[發(fā)明專利]一種壓縮空氣儲能方法及儲能系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710621067.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN109306963A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高建強;莊緒增
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F04D25/06
• 分類號: F04D25/06;F01D15/10;F25B15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種壓縮空氣儲能方法，包括：將地下含水層作為壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲氣室，擺脫了地質(zhì)條件對壓縮空氣儲能系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用的限制；利用地下含水層作為儲存壓縮空氣的儲氣室，保證在系統(tǒng)釋能過程中，儲氣室出口壓縮空氣壓力近似不變，避免了傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)中節(jié)流閥的節(jié)流降壓作用造成的節(jié)流損失；壓縮過程中的壓縮熱在冷卻器內(nèi)被來自熱網(wǎng)換熱器的換熱介質(zhì)吸收，利用被加熱的換熱介質(zhì)向熱網(wǎng)中的熱用戶供熱；釋能過程中，利用低品位熱源加熱膨脹機的級前進汽，以大幅度提高壓縮空氣的做功能力；透平機組的乏氣進入溴化鋰吸收式制冷機，作為制冷機的高溫熱源，通過制冷機向外供冷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能儲存技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮空氣儲能方法及儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當前，我國的能源結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，太陽能、風能等可再生能源電力在總的電力供應(yīng)中所占的比例越來越高。但是，由于可再生能源電力存在間歇性和不穩(wěn)定性等固有缺陷，在實際應(yīng)用中其可靠性及靈活性大大降低，限制了可再生能源電力的并網(wǎng)發(fā)電。因此，發(fā)展電力儲能技術(shù)是平抑電網(wǎng)峰谷差、提高可再生能源上網(wǎng)率的重要途徑。目前，除抽水蓄能技術(shù)以外，壓縮空氣儲能技術(shù)是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模電力儲能的技術(shù)。

大多數(shù)壓縮空氣儲能電站以鹽洞、廢棄礦井、巖石洞穴等為基礎(chǔ)建造大型儲氣室，對于地質(zhì)條件的特殊要求使壓縮空氣儲能系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用得到限制。利用地下含水層作為壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲氣室，能夠擺脫壓縮空氣儲能系統(tǒng)對地質(zhì)條件的依賴。同時，根據(jù)我國地質(zhì)的基本情況，東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)地下廣泛分布高滲透、高孔隙度且含鹽量較高的地下含水層，為發(fā)展含水層儲能技術(shù)提供了良好的條件。

同時，將傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)耦合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能源的梯級利用，而且使系統(tǒng)的整體效率得到大幅度提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種壓縮空氣儲能方法及儲能系統(tǒng)，利用地下含水層作為儲存壓縮空氣的儲氣室，擺脫了地質(zhì)條件對壓縮空氣儲能系統(tǒng)發(fā)展的限制，避免節(jié)流閥對壓縮空氣的節(jié)流作用，系統(tǒng)效率大幅度提高；將傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能系統(tǒng)與冷熱電聯(lián)供相結(jié)合，實現(xiàn)能源的梯級利用。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種壓縮空氣儲能方法，包括：合理選取高滲透率、高孔隙度的地下含水層作為壓縮空氣儲能系統(tǒng)的儲氣室，擺脫地質(zhì)條件對系統(tǒng)的限制；利用地下含水層作為儲氣室，使儲氣室出口壓縮空氣壓力近似不變，儲氣室出口不再安裝節(jié)流閥，與傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)相比，避免了節(jié)流損失；在儲能過程中，壓氣機工作過程中產(chǎn)生的壓縮熱在冷卻器內(nèi)被來自熱網(wǎng)換熱器的換熱介質(zhì)(導熱油)吸收，被加熱的換熱介質(zhì)在熱網(wǎng)換熱器內(nèi)與熱網(wǎng)供水換熱，被加熱后的熱網(wǎng)供水去往熱用戶供熱；壓縮空氣釋能過程中，利用低品位熱源加熱低品位熱源換熱器內(nèi)的換熱工質(zhì)(水)，進而利用加熱后的工質(zhì)加熱透平的級前進汽，以大幅度提高壓縮空氣的做功能力；透平機組的乏氣進入溴化鋰吸收式制冷機，作為制冷機的高溫熱源，通過制冷機向外供冷。

優(yōu)選的，本發(fā)明一種壓縮空氣儲能系統(tǒng)，作為重要組成部件之一的壓氣機不限于兩級壓縮，也可以為三級壓縮或更多級壓縮，且各級壓縮級之間均布置換熱器以吸收壓縮熱；重要組成部件之一的透平不限于兩級膨脹，也可以為三級或更多級膨脹，且各級膨脹級之間均布置換熱器并利用低溫余熱加熱各級前的壓縮氣體。

優(yōu)選的，選取地下含水層時，充分考慮含水層的含鹽量，盡量利用不能飲用的咸水層作為儲氣層，節(jié)約淡水資源；

優(yōu)選的，在進行壓縮空氣的注入之前，通過向地下含水層注入緩沖氣，提高壓縮空氣的采收率(在不發(fā)生串氣及內(nèi)部泄漏的情況下，壓縮空氣的采收率為100％)；

優(yōu)選的，由于壓氣機排氣溫度高于水的沸點溫度，所以選擇利用導熱油(熱載體油)作為介質(zhì)以吸收壓縮過程產(chǎn)生的壓縮熱，同時系統(tǒng)的熱效率也得到了提高；