[發明專利]一種分布式壓縮空氣儲能系統及儲能方法

有效

• 申請號: 202310202543.0
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116044718B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 于在松;王弘喆;韓偉;李陽;姬海民;趙翰辰;趙亮
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F01K27/00;F17C1/00;F17C13/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 曲進華

本申請提出一種分布式壓縮空氣儲能系統及儲能方法，其中壓縮空氣儲能系統中包括至少兩個氣室結構；其中至少一個氣室結構中充滿壓力液體，其余氣室結構用于存儲高壓空氣；氣室結構之間壓力液體相互流通；其中氣室結構包括承壓殼體和柔性氣膜；柔性氣膜通過固定件與承壓殼體的磁性吸附作用貼附在承壓殼體的內壁上。本申請中的壓縮空氣儲能系統可直接將高壓空氣存儲在氣室結構內無能量轉換損失；且氣室結構通過柔性氣膜無機械損傷的緊密貼附在承壓殼體的內壁上。本申請利用壓力液體在存儲高壓空氣的多個氣室結構內循環流通，將高壓空氣恒壓全容量釋放，實現利用少量的壓力液體，無體積損失地在氣室結構之間循環，顯著減少勢能資源供應。

技術領域

本申請涉及存儲領域技術領域，尤其涉及一種分布式壓縮空氣儲能系統及儲能方法。

背景技術

隨著新能源大規模利用，儲能已成為全球能源轉型進程中不可或缺的環節。尤其在大規模新能源基地等場景下，更需要大規模、長時、高效、低成本儲能技術支撐。在眾多儲能技術中，普遍認為壓縮空氣儲能系統顯然是最具競爭力的大規模電力儲能技術路線之一。壓縮空氣儲能技術的技術原理為：在電網用電低谷時段，利用電能驅動壓縮機工作，將空氣由大氣壓力壓縮到預定高壓值并儲存于儲氣罐內；在用電高峰時段，再將壓縮的高壓空氣通過透平做功，驅動發電機發電。

相關壓縮空氣儲能技術可以分為恒壓式儲能和變壓式（或恒容式）儲能兩類，其中恒壓式儲能是壓縮空氣儲能電站建設的理想模式。但是，為保證壓縮空氣儲能系統的恒壓輸出，則需要采用液體靜壓系統定壓，如海水底恒壓、地下儲庫水庫恒壓等，液體靜壓系統定壓不但對項目所在地的地質條件提出了嚴格的要求，還極大地增加了系統的建設投資成本，導致運行經濟性較差。例如，CN114718684A公開了一種重力液壓壓縮空氣儲能系統和方法，其中，因液壓豎井所需重力規模巨大導致儲能系統的建設投資巨大；此外，儲能系統運行時壓力液體的體量所需也較大，造成巨大水資源浪費；而儲氣庫也需要較大體積同時容納壓力液體和高壓空氣，使得建筑投資成本進一步增大，故相關技術中儲能系統的工程實用性差、運行經濟性較低。

此外，通過上述可知，儲氣庫是壓縮空氣儲能技術的重要組成部分，目前很多方案中均提出采用地下儲氣庫和高壓鋼罐作為儲氣庫的技術方案；但是建造地下儲氣庫的地質資源稀缺，高壓鋼罐作為儲氣庫其成本無法滿足工程需要。而在地下利用圍巖人工隧洞結構作為高壓氣體存儲的儲氣庫方案中，圍巖人工隧洞的密封性能以及強度均不能滿足高壓儲氣需求，且其環境適應性差，對地質條件有特殊要求，均存在著諸多的局限性，且施工工藝復雜建設成本也較高。現有相關技術中CN207316457U提出了用于大容量高壓流體介質儲存的預應力混凝土壓力容器，其中因鋼襯與鋼筋混凝土殼體并非一體成型式結構，鋼襯與鋼筋混凝土殼體之間易形成較大空鼓，預應力混凝土壓力容器承壓后，其中的鋼襯增加了變形開裂的風險。此外該方案中鋼襯與鋼筋混凝土殼體之間也因膨脹系數不同，將鋼襯與鋼筋混凝土硬連接造成的壓力容器移位形變問題，以及預應力混凝土壓力容器運行帶來的裂紋和形變的安全隱患問題，其中并未提出解決方案。此外在鋼筋混凝土殼體的內表面設置密封薄膜的方案中，包括密封薄膜直接固定在鋼筋混凝土殼體的內表面，或密封薄膜直接放置在鋼筋混凝土殼體的殼體內。其中密封薄膜直接固定在鋼筋混凝土殼體的內表面時需要借助錨固結構；錨固結構的設置破壞了密封薄膜的密封性，提高了密封薄膜的撕裂風險。如果密封薄膜直接放置在鋼筋混凝土殼體內，隨著大容量高壓流體介質的充入和釋放，密封薄膜進行自由折疊和受壓擴展，由于多次受壓折疊受損也不可逆，減少了密封薄膜的使用壽命，增加了壓縮空氣儲能系統的維護保養成本和運行風險。

因此如何提供一種壓縮空氣儲能系統，能夠存儲百萬立方米級乃至以上超大容量氣體，且降低壓縮空氣儲能系統的投資成本、提高儲能系統的運行經濟性和穩定性及安全性是亟需解決的技術問題。

發明內容