[發(fā)明專利]一種壓縮空氣蓄能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410018246.1
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103727011A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李政;冉鵬;劉培;王哲;金逸;費(fèi)益軍
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);江蘇省電力公司
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F01D15/10
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 陳舒維;宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蓄能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮空氣蓄能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

壓縮空氣蓄能(Compressed?Air?Energy?Storge,CAES)是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模蓄能方式，它具有動態(tài)響應(yīng)快、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。其用處廣泛，以用于發(fā)電為例，壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)負(fù)荷的低谷時期，使用價格相對便宜的電力驅(qū)動空氣壓縮機(jī)壓縮空氣蓄能，將壓縮后的高壓空氣儲存在特定的密閉空間（如廢舊的礦洞）中；在電網(wǎng)負(fù)荷尖峰時期，釋放高壓空氣驅(qū)動透平做功發(fā)電。

在現(xiàn)有的壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)中，壓氣蓄能過程采用多級壓縮和級間冷卻的方法保證壓縮空氣機(jī)組低功耗安全運(yùn)行；放氣釋能過程普遍采用補(bǔ)燃或?qū)嚎s過程產(chǎn)生的壓縮熱回收，并使其加熱進(jìn)入透平的進(jìn)口空氣，從而提高透平的發(fā)電功率、保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行期間，儲氣室與周圍環(huán)境的熱傳遞僅靠儲氣室壁面與自然環(huán)境之間的自然散熱，儲氣室內(nèi)空氣溫度直接與儲氣室壓力變換率相關(guān)，其溫度并不受控，散熱不暢尤其是短時間快速的儲氣室壓力上升或下降，將導(dǎo)致儲氣室溫度飛速上升或下降。因此，儲氣室始終處于周期性的冷熱變化中，不但會對儲氣室的壽命產(chǎn)生影響，還會影響壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的安全運(yùn)行（如：由于長時間的冷熱變化，儲氣室壁面材料疲勞老化），也會對壓縮空氣蓄能系統(tǒng)的功耗產(chǎn)生影響（如：壓氣蓄能過程中，儲氣室溫度升高導(dǎo)致壓縮耗功增大；放氣釋能過程中，儲氣室內(nèi)空氣溫度降低導(dǎo)致壓縮空氣初始做功能力變差，需額外的燃料或熱量抵消這部分損失的做功能力）。

此外，壓縮空氣儲能系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量低品位熱能（一般在50℃以下）而沒有被利用，多數(shù)壓縮空氣儲能系統(tǒng)都是直接將其排放到自然環(huán)境中，造成了大量低品位熱能的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)，以解決上述問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種壓縮空氣蓄能系統(tǒng)，包括：電動機(jī)、與所述電動機(jī)連接的空氣壓縮機(jī)組、儲存壓縮空氣的儲氣室以及控制所述儲氣室內(nèi)溫度的溫度控制器；

所述儲氣室內(nèi)設(shè)有保持儲氣室內(nèi)空氣溫度穩(wěn)定的霧化噴水機(jī)構(gòu)以及測量所述儲氣室內(nèi)空氣溫度的溫度傳感器；

所述空氣壓縮機(jī)組用于將空氣吸入，并經(jīng)過壓縮后將壓縮空氣經(jīng)由氣路傳至所述儲氣室內(nèi)存儲；

所述溫度控制器與所述溫度傳感器連接，以接收所述溫度傳感器的信號；且所述溫度控制器設(shè)置于與所述霧化噴水機(jī)構(gòu)連接的管路中，以根據(jù)所述信號控制所述霧化噴水機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述溫度控制器包括互相連接的電磁閥和控制件；

所述電磁閥設(shè)置于與所述霧化噴水機(jī)構(gòu)的管路中；

所述控制件接收所述溫度傳感器的信號，并根據(jù)所述信號控制所述電磁閥的開度，以控制與所述霧化噴水機(jī)構(gòu)的噴水量。

優(yōu)選地，所述空氣壓縮機(jī)組與所述儲氣室之間的所述氣路上還設(shè)有用于將傳輸?shù)膲嚎s空氣冷卻的第一冷卻器。

優(yōu)選地，所述空氣壓縮機(jī)組包括多個通過氣路串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)；

該多個所述空氣壓縮機(jī)均與所述電動機(jī)同軸連接，且沿氣路的導(dǎo)通方向壓力逐漸提高；每相鄰的兩個所述空氣壓縮機(jī)之間還設(shè)有用于將傳輸?shù)膲嚎s空氣冷卻的第二冷卻器。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例的壓縮空氣蓄能系統(tǒng)還包括：蓄水池以及與所述蓄水池連接的升壓泵；

所述第一冷卻器與所述第二冷卻器通過管路串聯(lián)連接，并與所述霧化噴水機(jī)構(gòu)和所述溫度控制器串聯(lián)的管路共同與所述升壓泵連接。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例的壓縮空氣蓄能系統(tǒng)還包括：第一蓄水儲熱罐和第一換熱器；

所述儲氣室的底部還設(shè)有熱水收集裝置，用以使所述儲氣室內(nèi)的熱水經(jīng)由所述熱水收集裝置排至所述第一蓄水儲熱罐保存；并經(jīng)由設(shè)于管路上的第一換熱器回流至所述蓄水池。

優(yōu)選地，所述第一蓄水儲熱罐與所述第一換熱器之間設(shè)有增大水壓的第一循環(huán)泵。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例的壓縮空氣蓄能系統(tǒng)還包括：第二蓄水儲熱罐和第二換熱器；

經(jīng)由所述第一冷卻器和所述第二冷卻器排出的熱水排至所述第二蓄水儲熱罐保存，并經(jīng)由設(shè)于管路上的所述第二換熱器回流至所述蓄水池。

優(yōu)選地，所述第二蓄水儲熱罐與所述第二換熱器之間設(shè)有增大水壓的第二循環(huán)泵。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例的壓縮空氣蓄能系統(tǒng)還包括：熱泵；

所述熱泵設(shè)于所述第一換熱器與所述蓄水池之間以及所述第二換熱器與所述蓄水池之間的管路上。