[發明專利]蓄熱器布置在過壓區中的蓄壓器電站

有效

• 申請號: 201380024043.7
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN104395684B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: A.佩德雷蒂;G.贊加內
• 申請（專利權）人: 空氣光能源IP有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F17C1/00;F02C6/16;F02C6/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 楊國治,宣力偉

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的蓄壓器電站(Druckspeicherkraftwerk)。所提到的類型的蓄壓器電站用于以提水蓄能器電站的方式來儲存能量:在低負載時間里儲存能量，使所述能量在較高能量需求的時間里又再次可用。

背景技術

在常規的能量生產中建立蓄能裝置。它現在也越來越多地為備選的能量生產所需要，這比如是太陽能或者是風能，所述太陽能或者風能由電站所在處的局部天氣情況所決定，并且由此較差地或者不能根據在所連接的電網中的當前能量需求而設計。對在許多地方存在的提水蓄能器電站進行擴建，這一方面以相應的地理（山）為前提，但是也在那里越來越多地碰到政治上的阻力，因為較大的蓄水池的建造經常在風景保護的觀點下面被評估為有危害。

用于進行蓄能的可行方案因此不僅僅在備選的能量生產中由于不能規劃或者難以規劃的能量生產而增加需求，而且也在常規的能量生產中增加需求。

在蓄壓器電站中，將在低負載時間里產生的能量用于對氣體、主要是環境空氣進行壓縮（在本發明的接下來的說明中，使用“空氣”這個概念，盡管根據本發明當然也可以使用不同的氣體），并且而后將處于壓力之下的氣體儲存在蓄壓器(Druckspeicher)中。在所儲存的壓縮氣體中通過其壓力所儲存的能量可以被再利用，其方式是：將壓縮氣體從所述儲存器中取出并且用于驅動膨脹式渦輪機，所述膨脹式渦輪機本身比如驅動著發電機(Generator)。這種方案作為CAES、也就是Compressed Air Energy Storage（壓縮空氣能量儲存）而眾所周知。這樣的設備雖然也受制于地質的前提條件，在多山的地區中所述地質的前提條件是有利的。但是在平原中也經常存在允許在地下中建造較大蓄壓器的地質構造。作為結果，蓄壓器電站相對于比如提水蓄能器電站能夠在許多地方實現。

通過為了儲存被壓縮的空氣的目的而對空氣進行壓縮這種方式，所述空氣得到加熱，從而作為熱量而產生巨大份額的壓縮功（高達所有通過壓縮機來施加的能量的70%）。在蓄熱器(W?rmespeicher)中儲存這種熱量并且加以回收，其方式是：在再利用在壓力之下所儲存的空氣時在進入到所述膨脹式渦輪機中之前又將所述熱量添加到所述空氣中（TES，也就是說Thermal Energy Storage（熱能存儲））。

原則上可以單級地或者多級地對空氣進行壓縮，并且使其膨脹，用于再利用所儲存的能量。通常將處于地下中或者處于山中的洞穴用作蓄壓器。由此，用于儲存很大量的能量的途徑是開放的，因為比如處于巖鹽(Salzgestein)中或者處于其它地質構造中的洞穴可以構造有數十萬到一百萬或者更多立方米的容積。

直至今天，兩臺壓縮空氣蓄能器電站處于運行之中，也就是德國的Huntdorf電站和美國的McIntosh電站。McIntosh于1991年投入運行，將空氣儲存在構造為蓄壓器的、538,000m³的地下洞穴中，并且能夠在26小時期間提供110MW。其它的壓縮空氣蓄能器電站處于規劃之中，比如Stassfurt電站。

在實現這樣的電站時，提出了不同的技術問題。

因此，比如US 2011/0094231公開了一種多級的壓縮機及渦輪機裝置的聯接(Schaltung)，該壓縮機及渦輪機裝置具有多個用于在蓄壓器中的60bar的壓力的蓄熱器（TES）。在此，壓縮機和渦輪機如此與所述蓄熱器共同聯接，使得在所述蓄熱器中的峰值溫度(Spitzentemperatur)不是超過在常規的聯接中可預料的650℃而僅僅無關緊要地超過300℃的溫度。由此在建造適合于超過350℃的運行溫度的設備（尤其是蓄熱器）時避免了顯著的結構上的問題。此外，由此應該改進在單個壓縮機級或渦輪機級上的效率。

指出了一種用于壓縮機的聯接的、蓄熱器的設計，該設計在要儲存的空氣中引起600℃的溫度和60到80bar的壓力。但是這種布置在結構上一如既往地復雜，因為雖然簡化了所述蓄熱器，但是必須將其構造為在運行中還總是對巨大的內部壓力來說能夠承受壓力負荷。尤其對于較大的蓄壓器來說（并且由此對于大量熱量的儲存來說），所公開的設計并非最佳，并且對于商業上的實現來說還總是過于復雜。

發明內容

相應地，本發明的任務是，提供一種在結構上簡單的蓄壓器電站，該蓄壓器電站允許在很高的、優選超過500℃的溫度時儲存熱量。

該任務通過根據權利要求1的特征性特征并且根據權利要求12的特征性特征的蓄壓器電站得到解決。