压缩空气储能系统的制作方法

本申请涉及电力系统储能，特别是涉及一种压缩空气储能系统。

背景技术：

1、随着新能源发电装机容量的不断扩大以及新型电力系统的构建，电力系统储能的需求日益迫切。现有储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能、电化学储能、飞轮储能、超导磁储能等。压缩能空气储能具有储能规模大、储能时间长、转换效率高、使用寿命长、安全稳定运行等特点，可实现电力调峰、调频、调相、备用、应急等储能服务，切合电力系统大规模和长时间能量存储的需求，是解决可再生能源消纳难问题的有效途径之一，是构建新型电力系统的重要载体。

2、相关技术中，绝热压缩空气储能技术是将压缩过程中产生大量的压缩热进行存储，并在释能过程中，利用存储的压缩热加热压缩空气，然后驱动透平发电，进而提高电转化效率。但是每一次充放电过程结束后，系统中会有部分未利用的高温储热介质留存。理论上理想气体的压缩和膨胀过程中，吸热量和放热量相等，但实际过程中，空气压缩过程中还存在电—热转换的熵增热，同时换热器存在换热端差，因此透平在发出全部电量后，仍会有部分热量未利用，以高温储热介质(如高温热水、熔盐或导热油等高温工质)形式储存在高温储热罐中。

3、然而，目前处理方式是将这部分高温储热介质，使用循环冷却水降温后返回低温热罐中储存，用于下一次空气压缩过程的级间冷却。这种方式不仅没有回收热量，还需要消耗大量电能和冷却水，存在较大浪费，降低了系统效率。

技术实现思路

1、基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种压缩空气储能系统，解决如何提高系统效率的问题。

2、本申请提供一种压缩空气储能系统，包括：

3、储气装置，连接有输入管路和输出管路；

4、压缩机组，包括设置于所述输入管路的至少2个压缩机以及设置于相邻2个所述压缩机之间的级间冷却器；

5、电动机，与所述压缩机连接，并用于带动所述压缩机对空气进行压缩，使得空气经所述输入管路进入所述储气装置中；

6、循环储热组件，包括低温储热罐和高温储热罐，至少1个所述级间冷却器连接于所述低温储热罐和所述高温储热罐之间，所述低温储热罐用于向所述级间冷却器循环供给低温工质，使得所述低温工质于所述级间冷却器吸收热量称为高温工质，所述高温储热罐用于接收由所述级间冷却器所输出的高温工质；

7、有机朗肯循环发电组件，连接于所述高温储热罐与所述低温储热罐之间，所述有机朗肯循环发电组件用于接收所述高温储热罐所输出的高温工质并在高温工质所提供的热量下进行发电，且能够向所述低温储热罐回流低温工质。

8、在其中一个实施例中，所述输出管路设有至少2个空气透平和第一发电机，所述输出管路对应所述空气透平的上游设置有空气加热器，所述空气加热器的一端与所述高温储热罐相连接，另一端与所述低温储热罐相连接，所述高温储热罐用于向所述空气加热器输入高温工质，以使得所述空气加热器对所述储气装置输向所述空气透平的压缩空气进行加热，所述空气透平用于接收所述压缩空气并带动所述第一发电机进行发电。

9、在其中一个实施例中，所述有机朗肯循环发电组件包括首尾依次连接的蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，所述膨胀机连接有第二发电机，所述工质泵用于将所述冷凝器所输出的液态工质泵至所述蒸发器，所述蒸发器用于在所述高温工质的作用下对所述工质泵所泵取的液态工质进行加热，使得液态工质气化为气态工质，所述膨胀机用于在气态工质的推动下带动所述第二发电机进行发电，所述冷凝器用于将所述膨胀机所流出的气态工质冷凝为液态工质。

10、在其中一个实施例中，所述输出管路设有至少2个空气透平和第一发电机，所述输出管路对应所述空气透平的上游设置有电加热器，所述电加热器电性连接于所述第二发电机，所述第二发电机用于对所述电加热器进行供电，使得所述电加热器对所述储气装置输向所述空气透平的压缩空气进行加热，所述空气透平用于接收所述压缩空气并带动所述第一发电机进行发电。

