一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统的制作方法

本技术涉及电力储能协调控制领域，具体为一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统。

背景技术：

1、压缩空气储能(caes)作为一种有着广阔发展前景的储能技术，具有建设成本低、储能效率高、储能容量大等优点。先进绝热压缩空气储以可实现零排放的优势具有良好发展前景。系统储能时，空气经多级压缩机压缩升压后进入储气装置中存储，同时压缩过程中进行级间冷却，热量由低温储热介质进入高温储热罐中储存，完成储能过程；系统释能时，储气装置中的高压冷空气经高温储热介质加热，随后推动膨胀机做功发电。

2、caes和抽水蓄能相比而言，在单位造价方面，中小型抽水蓄能的单位造价要高于大型抽水蓄能，人工硐室储气caes的单位造价要高于盐穴储气caes。与抽水蓄能相比，caes的储能效率略低，使用寿命与抽水蓄能相当，盐穴caes电站的建设成本与中小型抽水蓄能相当，但其建设周期短，环保性好，选址也较抽水蓄能灵活，是目前唯一可以与抽水蓄能相类比的大规模物理储能技术，并有望成为抽水蓄能在大规模储能电站领域的重要补充。

3、上述两种储能形式均具有各自特点，但由于所述系统均具有较大输出，且各自具有不同惯性，耦合过程中存在惯性匹配问题，这也是制约系统稳定运行的主要因素之一。因此，对上述系统进行结构和参数优化，实现二者良好的匹配运行，是当前领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统以解决上述的技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案；

3、一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，所述系统包括抽水蓄能机组、压储机组和混储协控器；

4、所述压储机组由空气压缩系统、空气膨胀发电系统、压储协控器、压缩热回收及利用热交换系统和储气系统组成；

5、所述抽水蓄能机组主要由可逆式水轮发电机组构组成，包括上库、下库、可逆电机和可逆水轮机；其中上库、下库可在混储协控器的控制下按抽水工况和发电工况运行，实现快速切换。

6、进一步的，所述空气压缩系统共三级，包括第一电动机和i级压缩机、第二电动机和ii级压缩机以及第三电动机和iii级压缩机，其中，i级压缩机出口a连接至ii级压缩机进口h，ii级压缩机出口i连接至iii级压缩机进口p，各级压缩机首尾相连，形成多级串联压缩系统；

7、进一步的，所述空气膨胀发电系统共两级，包括i级膨胀机、ii级膨胀机和发电机。其中，加热后的空气自进口ak进入i级膨胀机后自出口al流出，并经再次加热后自进口as进入ii级膨胀机做功，经气道后自排气出口排出；

8、进一步的，所述储气系统为双层高压储气罐，所述双层高压储气罐由外储罐a，若干个内储罐b，和若干个进、出气控制阀组成；所述内储罐b通过竖管连接夹层压力维持系统；

9、进一步的，所述夹层压力维持系统包括液位调增阀、回水控制阀和夹层压力调节器；液位调增阀连接上库和竖管，回水控制阀连接下库和内储罐b；夹层压力调节器连接液位调增阀和回水控制阀。

10、进一步的，压缩热交换储热系统由热交换器组、熔盐压力水储热罐构成；所述热交换器组由两段构成，低温段压缩热利用低压损的错流式换热器，采用压力水来换热回收；高温段压缩热利用全逆流的发夹式换热器，采用熔盐来换热回收。

11、进一步的，所述压力水采用第一变频循环泵和第二变频循环泵驱动；熔盐采用第一变频熔盐泵和第二变频熔盐泵进行驱动。

12、进一步的，所述可逆电机连接抽蓄变压器，抽蓄变压器连接高压电网。

13、进一步的，所述混储协控器接受agc信号，分别向可逆电机和压储协控器输出控制信号。压储协控器接受来自混储协控器的控制信号，向压缩电动机和膨胀机进口发出控制信号。

