压缩空气抽水储能系统的制作方法

本发明涉及电力储存，具体为压缩空气抽水储能系统。

背景技术：

1、随着我国电网容量的不断增长，峰谷差不断增大，已有一些电网由于高峰供电缺额的存在，不得不采取强制性拉闸限电的措施，这不仅阻碍了生产力的发展，而且可能会带来社会问题，故而在电网中引入储能系统是实现电网调峰的迫切需求。另外，随着再生能源、分布式供能和智能电网的蓬勃发展，对大规模发展储能产业的现实需求也越来越大。

2、常规的储能技术主要有飞轮储能、电池储能、超导储能、超级电容器储能、抽水储能和压缩空气储能等。但是能够以较低成本持续数小时进行大容量输出的储能技术主要包括电池储能、抽水储能和压缩空气储能。电池储能因其成本高，生产及后续处理存在环境污染等问题，目前难以推广至大规模储能领域。抽水储能作为当前最为成熟的大规模储能应用技术，具有效率高，储能容量大，设备技术成熟等优势，但同时受到蓄水池选址困难的限制，阻碍了其大规模的推广应用。压缩空气储能以空气内能形式进行能量储存，但传统压缩空气储能技术需要以地下盐穴作为储气空间，同样具有选址困难的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了压缩空气抽水储能系统，解决了压缩空气储能、抽水储能中选址困难、无法小型化的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：压缩空气抽水储能系统，包括：空气压缩组、一号换热器、二号换热器、储能器、三号换热器、四号换热器、透平机组、水泵组、常压储水罐、水轮组、水气共容舱和高压储气罐，所述高压储气罐和四号换热器之间设置有二号节流阀，所述高压储气罐和水气共容舱之间设置有一号节流阀，所述水泵组、常压储水罐、水轮组、水气共容舱和高压储气罐依次连接形成储能第一阶段，所述空气压缩组、一号换热器、二号换热器与高压储气罐依次连接形成储能第二阶段，所述空气压缩组、一号换热器、二号换热器和储能器依次连接形成储热通道，所述常压储水罐、水轮组、水气共容舱、高压储气罐和一号节流阀依次连接形成释能第一阶段，所述高压储气罐、水气共容舱、二号节流阀、三号换热器、四号换热器和透平机组依次连接形成释能第二阶段，所述水泵组、常压储水罐、水轮组与水气共容舱依次连接形成回水通道，所述空气压缩组分别与一号换热器和二号换热器均固定连接，所述一号换热器和二号换热器均与储能器固定连接，所述储能器与三号换热器和四号换热器均固定连接，所述三号换热器和四号换热器均与透平机组固定连接。

5、优选的，所述高压储气罐的工作压力范围为1.0mpa-50.0mpa。

6、优选的，所述水气共容舱中压力为中压，所述水气共容舱内的水压和气压工作范围均为0.2mpa-40.0mpa。

7、优选的，所述水泵组包括水泵机和一号截止阀，所述水泵机为离心泵、涡旋泵、轴流泵、活塞泵、罗茨泵或螺杆泵其中之一。

8、优选的，所述高压储气罐为立式或卧式的气囊式气压罐、隔膜式气压罐或全置换式气压罐。

9、优选的，所述空气压缩组采用多级压缩系统，所述多级压缩为三级，并且压缩过程包含预压缩和等温压缩。

10、优选的，所述空气压缩组中的压缩机为螺杆式、活塞式或离心式其中一种或多种的组合。

11、优选的，所述储能器包括储热器和储冷器，所述一号换热器、二号换热器、三号换热器和四号换热器的热气端均与储热器固定连接，所述一号换热器和二号换热器、三号换热器和四号换热器的热气端的冷气端均与储冷器固定连接。

12、优选的，所述水轮组包括水轮机和二号截止阀，所述水轮机为反击式水轮机或者冲击式水轮机，所述反击式水轮机为混流式、轴流式、斜流式或贯流式其中之一，所述混流式水轮机为水斗式、斜流式或双击式其中之一。

13、(三)有益效果

14、本发明提供了压缩空气抽水储能系统。具备以下有益效果：

15、1、本发明采用压缩空气抽水储能系统，结合压缩空气储能的特点，在储存能量的过程中将空气进行压缩并存储于高压储气罐中，而在释放能量的过程中，高压空气被释放，将储水罐中的水压缩至高压状态，高压水推动水轮机做功发电。

16、2、本发明中压缩空气不必存储于地下洞穴，而且以水的压力水头代替重力水头，不需要将水送往很高位置处的水库，解决了压缩空气储能和抽水储能中选址困难的问题。

17、3、本发明中的压缩空气抽水储能系统更具有灵活性，规模可大可小，更适合用于城市电力存储系统，而且电力消耗主要集中于城市，因此压缩空气抽水储能系统对于缓解电网的调峰压力具有重大意义。

