压缩空气的储能系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102661175A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102661175A(43)申请公布日2012.09.12(21)申请号201210153370.XF04D29/58(2006.01)(22)申请日2012.05.17(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王焕然程鹏席光孙中国王丽琴毛义军(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.F01D15/10(2006.01)F01D25/10(2006.01)F04D25/08(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称压缩空气的储能系统(57)摘要一种压缩空气的储能系统，包括压缩机组、预膨胀装置、透平膨胀机、中间冷却器、电动机、发电机、热水储罐、冷水储罐；该系统利用用户用电低谷时期或风电场发电高峰时期用不完的电能驱动压缩机组工作，压缩常压下的空气到高压，并将这部分富含压力能的空气储存于耐高压洞穴中。并在用户用电高峰时期或风电场发电低谷时期，将储存的高压空气释放出来，推动膨胀机组做功，输出电能。在储气室出口加装有气体预膨胀装置，使气体透平膨胀机进气压力稳定，增加发电系统工作的稳定性；利用预膨胀装置出口的低温气体，冷却来自热水储罐的热水，低温气体因吸收来至热水的热量而升温，被冷却的水进入冷水储罐。本发明具有热水储罐和冷水储罐，水在闭合回路中被反复循环使用，不消耗水，且压缩机排热量被全部利用送回到预膨胀装置出口的高压空气。预膨胀装置出口的高压空气通过回热器HRH回收。CN102675ACN102661175A权利要求书1/1页1.一种压缩空气的储能系统，其特征在于：包括压缩机组、透平膨胀机、中间冷却器、电动机、发电机、热水储罐、冷水储罐、预热器、辅燃式空气加热器；该系统利用用户剩余电能通过电动机驱动压缩机组工作，压缩常压下的空气到高压下，冷却水冷却流经中间冷却器的高压空气，冷却后的高压空气存储在高压储气矿洞中；热水储罐用于存储中间冷却器流出的热水；发电时，预热器中流过所述热水，对高压储气矿洞中流向气体透平的高压气体进行预热，预热后的气体通过辅燃式空气加热器加热，加热后的气体通过透平膨胀机驱动发电机发电；冷水储罐储存所述预热器产生的冷水。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括一个回热器，连接在所述预热器和所述空气加热器之间。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：多个压缩机组组成串级系统、且共用一个电动机；多个透平膨胀机组成的串级系统共用一个发电机。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：还包括一个预膨胀装置，预膨胀装置连接到高压储气矿洞对气体进行预膨胀；发电时，预膨胀装置出口的低温气体通过所述预热器吸收热水的热量，热水被冷却后，被储存在冷水储罐内，并用这部分水冷却压缩机组；回热器连接在所述预热器和所述空气加热器之间，空气加热器连接到透平膨胀机。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：还包括两个泵，一个连接在所述中间冷却器和低温蓄水容器之间，另一个连接在高温蓄水容器和预热器之间。2CN102661175A说明书1/4页压缩空气的储能系统技术领域：[0001]本发明专利涉及空气储能领域，具体涉及一种压缩空气的储能系统。背景技术：[0002]从目前的科技发展水平来看，压缩空气储能技术（CAES）和抽水蓄能技术是能够实现电能大规模储存仅有的两种技术。由于我国广大的西部地区普遍干旱缺水，抽水蓄能技术暂无法采用，因此，压缩空气储能技术成为我国，尤其是西部地区，对风电进行大规模储存唯一可以采用的技术。[0003]压缩空气储能技术在国外已有30年以上的应用和发展历史，今天仍在安全运行。目前，在运行的电站有美国的阿拉巴马州电力公司在麦金托什（McIntosh）地区兴建的压缩空气储能电站和德国的Huntorf压缩空气储能电站。[0004]根据国外压缩空气储能电站热力系统的技术特点和发展历史，大致可划分为两代技术：[0005]第一代：电动机与发电机为同一电机，系统中不带燃气轮机，电机、压缩机和气体膨胀机实行共轴转动，透平膨胀机进气加热由低压透平膨胀机排气余热和补燃装置共同完成。[0006]目前在运行的压缩空气系统均可归为第一代压缩空气储能技术，如图1所示。其主要技术特点如下：[0007]1.该系统采用直链结构，压缩机与气体透平共轴，二者共用一个电机，分别通过联轴器与电机连接。在储能过程中，气体透平膨胀机与电机脱开，电机为电动机，拖动压缩机工作，向地下储气洞穴输送带压气体；在发电过程中，压缩机与电机脱开，电机为发电机，发电机在地下带压气体的推动下推动气体透平膨胀机，带动发电机工作，向电网输电。[