[發(fā)明專利]基于分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率倍增運(yùn)行策略方法

有效

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• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN108644095B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜彤;尤嘉鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B41/02
• 分類號(hào): F04B41/02;F04B41/06;F04B39/00
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本發(fā)明屬于大容量電力儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率倍增運(yùn)行策略。在氣體壓縮儲(chǔ)能和膨脹釋能過程中，當(dāng)滿足初始條件時(shí)，液體活塞經(jīng)氣體管道連通，液體活塞在氣體壓縮或膨脹的同時(shí)進(jìn)行氣體等壓遷移，當(dāng)滿足終止條件時(shí)，斷開上述連通管道，將高耐壓等級(jí)液體活塞與上一級(jí)高耐壓等級(jí)液體活塞連通，將低耐壓等級(jí)液體活塞與下一級(jí)低耐壓等級(jí)液體活塞連通，開始下一步的等壓遷移和氣體壓縮或膨脹，實(shí)現(xiàn)不間斷地運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)在壓縮、膨脹過程中的不間斷運(yùn)行，使系統(tǒng)的功率提高了一倍，減少了遷移等待時(shí)間，提高了工作效率，同時(shí)降低了設(shè)備的制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大容量電力儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率倍增運(yùn)行策略方法。

背景技術(shù)

隨著新能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)，儲(chǔ)能技術(shù)因其能夠提供足夠的調(diào)峰能力，被廣泛地用于解決新能源的間歇性與波動(dòng)性問題。其中，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用較為廣泛且具有很大的發(fā)展前景。

現(xiàn)已有將水輪機(jī)應(yīng)用于壓縮空氣儲(chǔ)能的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了利用水輪機(jī)與壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)聯(lián)合發(fā)電與儲(chǔ)能，這一過程采用液體活塞，以水為介質(zhì)對空氣進(jìn)行壓縮，解決了空氣壓縮時(shí)壓強(qiáng)劇烈變化帶來的調(diào)節(jié)問題、效率問題、容器的壽命等問題。但這些液體活塞耐壓強(qiáng)度均按照壓縮氣體的最高氣體壓強(qiáng)設(shè)計(jì)，當(dāng)液體活塞容量較大時(shí)將增加其建造成本，當(dāng)處理的氣體體積相對較小或只需要將氣體壓縮到較小的壓強(qiáng)時(shí)將造成液體活塞容量和耐壓性能的冗余，增加了運(yùn)行成本。利用分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以解決這些問題，但由于設(shè)備的間斷運(yùn)行，致使其功率不穩(wěn)定，運(yùn)行等待時(shí)間長，工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了減少分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行等待時(shí)間，提高工作效率，提高功率穩(wěn)定性，降低設(shè)備制造成本，本發(fā)明提出了一種基于分級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率倍增運(yùn)行策略方法，在氣體壓縮和膨脹過程中，當(dāng)滿足初始條件時(shí)，使低耐壓等級(jí)液體活塞和高耐壓等級(jí)液體活塞經(jīng)氣體管道連通，外部水力設(shè)備經(jīng)液體管道向液體活塞注水壓縮氣體，或液體活塞中氣體膨脹驅(qū)動(dòng)外部水力設(shè)備對外做功，液體活塞在氣體壓縮或膨脹的同時(shí)進(jìn)行氣體等壓遷移，當(dāng)滿足終止條件時(shí)，斷開所述氣體管道和液體管道，并將高耐壓等級(jí)液體活塞作為低耐壓等級(jí)液體活塞與上一級(jí)高耐壓等級(jí)液體活塞連通，將低耐壓等級(jí)液體活塞作為高耐壓等級(jí)液體活塞與下一級(jí)低耐壓等級(jí)液體活塞連通，開始下一步的等壓遷移和氣體壓縮或氣體膨脹，在分級(jí)壓縮儲(chǔ)能和分級(jí)膨脹釋能過程中，實(shí)現(xiàn)不間斷的運(yùn)行。

所述分級(jí)壓縮儲(chǔ)能過程為：設(shè)定壓縮初始條件為高耐壓等級(jí)液體活塞中注滿水，低耐壓等級(jí)液體活塞中為氣體和水，當(dāng)滿足壓縮初始條件時(shí)，打開閥門使低耐壓等級(jí)液體活塞和高耐壓等級(jí)液體活塞經(jīng)氣體管道連通，外部水力設(shè)備向液體活塞注水壓縮氣體，液體活塞在壓縮氣體的同時(shí)進(jìn)行氣體等壓遷移，液體驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)液體從高耐壓等級(jí)液體活塞注入到低耐壓等級(jí)液體活塞中，低等級(jí)液體活塞中的氣體經(jīng)氣體管道等壓遷移到高等級(jí)液體活塞，當(dāng)氣體壓強(qiáng)達(dá)到低等級(jí)液體活塞的壓縮遷移定值時(shí)，停止氣體壓縮，設(shè)定壓縮終止條件為低耐壓等級(jí)液體活塞中充滿水，當(dāng)在氣體壓縮停止后不滿足壓縮終止條件時(shí)，進(jìn)行等壓遷移，直到低等級(jí)液體活塞充滿水；當(dāng)在氣體壓縮停止前已經(jīng)滿足壓縮終止條件時(shí)，則立即停止等壓遷移和氣體壓縮，或者繼續(xù)等壓遷移和氣體壓縮直到氣體壓強(qiáng)達(dá)到壓縮遷移定值，終止后將高耐壓等級(jí)液體活塞作為低耐壓等級(jí)液體活塞與上一級(jí)高耐壓等級(jí)液體活塞連通，低耐壓等級(jí)液體活塞作為高耐壓等級(jí)液體活塞與下一級(jí)低耐壓等級(jí)液體活塞連通，等待下一步的氣體壓縮和等壓遷移，實(shí)現(xiàn)分級(jí)壓縮儲(chǔ)能。