一种新型压缩空气储能系统

本发明涉及压缩空气储能，尤其涉及一种新型压缩空气储能系统。

背景技术：

1、压缩空气储能技术是一种利用压缩空气来储能的技术，目前被业内认为是适合gw级大规模长时电力储能的技术之一，其主要用途是电力调频、电压调节、峰值调节、负载平衡、静止储备和电网黑启动等。压缩空气储能的工作原理是，在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存储在压力容器中，即将电能转化为空气的压力释能存储起来。在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放并驱动膨胀机做功发电。新型压缩空气储能系统中还设有储热装置和储冷装置，压缩空气的同时还通过储热装置储存压缩热，膨胀发电的同时还通过储冷装置储存压缩空气中的冷能。

2、在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

3、现有技术中，储热装置包括热罐，储冷装置包括冷罐。储热时，冷罐内的低温的蓄热介质吸收压缩热后变成高温的蓄热介质并存在热罐内，储冷过程相反。可见，在储冷储热过程中，高温的蓄热介质和低温的蓄热介质在热罐和冷罐之间循环，热罐和冷罐内的液位也是循环上升和下降的，系统处于变压运行的状态，这导致泵的额定功率大，泵的效率降低，从而导致新型压缩空气储能系统内部的压力不稳定、流量控制困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种恒压储冷储热的新型压缩空气储能系统。

2、为达此目的，提供了一种新型压缩空气储能系统包括储气装置、至少一级压缩机、至少一级膨胀机，至少一级所述压缩机的出口侧设置有级间回热换热器；至少一级所述膨胀机的入口侧设置有级间再热换热器；还包括冷热双储罐，所述冷热双储罐的罐体内有蓄热介质；所述罐体包括上进/出组件、下进/出组件和隔离层；所述隔离层的密度介于高温的所述蓄热介质的密度和低温的蓄热介质的密度之间；储能时，外界空气经过所述压缩机后进入所述级间回热换热器的热侧，从所述级间回热换热器的热侧流出后进入所述储气装置；低温的所述蓄热介质从所述下进/出组件流出并进入所述级间回热换热器的冷侧，从所述级间回热换热器的冷侧流出后变为高温的所述蓄热介质，高温的所述蓄热介质经所述上进/出组件进入所述罐体；释能时，所述储气装置中的高压空气进入所述级间再热换热器的冷侧进口，从所述级间再热换热器的冷侧出口进入所述膨胀机的入口；高温的所述蓄热介质从所述上进/出组件流出并进入所述级间再热换热器的热侧进口，从所述级间再热换热器的热侧出口流出后变为低温的所述蓄热介质，低温的所述蓄热介质经所述下进/出组件进入所述罐体。

3、进一步地，还包括稳压装置，所述稳压装置的稳压进出口管与所述下进/出组件的下进/出管连通。

4、进一步地，所述稳压装置为稳压罐，所述稳压罐包括外壳、囊式腔体、充气管阀、放气阀和所述稳压进出口管，所述囊式腔体位于所述外壳内，所述充气管阀、所述放气阀均与所述囊式腔体连通；所述稳压进出口管连接在所述外壳上，位于所述囊式腔体的外侧。

5、进一步地，所述隔离层包括多个密度调整块，相邻的两两所述密度调整块之间邻接。

6、进一步地，所述隔离层还包括连接网，所述多个密度调整块均固定在所述连接网上。

7、进一步地，所述密度调整块为球形、矩形、椭球形、三角形、梯形的一种或者多种的组合。

8、进一步地，所述罐体为球形罐、柱形罐的一种。

9、进一步地，所述蓄热介质使用水、导热油、熔融盐中的一种。

10、进一步地，所述下进/出组件的出口处设置有循环泵，所述循环泵为双向泵；所有的所述级间回热加热器的冷侧出口与所述上进/出组件的进口之间的管路上有第五阀；所述上进/出组件的出口与所有的所述级间再热加热器的热侧进口之间的管路上有第六阀。

