[實用新型]一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN211777807U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳衡;曾宇川;王義函;徐鋼;雷兢
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03D9/17
• 分類號: F03D9/17;F03G6/06;F03G6/04;F28D20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括空氣壓縮機、壓縮空氣放熱器、儲熱罐、儲氣罐、壓縮空氣加熱器、空氣膨脹機等設備。本實用新型在用電低谷期利用風力發(fā)電機產(chǎn)生的過剩電能驅(qū)動空氣壓縮機對空氣壓縮，將壓縮空氣儲存在儲氣罐內(nèi)，將空氣壓縮時產(chǎn)生的熱量儲存在儲熱罐內(nèi)；在白天用電負荷高時，先利用儲熱罐中儲存的熱量加熱儲氣罐釋放的壓縮空氣，再利用太陽能光熱再次加熱壓縮空氣，以進入空氣膨脹機內(nèi)充分做功發(fā)電，提供更多電能給電網(wǎng)。通過本實用新型，可有效提升風電的調(diào)峰能力及太陽能光熱的利用率。

技術領域

本實用新型涉及新能源壓縮空氣儲能技術領域，特別涉及一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，具體涉及一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。

背景技術

近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)的電力負荷峰谷差逐漸加大，同時用戶對基本用電電能質(zhì)量的要求也越來越高，因此必須采取相應的措施，對電網(wǎng)中的不平衡負荷進行調(diào)整，從而起到保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，滿足用戶需求的目的，即需要對電力負荷進行調(diào)峰。壓縮空氣儲能，是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式。

近年來蓬勃發(fā)展的儲能技術可以將用電低谷時新能源等發(fā)電機組的多余電能儲存起來，尤其是夜間負荷低時進行儲能，在電網(wǎng)用電高峰時再將存儲的電能以合理的方式釋放出來，從而達到調(diào)峰/削峰填谷的目的。這樣不僅能夠合理地降低城市大峰谷差給電網(wǎng)造成的壓力，同時也能起到科學的節(jié)能減排效果。

眾所周知，隨著全球能源生產(chǎn)和消費的持續(xù)增長，化石能源日益枯竭，能源危機已成為世界范圍內(nèi)面臨的共同難題，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅。所以，各國都在積極研究和發(fā)展新能源技術，特別是太陽能、風能等可再生能源。由于風電、光伏等新能源發(fā)電具有波動性、不確定性，其大規(guī)模并網(wǎng)將對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行帶來諸多挑戰(zhàn)。壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)對地理條件無特殊要求，建造成本和響應速度與抽水蓄能電站相當，使用壽命長，儲能容量大，是一種具有推廣應用前景的大規(guī)模儲能技術。

實用新型內(nèi)容

本實用新型公開了一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括空氣壓縮機、壓縮空氣放熱器、儲熱罐、儲氣罐、壓縮空氣加熱器、空氣膨脹機等設備。本實用新型在用電低谷期利用風力發(fā)電機產(chǎn)生的過剩電能驅(qū)動空氣壓縮機對空氣壓縮，將壓縮空氣儲存在儲氣罐內(nèi)，將空氣壓縮時產(chǎn)生的熱量儲存在儲熱罐內(nèi)；在白天用電負荷高時，先利用儲熱罐中儲存的熱量加熱儲氣罐釋放的壓縮空氣，再利用太陽能光熱再次加熱壓縮空氣，以進入空氣膨脹機內(nèi)充分做功發(fā)電，提供更多電能給電網(wǎng)。通過本實用新型，可有效提升風電的調(diào)峰能力及太陽能光熱的利用率。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括空氣壓縮機、壓縮空氣放熱器、儲熱罐、儲氣罐、#1壓縮空氣加熱器、#2壓縮空氣加熱器、空氣膨脹機；其特征在于，所述的系統(tǒng)中，風力發(fā)電機與空氣壓縮機串聯(lián)，空氣壓縮機與壓縮空氣放熱器串聯(lián)，壓縮空氣放熱器與儲熱罐連接，壓縮空氣放熱器與儲氣罐連接，儲氣罐與#1壓縮空氣加熱器連接，儲熱罐與#1壓縮空氣加熱器連接，#1壓縮空氣加熱器與#2壓縮空氣加熱器串聯(lián)，太陽能集熱器與#2壓縮空氣加熱器連接，#2壓縮空氣加熱器與空氣膨脹機串聯(lián)，空氣膨脹機與發(fā)電機串聯(lián)。

所述的一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)在電網(wǎng)負荷低谷期時，風力發(fā)電機組產(chǎn)生的過剩風力電能用于空氣壓縮機壓縮空氣，并將壓縮空氣儲存在儲氣罐。原本在電網(wǎng)負荷低谷期會被浪費的風力電能被有效儲存起來，節(jié)約了能量，提高了整個系統(tǒng)的能量利用效率。

所述的一種與風力發(fā)電和太陽能光熱耦合的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)將空氣壓縮機壓縮后的高溫壓縮空氣通過壓縮空氣放熱器加熱儲熱工質(zhì)，用于將空氣壓縮過程產(chǎn)生的熱量儲存在儲熱罐。