[發明專利]一種深度供能壓縮空氣儲能系統的分級儲能方法

有效

• 申請號: 202110133279.0
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112901461B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王滿商;鄭天文;龔一平;梅生偉;陳來軍;吳旭;馬駿毅;張躍;左帆;魏韡;張楠
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司;清華四川能源互聯網研究院;清華大學
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B41/06;F04B39/06;F01K3/14;F01K7/02;F01K7/22;F01D15/10;F28D20/00
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本發明提供一種深度供能的壓縮空氣儲能系統及方法，該深度供能的壓縮空氣儲能系統主要由多級壓縮機和多級透平機組成，在各壓縮機出口處均設置有通往儲氣庫的注汽旁路，在各透平機入口處均設置有通往儲氣庫的通氣旁路。儲能過程中，系統根據儲氣庫壓力的變化采用不同級數的壓縮機串聯增壓實現梯級壓縮，以降低儲能注氣壓差，減少壓縮過程耗功。釋能過程中，根據儲氣庫壓力的變化選擇不同級數的透平機串聯透平實現梯級膨脹，以此擴大系統的透平壓力運行區間，增加系統釋能容量。本方案可在有效增加壓縮空氣儲能系統的儲釋能容量的同時，提高系統效率。

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，具體涉及一種深度供能壓縮空氣儲能系統的分級儲能方法。

背景技術

大規模儲能技術對于能源系統的優化和調節具有重大意義，是解決可再生能源的不穩定性、調整電網峰谷、改善電力系統經濟性和穩定性的重要手段。在現有的大規模電力儲能技術中，壓縮空氣儲能得到了廣泛應用。其主要原理是利用電力系統低谷時段的剩余電力將空氣壓縮儲存在儲氣庫里，在符合高峰時將其釋放透平發電，具有容量大、經濟性好、環境友好、運行成本低等優勢。

目前的壓縮空氣儲能系統大多采用多級串聯增壓直接注氣的儲能模式和節流閥穩壓透平的釋能模式。

然而，在儲能階段，采用串聯增壓直接注氣會增加注氣壓力和儲氣庫背景壓力之間的壓差，會造成壓力損失；在釋能階段，采用節流閥穩壓的方式也會造成儲氣庫大量壓力損失，且低于透平壓力的部分空氣無法參與做功，從而降低了壓縮空氣儲能系統的有效釋能容量。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種深度供能壓縮空氣儲能系統的分級儲能方法，其能解決上述問題。

一種深度供能壓縮空氣儲能系統的分級儲能方法，方法通過系統的電動機驅動多級空氣壓縮機，通過空氣透平機組驅動發電機；方法通過系統的控制器調節各級開關閥組的開閉狀態控制壓縮氣路，控制器調節高溫蓄熱罐下游的介質旁通閥提供不同等級的高溫介質分級供給流路；在儲能時，根據儲氣庫的壓力變化，選擇開關閥組的開閉實現不同級數的空氣壓縮機串聯增壓；在釋能時，根據儲氣庫的儲氣壓力變化，選擇不同節流閥和介質旁通閥的開閉實現不同級數的空氣透平機串聯透平。

優選的，儲能時，與儲氣庫連接的空氣壓縮機采用變頻壓縮模式，其余空氣壓縮機采用定頻壓縮模式。

優選的，多級空氣壓縮機與多級空氣透平機的級數相同或不同，多級空氣壓縮機與多級冷卻器的級數相同，多級空氣透平機與多級回熱器的級數相同。

優選的，多級空氣壓縮機與多級空氣透平機的級數均為五級。

優選的，在儲能時的步驟如下：

S01：首先啟動第一級空氣壓縮機并采用變頻壓縮模式，關閉第一級壓縮控閥，打開第一級儲氣控閥，從第一級空氣壓縮機出口并經過第一級冷卻器回收壓縮熱后空氣，通過注氣旁路注入儲氣庫；如此，直到儲氣庫內的空氣壓力由P0增加到P1；

S02：啟動第一、二級空氣壓縮機，第一級空氣壓縮機采用定頻壓縮模式，第二級空氣壓縮機采用變頻壓縮模式；關閉第一級儲氣控閥和第二級壓縮控閥，打開第一級壓縮控閥和第二級儲氣控閥，從第二級空氣壓縮機的出口并經過第二級冷卻器回收壓縮熱后空氣，通過注氣旁路注入儲氣庫；如此，直到儲氣庫內的空氣壓力由P1增加到P2；

S03：啟動第一、二、三級空氣壓縮機，第一、二級空氣壓縮機采用定頻壓縮模式，第三級空氣壓縮機采用變頻壓縮模式；關閉第一級儲氣控閥、第二級儲氣控閥和第三級壓縮控閥，打開第一級壓縮控閥、第二級壓縮控閥和第三級儲氣控閥，從第三級空氣壓縮機出口并經過第三級冷卻器回收壓縮熱后空氣，通過注氣旁路注入儲氣庫；如此，直到儲氣庫內的空氣壓力由P2增加到P3；