与排气管道连通。

更进一步的，所述储气囊由气囊膜高频焊接形成密闭的储气空间，直径范围为15m-25m，气囊膜外部包裹有采用环形阵列布置的气囊加强筋，构成储气囊的外部骨架结构；所述气囊膜加强筋通过固定铰链固定在坑井底部。

再进一步的，所述气囊加强筋上布置应力传感器；所述气囊加强筋在储气囊未充气时，处于伸直状态，在储气囊充气后，处于弯曲的弓形状态。

再进一步的，所述气囊膜采用强度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；所述固定铰链均采用钛合金或双相不锈钢制成。

再进一步的，所述进气密封阀和排气密封阀分别穿过气囊膜设置在储气囊底部。