[實用新型]一種壓縮空氣電力儲能系統

有效

• 申請號: 201721484112.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN207999295U
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 童水光;程浙武;從飛云;童哲銘
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F17C5/06
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本實用新型公開了一種壓縮空氣電力儲能系統，包括恒壓儲氣裝置、高壓儲液裝置、儲能組件和釋能組件。在儲能狀態下，儲能組件將電能轉化為空氣內能依次存儲在恒壓儲氣單元中，通過液壓泵和液壓馬達發電機組調節恒壓儲氣裝置的壓力恒定并回收液體；在釋能狀態下，恒壓儲氣單元中的高壓氣體通過膨脹機組做功帶動發電機發電，同時高壓儲液裝置向恒壓儲氣單元中注入液體維持其壓力恒定，并利用液壓泵組回收完成釋能的儲氣單元中的液體。本實用新型通過高壓液體的循環利用實現壓縮空氣電力儲能系統的恒壓儲能和釋能，可以有效降低大規模電力儲能容量成本，提高壓縮空氣電力儲能系統經濟性。

技術領域

本實用新型涉及電力轉換和存儲技術領域，特別是一種壓縮空氣電力儲能系統。

背景技術

在傳統化石能源面臨成本攀升、資源枯竭以及環境污染等問題日益凸顯的背景下，近年來風力發電、光伏發電等清潔可再生能源發電快速發展，并將逐漸代替傳統化石能源成為未來的主要能源供給之一。隨著具有隨機性、間歇性的可再生電源在電網中的比例逐漸增大，受到電力系統的自身調節能力的限制，電能供給和消耗的不確定性增大，為了優先保證電網的安全、穩定運行，每年大量的風電、光電被棄無法上網，大量的風電機組處于閑置狀態。電力儲能技術可以在時間維度上對波動、間隙性的能源進行移動，是解決波動可再生電源并網質量問題，提高可再生能源利用率的有效手段。

抽水蓄能和壓縮空氣儲能是目前適用于大規模電力儲能最經濟可行的兩種技術。其中，抽水蓄能技術成熟應用最廣，但是抽水蓄能電站的建設受到地理條件的約束，且對周圍生態環境會產生重要影響。壓縮空氣儲能技術基于燃氣輪機發電技術發展而來，用電低谷時將電能以高壓空氣內能的形式進行存儲，用電高峰時高壓空氣驅動燃氣輪機發電。壓縮空氣儲能電站的儲氣裝置可以是大容量的地下洞穴、礦井等，也可以是靈活布置的鋼制壓力容器、管道，相對抽水蓄能電站具有儲能密度大、建設周期短、不受地理條件限制等優點，且單位投資成本與抽水蓄能相當甚至更低。

現有的壓縮空氣儲能技術存在如下不足：

（1）結構簡單、低成本的恒容儲氣裝置在儲能和釋能過程中儲氣壓力是不斷變化的，一方面導致壓縮機組和膨脹機組不能運行在高效、穩定的設計工況，使儲能系統的能量轉化效率受到影響；另一方面導致儲能密度較低，儲能容量成本過高，儲能系統的經濟性差。

（2）現有的恒壓儲氣裝置，如“一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統”（專利申請號：201710096017.5）和“壓縮空氣電力儲能系統”（專利授權公告號：CN 104121049 B）分別公開了一種基于氣壓-液壓耦合的恒壓儲氣方案，但需要配置與儲氣容量同等規模的高壓儲液容量，增大了儲能容量成本；“一種水封雙層恒壓儲氣系統”（專利申請號：201610942999.0）公開了一種由特殊結構的儲氣罐構成的恒壓儲氣系統，其恒壓儲氣的原理也是氣壓-液壓的耦合，但是其在恒壓儲氣時可以利用液體驅動裝置輸出功而在恒壓出氣時液體驅動裝置需要消耗能量，與壓縮空氣儲能系統的能量流動方向相反，會導致系統儲能密度和能量轉化利用率的降低。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種壓縮空氣電力儲能系統，該基于多儲氣單元并聯恒壓儲氣，通過空氣能與電能之間的轉換和循環，實現能量的回收和循環利用。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種壓縮空氣電力儲能系統，包括：

恒壓儲氣裝置，由恒壓容器組成，該恒壓容器內其內預存液體；

高壓儲液裝置，包括高壓容器，該高壓容器與恒壓儲氣裝置中的常壓容器連通；

儲能組件，包括電動機和空氣壓縮機組，空氣壓縮機組由電動機驅動，該空氣壓縮機組的排氣口與恒壓容器的口部連通；在儲能狀態下，電動機驅動空氣壓縮機組將常壓空氣進行壓縮并輸送至恒壓容器內，恒壓容器將其內預存的液體排出至高壓容器內以維持其自身壓力恒定，當恒壓容器中壓力降低時，高壓容器向其回充液體；