技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能儲(chǔ)存領(lǐng)域，具體的說涉及一種回?zé)崾綁嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，電力科學(xué)中最大的問題是電能的工程化儲(chǔ)存，需要尋找一種經(jīng)濟(jì)可行的、無污染的存儲(chǔ)技術(shù)。為解決電能大規(guī)模存儲(chǔ)問題，耗費(fèi)了巨大的人力和財(cái)力，開發(fā)了各種各樣的儲(chǔ)能方式，蓄電池組、機(jī)械飛輪、超級(jí)電容器堆、超導(dǎo)磁儲(chǔ)電等等，終因效率不高，壽命短，存取不便，蓄能容量偏小，投資成本大等，難以運(yùn)作。目前已經(jīng)廣泛采用的是抽水蓄能方式，根據(jù)2008年的數(shù)據(jù)，抽水蓄能在國際儲(chǔ)能市場(chǎng)中容量最大，占總裝機(jī)容量的99%；排名第二的是壓縮空氣儲(chǔ)能，占0.5%；剩下包括各種電池在內(nèi)的所有其他形式占0.5%。除了抽水蓄能的“霸主”地位無法撼動(dòng)，最有希望實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的就是壓縮空氣儲(chǔ)能。

抽水蓄能電站的建站地理?xiàng)l件要求苛刻，上水庫建在面積較大的山頂上，高度、面積、地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，下水庫占地面積也大，并且水源、道路交通都有特定要求；投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，例如裝機(jī)容量180萬KW，投資額65～90億元，建設(shè)周期6～8年；需要占用大片的土地，并造成生態(tài)環(huán)境的破壞，以180萬kW為例，建站占地4000～5000畝，工程量包括上下兩個(gè)水庫、引水管、導(dǎo)流管、盤山公路、引水渠等；電站的運(yùn)行還存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，地震、滑坡、暴風(fēng)雨、泥石流、巖石風(fēng)化、壩體開裂、熱脹冷縮破裂等都會(huì)帶來致命的危險(xiǎn)。

而壓縮空氣儲(chǔ)能無特定地理要求，山洞、山腳、荒灘、廢礦井，甚至海灘、海底都可以，儲(chǔ)氣庫深埋地下，幾乎不占用土地，也可以采用鋼制的高壓儲(chǔ)罐作為高壓氣體的存儲(chǔ)空間；壓縮空氣采用自然界的大氣作為工質(zhì)，吸氣和排氣都在環(huán)境大氣中進(jìn)行，不會(huì)帶來污染和生態(tài)問題，是一種真正能夠?qū)崿F(xiàn)零排放環(huán)境友好的儲(chǔ)能方式。

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種新型蓄能蓄電技術(shù)。1978年，德國建成世界第一座示范性壓縮空氣蓄能電站，緊跟其后的是美國、日本和以色列。壓縮空氣儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的工作原理與抽水蓄能相類似，當(dāng)電力系統(tǒng)的用電處于低谷時(shí)，系統(tǒng)儲(chǔ)能，利用系統(tǒng)中的富余電量，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)以壓縮空氣，把能量以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣裝置中；當(dāng)電力系統(tǒng)用電負(fù)荷達(dá)到高峰發(fā)電量不足時(shí)，系統(tǒng)釋能，儲(chǔ)氣裝置將儲(chǔ)氣空間內(nèi)的壓縮空氣釋放出來，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，完成了電能—空氣勢(shì)能—電能的轉(zhuǎn)化。

為了提高電能的轉(zhuǎn)化率，壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括冷卻器、儲(chǔ)熱裝置和回?zé)崞鹘M成的回?zé)嵯到y(tǒng)，在儲(chǔ)能過程中，將壓縮機(jī)壓縮空氣產(chǎn)生的熱能回收并儲(chǔ)存；在系統(tǒng)釋能的過程中，回收的熱能用于加熱壓縮空氣。儲(chǔ)能系統(tǒng)完成了電能—空氣勢(shì)能和熱能—電能的轉(zhuǎn)化，現(xiàn)有技術(shù)回收壓縮空氣產(chǎn)生的熱能采用高溫導(dǎo)熱油、相變工質(zhì)以及其他固體儲(chǔ)熱形式，存在成本高、儲(chǔ)熱效果差和會(huì)污染環(huán)境的問題。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供成本低、儲(chǔ)熱效果好的回?zé)嵯到y(tǒng)回收利用壓縮過程中壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量，提高系統(tǒng)的整體效率。

（二）技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供回?zé)崾綁嚎s空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，其包括：壓縮機(jī)組、儲(chǔ)氣裝置、透平發(fā)電機(jī)組和回?zé)嵯到y(tǒng)；所述儲(chǔ)氣裝置的進(jìn)口與所述壓縮機(jī)組出口連接，儲(chǔ)存壓縮機(jī)組壓縮的空氣；所述儲(chǔ)氣裝置的出口與所述透平發(fā)電機(jī)組連接，為所述透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電提供壓縮空氣；所述回?zé)嵯到y(tǒng)包括冷卻器、儲(chǔ)熱裝置、回?zé)崞鳌⒗鋮s介質(zhì)儲(chǔ)存器和加壓系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存器、冷卻器、儲(chǔ)熱裝置和回?zé)崞饕来芜B接，所述回?zé)崞鞯某隹谂c冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存器連接；所述冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存器儲(chǔ)存低溫冷卻介質(zhì)；所述冷卻器設(shè)在所述儲(chǔ)氣裝置上游，冷卻器利用所述低溫冷卻介質(zhì)至少部分回收所述壓縮機(jī)組壓縮空氣產(chǎn)生的熱；所述儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)存高溫冷卻介質(zhì)；所述回?zé)崞髟O(shè)在所述儲(chǔ)氣裝置下游，回?zé)崞骼盟龈邷乩鋮s介質(zhì)加熱所述儲(chǔ)氣裝置釋放的壓縮空氣；所述加壓系統(tǒng)與所述儲(chǔ)熱裝置連接，為所述儲(chǔ)熱裝置加壓。

其中，所述加壓系統(tǒng)還與所述冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存器連接，為所述冷卻介質(zhì)儲(chǔ)存器加壓。

其中，所述冷卻介質(zhì)為水。

其中，所述壓縮機(jī)組包括壓縮機(jī)和電機(jī)，所述壓縮機(jī)的進(jìn)口與大氣連接，其出口與所述儲(chǔ)氣裝置連接；所述電機(jī)利用電能驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)壓縮空氣。

其中，所述的壓縮機(jī)組設(shè)有壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變工況運(yùn)轉(zhuǎn)。

其中，所述透平發(fā)電機(jī)組包括空氣膨脹透平和發(fā)電機(jī)，所述空氣膨脹透平進(jìn)口與所述儲(chǔ)氣裝置連接；空氣膨脹透平利用加熱的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。

其中，所述的透平發(fā)電機(jī)組設(shè)有透平控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)。

其中，所述儲(chǔ)熱裝置的壓力為0.1~3MPa。