18、4、本发明与传统压缩空气储能技术的最大区别在于，用高压水泵替代了压缩机，用水轮机替代了膨胀机，解决了压缩空气储能系统在储能过程中被压缩气体的冷却问题和发电过程中高压气体的加热问题，而且新型抽水压缩空气储能技术具有优越的运行性能，可以有效解决弃风、弃光问题。

技术特征：

1.压缩空气抽水储能系统，其特征在于，包括：空气压缩组(1)、一号换热器(2)、二号换热器(3)、储能器(4)、三号换热器(6)、四号换热器(7)、透平机组(8)、水泵组(9)、常压储水罐(10)、水轮组(11)、水气共容舱(12)和高压储气罐(13)，所述高压储气罐(13)和四号换热器(7)之间设置有二号节流阀(15)，所述高压储气罐(13)和水气共容舱(12)之间设置有一号节流阀(14)，所述水泵组(9)、常压储水罐(10)、水轮组(11)、水气共容舱(12)和高压储气罐(13)依次连接形成储能第一阶段，所述空气压缩组(1)、一号换热器(2)、二号换热器(3)与高压储气罐(13)依次连接形成储能第二阶段，所述空气压缩组(1)、一号换热器(2)、二号换热器(3)和储能器(4)依次连接形成储热通道，所述常压储水罐(10)、水轮组(11)、水气共容舱(12)、高压储气罐(13)和一号节流阀(14)依次连接形成释能第一阶段，所述高压储气罐(13)、水气共容舱(12)、二号节流阀(15)、三号换热器(6)、四号换热器(7)和透平机组(8)依次连接形成释能第二阶段，所述水泵组(9)、常压储水罐(10)、水轮组(11)与水气共容舱(12)依次连接形成回水通道，所述空气压缩组(1)分别与一号换热器(2)和二号换热器(3)均固定连接，所述一号换热器(2)和二号换热器(3)均与储能器(4)固定连接，所述储能器(4)与三号换热器(6)和四号换热器(7)均固定连接，所述三号换热器(6)和四号换热器(7)均与透平机组(8)固定连接。

2.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述空气压缩组(1)中的压缩机为螺杆式、活塞式或离心式其中一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述高压储气罐(13)为立式或卧式的气囊式气压罐、隔膜式气压罐或全置换式气压罐。

4.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述高压储气罐(13)的工作压力范围为1.0mpa-50.0mpa。

5.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述水气共容舱(12)中压力为中压，所述水气共容舱(12)内的水压和气压工作范围均为0.2mpa-40.0mpa。

6.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述空气压缩组(1)采用多级压缩系统，所述多级压缩为三级，并且压缩过程包含预压缩和等温压缩。

7.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述水泵组(9)包括水泵机(16)和一号截止阀(17)，所述水泵机(16)为离心泵、涡旋泵、轴流泵、活塞泵、罗茨泵或螺杆泵其中之一。

8.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述水轮组(11)包括水轮机(18)和二号截止阀(19)，所述水轮机(18)为反击式水轮机或者冲击式水轮机，所述反击式水轮机为混流式、轴流式、斜流式或贯流式其中之一，所述混流式水轮机为水斗式、斜流式或双击式其中之一。

9.根据权利要求1所述的压缩空气抽水储能系统，其特征在于：所述储能器(4)包括储热器(20)和储冷器(21)，所述一号换热器(2)、二号换热器(3)、三号换热器(6)和四号换热器(7)的热气端均与储热器(20)固定连接，所述一号换热器(2)和二号换热器(3)、三号换热器(6)和四号换热器(7)的热气端的冷气端均与储冷器(21)固定连接。

技术总结本发明提供压缩空气抽水储能系统，包括：空气压缩组、一号换热器、二号换热器、储能器、三号换热器、四号换热器、透平机组、水泵组、常压储水罐、水轮组、水气共容舱和高压储气罐，所述高压储气罐和四号换热器之间设置有二号节流阀，所述高压储气罐和水气共容舱之间设置有一号节流阀，所述水泵组、常压储水罐、水轮组、水气共容舱和高压储气罐依次连接形成储能第一阶段。本发明采用压缩空气抽水储能系统，结合压缩空气储能的特点，在储存能量的过程中将空气进行压缩并存储于高压储气罐中，而在释放能量的过程中，高压空气被释放，将储水罐中的水压缩至高压状态，高压水推动水轮机做功发电。技术研发人员：杨旭凯,王成岩,李涛,韩志国受保护的技术使用者：微牛顿（山东）科技开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12