[實用新型]壓縮空氣儲能系統

有效

• 申請號: 201420384432.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN204060830U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 王煥然;姚爾人;柳龍;席光
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本實用新型涉及一種分布式電能物理儲能系統，特別涉及一種壓縮空氣儲能系統。

背景技術

隨著傳統化石能源的日益枯竭，可再生能源的利用受到越來越多的重視。在我國，風電已經成為繼火電、水電后的第三大電能來源。可是，風能等可再生能源所固有的隨機性和波動性給我國發展新型能源帶來了巨大的挑戰。儲能系統可以有效改善電力系統的供電能力,提高能源利用率。

壓縮空氣儲能系統適用的功率等級和技術成熟度高，且已實現了商業應用。第一代壓縮空氣儲能系統的電動機和發電機為同一臺設備，通過聯軸器將壓縮機和膨脹機連結起來以實現共軸轉動，系統中沒有采用燃氣輪機，進入透平膨脹機的氣體通過低壓透平膨脹機排氣余熱和補燃裝置共同加熱。該系統雖然結構簡單，但這種直連形式，需要采用特制的壓縮機和氣體透平膨脹機才能實現，因而使得主機的選型受到一定的限制，此外，系統運用外部熱源向系統補充熱量，然而壓縮過程中產生的熱量并沒有加以回收利用，造成了部分能量的浪費，并且該系統沒有采用燃氣透平，不能充分利用燃料含有的有效能量，從而影響了系統總轉換效率。第二代壓縮空氣儲能系統每臺壓縮機機組擁有獨立驅動電機，多級并聯，氣體膨脹機也采用多機組并聯，每臺機組擁有各自獨立的發電機，發電部分和壓縮部分完全獨立，分別運行，在系統外加燃氣輪機機組，燃氣輪機排氣余熱被用于加熱氣體膨脹機的進氣，再輔以燃氣加熱器，使氣體膨脹機的進氣溫度達到設計要求，然而第二代壓縮空氣儲能系統仍需要燃燒燃料來為系統提供熱源，這仍然不符合當今綠色能源的發展要求。而且無論是第一代還是第二代壓縮空氣儲能系統都需要特定的地理條件來建造大型儲氣室，這不僅增大了系統的預算，也限制了傳統壓縮空氣儲能系統的應用范圍。

隨著分布式能量系統的發展以及減小儲氣室容積和提高儲氣壓力的需要，小規模分布式壓縮空氣儲能系統被人們越來越多的關注。小規模分布式壓縮空氣儲能系統避免使用儲氣洞穴，取而代之使用放置于地面的儲氣罐儲存高壓空氣，這不僅增加了儲能系統的靈活性，而且解決了使用儲氣洞穴引起的高昂造價問題，具有投資省、發電方式靈活、與環境兼容等特點,又可以提供傳統的電力系統無可比擬的可靠性和經濟性等優點。

在分布式壓縮空氣儲能系統中，以適當溫度儲存高壓氣體和將儲存的高壓氣體膨脹做功過程是儲能系統的關鍵過程。傳統壓縮空氣儲能系統中，通常在壓縮機后端接一個后冷卻器，以將高溫高壓氣體冷卻至適宜溫度，進入儲氣罐儲存，然后在膨脹做功過程中，當高壓氣體從儲氣罐出來，進入膨脹機做功之前，需要先經過加熱器或者回熱器，對氣體進行加熱升溫，然后才能進入膨脹機中做功。由于換熱器自身的效率以及實際換熱溫差，無法保證進入膨脹機內做功的氣體完全達到預定溫度，因此，仍然需要燃燒燃料或者通過電力對進入膨脹機的氣體進行加熱，這也導致了能源浪費現象。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種綠色環保且簡易的壓縮空氣儲能系統，以解決傳統壓縮空氣儲能系統結構復雜，依賴燃料燃燒的問題。

為達到以上目的，本實用新型是采取如下技術方案予以實現的：

一種壓縮空氣儲能系統，包括壓縮機和膨脹機、儲油池、高壓儲氣罐、噴油器，其特征在于，所述壓縮機和膨脹機為一個復合機組：噴油雙螺桿式壓縮膨脹機，該壓縮膨脹機的一個進口與大氣連通并依次通過噴油器、第一油泵與所述儲油池相連，該壓縮膨脹機的另一個進口與所述高壓儲氣罐上部連通；該壓縮膨脹機的一個出口與高壓儲氣罐的中部連通；該壓縮膨脹機的另一個出口依次通過油氣分離器、第二油泵與儲油池相連；所述高壓儲氣罐底部通過管道與儲油池連通。

上述方案中，所述高壓儲氣罐中設有油氣分離網。該油氣分離網為單向單質分離網。

本實用新型相比第一代和第二代壓縮空氣儲能系統，其優點是：

1、使用了噴油雙螺桿式壓縮膨脹機，這與傳統壓縮空氣儲能系統的最大區別在于避免系統需要同時使用壓縮機和膨脹機兩種設備，取而代之只需要使用一臺噴油雙螺桿式壓縮膨脹機，即可完成壓縮和膨脹兩個過程，這一特點大大降低了傳統壓縮空氣儲能系統的復雜結構性，提升了壓縮空氣儲能系統的經濟性。

2、本實用新型無需增加外加熱源，避免了燃燒燃料對系統進行補燃，不僅可以獲得更高的能量轉換效率，而且具有更好的環境友好性。

附圖說明

圖1為壓縮空氣儲能系統的示意圖。其中實線部分為儲能過程連接；虛線部分為發電過程連接。

圖2為圖1系統的儲能過程示意圖。

圖3為圖1系統的發電過程示意圖。