[發明專利]一種氣/液雙狀態的大型壓縮空氣儲能系統的控制方法

有效

• 申請號: 201810276098.1
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108561294B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 何青;王立健;杜冬梅;劉文毅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F04B41/06
• 分類號: F04B41/06;F04B41/02;F04B39/06;F01K27/00;F01K25/08;F17C5/06;F17C5/02;F17C7/00;F17C7/04;F17C13/00;F17C13/04
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本發明提出一種氣/液雙狀態的大型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其包括：壓縮機組、第一換熱器、第二換熱器、第一控制裝置、第二控制裝置、儲氣罐、第一蓄冷回熱器、第二蓄冷回熱器、減壓閥、儲液罐、液態泵和膨脹機組；該儲能系統的控制方法能在滿足大規模電能存儲需求的前提下，既避免大型壓縮空氣儲能系統采用人工儲罐的高成本問題，又避免液態壓縮空氣儲能系統儲能效率相對偏低和系統釋能響應較慢的缺點。

技術領域

本發明涉及壓縮空氣儲能技術領域，特別是涉及一種氣/液雙狀態的大型壓縮空氣儲能系統的控制方法。

背景技術

壓縮空氣儲能技術是指在用電低谷時利用電網上的富裕電力或者風能、太陽能等不穩定的新能源電力來壓縮空氣，并將壓縮后的高壓空氣進行密封存儲起來，在電能需求高峰時，將高壓空氣釋放并推動空氣透平帶動發電機發電，以達到電能存儲的目的。現有的壓縮空氣儲能系統中，通常將壓縮后的高壓空氣存儲在地下儲氣室或者人工儲氣罐中進行存儲，并在需要的時候進行能量釋放，以利用儲存能量對電網實現削峰填谷的效果。

地下儲氣室主要采用天然的洞穴作為高壓空氣存儲的裝置，其具有造價低廉、儲氣容量大的優點，主要應用于大型壓縮空氣儲能系統。但是天然洞穴主要存在于特定的地質環境中，地下儲氣室需要選擇特定的地理環境，因此應用地下儲氣室的大型壓縮空氣儲能電站的建設主要受到地理因素的影響和限制。電網電能使用峰谷差較大且需要進行電能存儲的地區主要集中在發達地區，而這些發達地區的地理環境往往較為平坦，缺乏天然的洞穴作為現成的儲氣室。并且，天然洞穴的密封性較差，由于地質的原因，必然存在高壓空氣泄露的情況。因此，以天然洞穴作為儲氣室的大型壓縮空氣儲能電站，其儲氣室的儲氣壓力會隨著儲存時間的推移而降低，這樣會縮短電能存儲的時長，縮短系統運行時間。

人工儲氣罐制造方便，作為高壓空氣的存儲裝置不受地理因素的限制，并且具有較高的存儲壓力，但是儲氣容量相對較小，而且造價成本較高。若進行大型壓縮空氣儲能電站的儲氣裝置，必然需要采用多個大型的人工儲氣罐聯合進行空氣存儲，以滿足大規模電能存儲的需求，但是這也大大增加了儲能電站的建設成本，而成本問題也是目前限制壓縮空氣儲能系統發展的重要因素。

現有技術中為了避免大型儲氣裝置對壓縮空氣儲能系統的限制，一種液態壓縮空氣儲能系統被提出，采用液態空氣儲罐代替大型的儲氣裝置，使得壓縮空氣儲能系統的儲能密度大大增加，并且擺脫了大型儲氣裝置對儲能系統的限制。但是，這種液態的壓縮空氣儲能系統增加了空氣液化環節和液態泵，使得液態壓縮空氣儲能系統的儲能效率低于一般的氣態壓縮空氣儲能系統。而且液態壓縮空氣儲能系統在儲能過程需要將高壓空氣液化為液態空氣進行存儲，在釋能過程中需要液態罐中的液態空氣先吸熱汽化后再進行膨脹做功，因此液態壓縮空氣儲能系統的釋能響應速度要遠遠低于氣態壓縮空氣儲能系統。

因此，本領域技術人員亟需一種氣/液雙狀態的大型壓縮空氣儲能系統的控制方法，以控制并使用大型壓縮空氣儲能系統擺脫大型儲氣裝置對儲能系統的限制，提高液態壓縮空氣儲能系統的釋能響應速度和儲能效率。

發明內容

本發明提供一種操作氣/液兩種狀態大型壓縮空氣的電能存儲系統的控制方法，使得本領域技術人員通過控制氣/液兩種狀態大型壓縮空氣的電能存儲系統擺脫現有技術流行的壓縮空氣儲能系統的一系列弊端：1)采用天然洞穴的大型壓縮空氣儲能系統受到地理因素的限制且存在密封困難；2)采用人工儲氣罐的大型壓縮空氣儲能系統建設成本較高；3)液態壓縮空氣儲能系統的儲能效率低于氣態存儲的壓縮空氣儲能系統，且釋能響應速度遠遠低于氣態壓縮空氣儲能系統。

本發明提供一種氣/液雙狀態的大型壓縮空氣儲能系統的控制方法，其包括：壓縮機組、第一換熱器、第二換熱器、第一控制裝置、第二控制裝置、儲氣罐、第一蓄冷回熱器、第二蓄冷回熱器、減壓閥、儲液罐、液態泵和膨脹機組；

所述壓縮機組由多臺壓縮機依次串聯組成，第一臺所述壓縮機的一端連接大氣空氣，相鄰兩臺所述壓縮機之間設置有所述第一換熱器，最后一臺所述第一換熱器的另一端連接所述第一控制裝置的一端；