[發明專利]一種以空氣及水為儲能工質的聯合儲能系統及方法

有效

• 申請號: 201611246501.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106677848B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 席光;胡楊;王煥然;姚爾人
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K7/02;F03B13/00;F03B11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

1.一種以空氣及水為儲能工質的聯合儲能系統，其特征在于，包括空氣壓縮儲能單元、空氣膨脹釋能單元、水儲能單元、水釋能單元、釋能邏輯判斷單元和熱儲存循環回路；

空氣壓縮儲能單元包括壓縮機組和驅動壓縮機組的壓縮機組電機(4)；壓縮機組的出口連接地下大型高壓儲氣礦洞(21)；

空氣膨脹釋能單元包括膨脹機組和連接膨脹機組的膨脹機組發電機(17)；

水儲能單元包括水泵機組(31)、水泵機組電機(32)和儲水礦洞側開關閥門(33)，其中，水泵機組(31)的進口通過儲水礦洞側開關閥門(33)與大型地下常壓儲水礦洞(34)下部連通，水泵機組(31)的出口通過管路與大型地下高壓氣、水共儲礦洞(27)上部連通；水泵機組(31)連接水泵機組電機(32)；

水釋能單元包括水輪機機組(29)、水輪機機組發電機(30)和氣、水共儲礦洞側開關閥門(28)，其中，水輪機機組(29)的進口通過管路和氣、水共儲礦洞側開關閥門(28)與大型地下高壓氣、水共儲礦洞(27)下部連通，水輪機機組(29)的出口通過管路與大型地下常壓儲水礦洞(34)上部連通；水輪機機組(29)連接水輪機機組發電機(30)；

釋能邏輯判斷單元包括邏輯判斷控制器(23)、邏輯聯動氣路閥門(20)和邏輯聯動水路閥門(22)；邏輯聯動氣路閥門(20)通過管道連接地下大型高壓儲氣礦洞(21)和膨脹機組；邏輯聯動水路閥門(22)通過管道連接地下大型高壓儲氣礦洞(21)和大型地下高壓氣、水共儲礦洞(27)；邏輯判斷控制器(23)連接地下大型高壓儲氣礦洞(21)的壓力-電信號變送器、邏輯聯動氣路閥門(20)和邏輯聯動水路閥門(22)；邏輯判斷控制器(23)用于根據設定的切換壓力值與地下大型高壓儲氣礦洞(21)內的壓力值進行邏輯判斷，控制邏輯聯動氣路閥門(20)和邏輯聯動水路閥門(22)開合；

熱儲存循環回路，用于存儲空氣壓縮儲能單元壓縮空氣時產生的熱量，并在空氣膨脹釋能單元工作時，釋放能量加熱驅動空氣膨脹釋能單元工作的空氣。

2.根據權利要求1所述的一種以空氣及水為儲能工質的聯合儲能系統，其特征在于，熱儲存循環回路包括低壓級冷卻器(5)、中壓級冷卻器(6)、高壓級冷卻器(7)、低壓級換熱器(14)、中壓級換熱器(15)、高壓級換熱器(16)、相變蓄熱器(10)和循環泵(40)；相變蓄熱器(10)中載熱介質由冷端出口經管道及第四閥門(39)進入循環泵(40)，再經第五閥門(42)后分別通過低壓級冷卻器(5)、中壓級冷卻器(6)、高壓級冷卻器(7)的冷流體側后經管路及第二單向閥(36)回流至相變蓄熱器(10)的熱端入口并將壓縮熱進行存儲，相變蓄熱器(10)中的載熱介質由熱端出口經管路及第三閥門(38)通過循環泵(40)輸送，經第六閥門(43)后分別通入低壓級換熱器(14)、中壓級換熱器(15)、高壓級換熱器(16)的熱流體側后經管路及第三單向閥(37)進入相變蓄熱器(10)冷端入口。

3.根據權利要求2所述的一種以空氣及水為儲能工質的聯合儲能系統，其特征在于，壓縮機組包括依次串聯的低壓級壓縮機(1)、中壓級壓縮機(2)和高壓級壓縮機(3)；低壓級壓縮機(1)的進氣口通過管路與大氣連通，低壓級壓縮機(1)產生的中壓氣體通過低壓級冷卻器(5)換熱后，經氣體管路通入中壓級壓縮機(2)的進氣口；中壓級壓縮機(2)產生的中壓氣體穿過中壓級冷卻器(6)換熱后，經氣體管路通入高壓級壓縮機(3)的進氣口；高壓級壓縮機(3)產生的高壓氣體穿過高壓級冷卻器(7)換熱后，經氣體管路及第一閥門(8)通入地下大型高壓儲氣礦洞(21)儲存。

4.根據權利要求3所述的一種以空氣及水為儲能工質的聯合儲能系統，其特征在于，膨脹機組包括依次串聯的低壓級膨脹機(11)、中壓級膨脹機(12)和高壓級膨脹機(13)；高壓級膨脹機(13)的進氣口通過管路、高壓換熱器(16)、節流穩壓閥門(19)及邏輯聯動氣路閥門(20)與地下大型高壓儲氣礦洞(21)連通，高壓級膨脹機(13)產生的中壓氣體穿過中壓換熱器(15)換熱后，經氣體管路通入中壓級膨脹機(12)的進氣口；中壓級膨脹機(12)產生的中壓氣體穿過低壓級換熱器(14)換熱后，經氣體管路通入所述低壓級膨脹機(11)的進氣口；低壓級膨脹機(11)產生的常壓氣體，經氣體管路通入大氣；膨脹機組工作過程中帶動膨脹機組發電機(17)發電。