11、进一步地，所述下进/出组件的出口处设置有循环泵，所述循环泵为单向泵；所述下进/出组件出口处的管路分为第一支路、第二支路、第三支路；所述第一支路上有第一阀，所述第二支路上有第二阀、所述单向泵和第四阀，所述第三支路上有第三阀；所述第一支路的两端分别接在所述第二阀的进口和所述第四阀的进口，所述第三支路的两端分别接在所述第二阀的出口和第四阀的出口；所有的所述级间回热加热器的冷侧出口与所述上进/出组件的进口之间的管路上有第五阀；所述上进/出组件的出口与所有的所述级间再热加热器的热侧进口之间的管路上有第六阀。

12、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

13、新型压缩空气储能系统包括储气装置、至少一级压缩机、至少一级膨胀机，压缩机的出口侧设置有级间回热换热器，用于冷却压缩后的压缩空气并回收该压缩空气的压缩热，冷却后的压缩空气存储在储气装置内。膨胀机的入口侧设置有级间再热换热器，用于提高进入膨胀机的压缩空气的温度。新型压缩空气储能系统还包括冷热双储罐，冷热双储罐的罐体内有蓄热介质，蓄热介质为显热储热材料。冷热双储罐的罐体包括上进/出组件、下进/出组件和隔离层，隔离层的密度介于高温的蓄热介质的密度和低温的蓄热介质的密度之间，通过隔离层将罐体内高温的蓄热介质与低温的蓄热介质分隔开。高温的蓄热介质从冷热双储罐的上进/出组件内流入冷热双储罐的罐体，由于高温的蓄热介质密度较小，隔离层的密度大于高温的蓄热介质密度，因此，高温的蓄热介质在罐体内位于隔离层的上方。低温的蓄热介质从冷热双储罐的下进/出组件内流入冷热双储罐的罐体，由于低温的蓄热介质密度较大，隔离层的密度小于低温的蓄热介质密度，因此，低温的蓄热介质在罐体内位于隔离层的下方。因此，将冷热双储罐的隔离层的上方的部分称为储热区，将冷热双储罐的隔离层的下方的部分称为储冷区。隔离层随着高温的蓄热介质的增加而下降，随着低温的蓄热介质的增加而上升。

14、储能时，外界空气经过压缩机后进入级间回热换热器的热侧，经过级间回热换热器的冷侧降温后，进入储气装置。与此同时，低温的蓄热介质从冷热双储罐的下进/出组件中流出并进入级间回热换热器的冷侧，从级间回热换热器的冷侧流出后变为高温的蓄热介质，高温的蓄热介质经冷热双储罐的上进/出组件进入冷热双储罐的罐体。级间回热换热器的冷侧内低温的蓄热介质用于回收经过压缩机压缩后空气的热量，温度升高的蓄热介质从级间回热换热器的冷侧出口流出后从上进/出组件进入冷热双储罐的储热区。可见，新型压缩空气储能系统在储能过程中，从冷热双储罐的内部看，低温蓄热介质体积的减少伴随着高温蓄热介质的体积增加，伴随着隔离层的降低。因此，本方案的新型压缩空气储能系统在储能过程中冷热双储罐的压力几乎没有变化。

15、释能时，储气装置中的压缩空气先进入级间再热换热器的冷侧进口，经过级间再热换热器的热侧升温后进入膨胀机的进气口，膨胀发电。高温的蓄热介质从冷热双储罐的上进/出组件流出并进入级间再热换热器的热侧，从级间再热换热器的热侧流出后变为低温的蓄热介质，低温的蓄热介质经冷热双储罐的下进/出组件进入罐体。级间再热换热器的热侧用于回收膨胀乏气的冷能，温度降低的蓄热介质从级间再热换热器的热侧流出后进入冷热双储罐的储冷区。同理，新型压缩空气储能系统的释能过程中，从冷热双储罐的内部看，低温蓄热介质的体积增加伴随着高温蓄热介质体积的减少，伴随着隔离层的升高。因此，本方案的新型压缩空气储能系统在释能过程中，冷热双储罐的压力几乎没有变化。

16、因此，上述技术方案中新型压缩空气储能系统将储热与储冷集成于一个储罐内，一方面，至少减少了将近一半的储罐容积，相应地减小了上述的储罐管泵阀，较现有技术相比简化了系统的结构，进而减小了系统的占地面积，降低了系统的初投资。另一方面，上述技术方案中新型压缩空气储能系统中冷热双储罐在储冷和储热过程中的压力几乎没有变化，系统的泵可以定扬程运行，简化了系统的流量控制方法，并且提高了系统的稳定性。