14、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

15、该实用新型通过将抽水蓄能与压缩空气储能相结合，采用混储协控器和压储协控器对上述系统进行耦合控制，并采用夹层水压调节技术实现了储气罐内外受力均匀，具有良好的稳定运行特点。该系统实现了两种蓄能系统的耦合，满足电网的调峰要求，使得输入整个电网系统的能量得到了有效利用，具有较高的电能储放效率，并对电网的安全、高效、稳定运行具有重要意义，可产生良好的经济效益、社会效益，具有很好的实际应用前景。

技术特征：

1.一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述系统包括抽水蓄能机组、压储机组和混储协控器(42)；

2.根据权利要求1所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述空气压缩系统共三级，包括第一电动机(1)和i级压缩机(2)、第二电动机(5)和ii级压缩机(6)以及第三电动机(9)和iii级压缩机(10)，其中，i级压缩机出口a连接至ii级压缩机进口h，ii级压缩机出口i连接至iii级压缩机进口p，各级压缩机首尾相连，形成多级串联压缩系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述空气膨胀发电系统共两级，包括i级膨胀机(23)、ii级膨胀机(26)和发电机(29)；其中，加热后的空气自进口ak进入i级膨胀机后自出口al流出，并经再次加热后自进口as进入ii级膨胀机做功，经气道(27)后自排气出口(28)排出。

4.根据权利要求1所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述储气系统为双层高压储气罐(39)，所述双层高压储气罐(39)由外储罐(39a)，若干个内储罐(39b)，和若干个进、出气控制阀(40)组成；所述内储罐(39b)通过竖管(30)连接夹层压力维持系统。

5.根据权利要求4所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述夹层压力维持系统包括液位调增阀(31)、回水控制阀(38)和夹层压力调节器(37)；液位调增阀(31)连接上库(32)和竖管(30)，回水控制阀(38)连接下库(35)和内储罐(39b)；夹层压力调节器(37)连接液位调增阀(31)和回水控制阀(38)。

6.根据权利要求3所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，压缩热交换储热系统由热交换器组、熔盐压力水储热罐构成；所述热交换器组由两段构成，低温段压缩热利用低压损的错流式换热器，采用压力水来换热回收；高温段压缩热利用全逆流的发夹式换热器，采用熔盐来换热回收。

7.根据权利要求6所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述压力水采用第一变频循环泵(17)和第二变频循环泵(19)驱动；熔盐采用第一变频熔盐泵(13)和第二变频熔盐泵(15)进行驱动。

8.根据权利要求1所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述可逆电机(33)连接抽蓄变压器(41)，抽蓄变压器(41)连接高压电网(44)。

9.根据权利要求1所述的一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，其特征在于，所述混储协控器(42)接受agc信号，分别向可逆电机(33)和压储协控器(20)输出控制信号；压储协控器(20)接受来自混储协控器(42)的控制信号，向压缩电动机和膨胀机进口发出控制信号。

技术总结本技术涉及电力储能协调控制领域，具体为一种基于抽蓄及伴生压储的储能电力调峰系统，包括抽水蓄能机组、压储机组和混储协控器；所述压储机组由空气压缩系统、空气膨胀发电系统、压储协控器、压缩热回收及利用热交换系统和储气系统组成；所述抽水蓄能机组主要由可逆式水轮发电机组构组成，包括上库、下库、可逆电机和可逆水轮机；其中上库、下库可在混储协控器的控制下按抽水工况和发电工况运行，实现快速切换；该系统实现两种蓄能系统的耦合，满足电网调峰要求，输入电网系统的能量得到了有效利用，具有较高的电能储放效率，并对电网的安全、高效、稳定运行具有重要意义，可产生良好的经济效益、社会效益，具有很好的实际应用前景。技术研发人员：陈辉,张俊杰,韩劲松,徐钢,杨燕,李嘉娜,唐敏,王梦薇,荣梓玉,王占芳受保护的技术使用者：吉能国际能源有限公司技术研发日：20231116技术公布日：2024/7/25