一种以空气及水为储能工质的联合储能系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106677848A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201611246501.3(22)申请日2016.12.29(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人席光胡杨王焕然姚尔人(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.F01K27/00(2006.01)F01K7/02(2006.01)F03B13/00(2006.01)F03B11/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种以空气及水为储能工质的联合储能系统及方法(57)摘要本发明公开一种以空气及水为储能工质的联合储能系统及方法，所述系统包括空气压缩储能单元、空气膨胀释能单元、水储能单元、水释能单元、释能逻辑判断单元和热储存循环回路；本发明基于气、水共容舱以及蓄热/换热器的优化匹配，利用压缩/不可压缩流体的做功特性，将高压空气存储的压力能分阶段释放进行连续发电：优先利用水轮机释放发电，剩余带压空气吸收压缩热后再通过空气膨胀机做功，实现压缩储能过程中所储的压力能、热能的分类梯级高效利用，相比传统压缩空气储能技术，本发明有效提高了储能系统的电转换效率及对电网调控的快速响应能力，无补然、无污染、是实现清洁、高效、经济大规模储能的有效途径。CN106677848ACN106677848A权利要求书1/3页1.一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，包括空气压缩储能单元、空气膨胀释能单元、水储能单元、水释能单元、释能逻辑判断单元和热储存循环回路；空气压缩储能单元包括压缩机组和驱动压缩机组的压缩机组电机(4)；压缩机组的出口连接地下大型高压储气矿洞(21)；空气膨胀释能单元包括膨胀机组和连接膨胀机组的膨胀机组发电机(17)；水储能单元包括水泵机组(31)、水泵机组电机(32)和储水矿洞侧开关阀门(33)，其中，水泵机组(31)的进口通过储水矿洞侧开关阀门(33)与大型地下常压储水矿洞(34)下部连通，水泵机组(31)的出口通过管路与大型地下高压气、水共储矿洞(27)上部连通；水泵机组(31)连接水泵机组电机(32)；水释能单元包括水轮机机组(29)、水轮机机组发电机(30)和气、水共储矿洞侧开关阀门(28)，其中，水轮机(29)的进口通过管路和气、水共储矿洞侧开关阀门(28)与大型地下高压气、水共储矿洞(27)下部连通，水轮机机组(29)的出口通过管路与地下大型高压储气矿洞(34)上部连通；水轮机机组(29)连接水轮机机组发电机(30)；释能逻辑判断单元包括逻辑判断控制器(23)、逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)；逻辑联动气路阀门(20)通过管道连接地下大型高压储气矿洞(21)和膨胀机组；逻辑联动水路阀门(22)通过管道连接地下大型高压储气矿洞(21)和大型地下高压气、水共储矿洞(27)；逻辑判断控制器(23)连接地下大型高压储气矿洞(21)的压力-电信号变送器、逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)；逻辑判断控制器(23)用于根据设定的切换压力值与地下大型高压储气矿洞(21)内的压力值进行逻辑判断，控制逻辑联动气路阀门(20)和逻辑联动水路阀门(22)开合；热储存循环回路，用于存储空气压缩储能单元压缩空气时产生的热量，并在空气膨胀释能单元工作时，释放能量加热驱动空气膨胀释能单元工作的空气。2.根据权利要求1所述的一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，热储存循环回路包括低压级冷却器(5)、中压级冷却器(6)、高压级冷却器(7)、低压级换热器(14)、中压级换热器(15)、高压级换热器(16)、相变蓄热器(10)和循环泵(40)；相变蓄热器(10)中载热介质由冷端出口经管道及第四阀门(39)进入循环泵(40)，再经第五阀门(42)后分别通过低压级冷却器(5)、中压级冷却器(6)、高压级冷却器(7)的冷流体侧后经管路及第二单向阀(36)回流至相变蓄热器(10)的热端入口并将压缩热进行存储，蓄热器(10)中的载热介质由热端出口经管路及第三阀门(38)通过循环泵(40)输送，经第六阀门(43)后分别通入低压级换热器(14)、中压级换热器(15)、高压级换热器(16)的热流体侧后经管路及第三单向阀(37)进入相变蓄热器(10)冷端入口。3.根据权利要求2所述的一种以空气及水为储能工质的联合储能系统，其特征在于，压缩机组包括依次串联的低压级压缩机(1)、中压级压缩机(2)和高压级压缩机(3)；低压级压缩机(1)的进气口通过管路与大气连通，低压级压缩机(1)产生的中压气体通过低压级冷却器(5)换热后，经气体管路通入中压级压