11、在其中一个实施例中，所有的所述电加热器并联连接于所述第二发电机。

12、在其中一个实施例中，所述压缩空气储能系统还包括第一液泵和第二液泵，所述第一液泵设置于所述低温储热罐的输出端，所述第二液泵设置于所述高温储热罐的输出端。

13、在其中一个实施例中，所述压缩空气储能系统还包括第三阀门，所述第三阀门设于所述第二液泵与所述有机朗肯循环发电组件的蒸发器之间。

14、在其中一个实施例中，所述膨胀机为向心透平膨胀机，所述工质泵为变频泵。

15、在其中一个实施例中，所述压缩空气储能系统还包括冷却器，所述冷却器设置于所述输入管路中，并位于所述储气装置与距离所述储气装置最近的所述压缩机之间。

16、在其中一个实施例中，所述输入管路和所述输出管路分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门位于所述储气装置的输入端，所述第二阀门位于所述储气装置的输出端。

17、本申请的压缩空气储能系统，在低温储热罐和高温储热罐之间连接有机朗肯循环发电组件，有机朗肯循环发电组件回收利用高温储热罐中的高温工质的热能进行发电，实现了对系统中富余热量的回收利用，避免高温工质中余热的浪费，而且，由于高温工质经过有机朗肯循环发电组件后会转变为低温工质并回流至低温储热罐，继而无需采取传统技术中利用冷却水对高温工质进行冷却，因此，采取本申请的压缩空气储能系统，能够减少了能源浪费，增加发电量，有效提高了系统效率。

技术特征：

1.一种压缩空气储能系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述输出管路设有至少2个空气透平和第一发电机，所述输出管路对应所述空气透平的上游设置有空气加热器，所述空气加热器的一端与所述高温储热罐相连接，另一端与所述低温储热罐相连接，所述高温储热罐用于向所述空气加热器输入高温工质，以使得所述空气加热器对所述储气装置输向所述空气透平的压缩空气进行加热，所述空气透平用于接收所述压缩空气并带动所述第一发电机进行发电。

3.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述有机朗肯循环发电组件包括首尾依次连接的蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，所述膨胀机连接有第二发电机，所述工质泵用于将所述冷凝器所输出的液态工质泵至所述蒸发器，所述蒸发器用于在所述高温工质的作用下对所述工质泵所泵取的液态工质进行加热，使得液态工质气化为气态工质，所述膨胀机用于在气态工质的推动下带动所述第二发电机进行发电，所述冷凝器用于将所述膨胀机所流出的气态工质冷凝为液态工质。

4.根据权利要求3所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述输出管路设有至少2个空气透平和第一发电机，所述输出管路对应所述空气透平的上游设置有电加热器，所述电加热器电性连接于所述第二发电机，所述第二发电机用于对所述电加热器进行供电，使得所述电加热器对所述储气装置输向所述空气透平的压缩空气进行加热，所述空气透平用于接收所述压缩空气并带动所述第一发电机进行发电。

5.根据权利要求4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所有的所述电加热器并联连接于所述第二发电机。

6.根据权利要求3或4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，还包括第一液泵和第二液泵，所述第一液泵设置于所述低温储热罐的输出端，所述第二液泵设置于所述高温储热罐的输出端。

7.根据权利要求6所述的压缩空气储能系统，其特征在于，还包括第三阀门，所述第三阀门设于所述第二液泵与所述有机朗肯循环发电组件的蒸发器之间。

8.根据权利要求3或4所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述膨胀机为向心透平膨胀机，所述工质泵为变频泵。

9.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，还包括冷却器，所述冷却器设置于所述输入管路中，并位于所述储气装置与距离所述储气装置最近的所述压缩机之间。

10.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统，其特征在于，所述输入管路和所述输出管路分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门位于所述储气装置的输入端，所述第二阀门位于所述储气装置的输出端。

技术总结本申请涉及压缩空气储能系统，包括储气装置、压缩机组、电动机、循环储热组件和有机朗肯循环发电组件，压缩机组包括至少2个压缩机以及设置于相邻2个压缩机之间的级间冷却器，电动机与压缩机连接，循环储热组件包括低温储热罐和高温储热罐，至少1个级间冷却器连接于低温储热罐和高温储热罐之间，有机朗肯循环发电组件连接于高温储热罐与低温储热罐之间，并用于接收高温储热罐所输出的高温工质并在高温工质所提供的热量下进行发电，本申请的压缩空气储能系统，利用高温储热罐中的高温工质的热能进行发电，实现了对系统中富余热量的回收利用，且无需采取传统技术中利用冷却水对高温工质进行冷却，减少了能源浪费，以增加发电量，提高了系统效率。技术研发人员：方玉新,刘石,杨毅,黄正受保护的技术使用者：广东新型储能国家研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15