阅读说明：本技术 一种水力恒压式双效压缩空气储能系统 (Hydraulic constant-pressure double-effect compressed air energy storage system ) 是由 梅生伟 李智 李青松 李静宜 张学林 薛小代 陈来军 张通 李凯 于 2018-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及储能技术领域,尤其涉及一种水力恒压式双效压缩空气储能系统。该水力恒压式双效压缩空气储能系统包括空气储能单元和水力储能单元,所述空气储能单元包括空气压缩机组、空气透平机组和储气库,所述水力储能单元包括高位水源以及与所述高位水源连接的水轮机组。本发明所述的水力恒压式双效压缩空气储能系统,通过高位水源提供重力柱,能够使储气库在放气释能过程中维持恒定的供气压力,使得系统在放气释能过程中更加稳定,并且既可进行双效储能,也可根据实际需求单独进行压缩空气储能或抽水蓄能,系统灵活性和适应性更强,并能够通过电力存储的方式提供电网调峰等服务。(The invention relates to the technical field of energy storage, in particular to a hydraulic constant-pressure double-effect compressed air energy storage system. The hydraulic constant-pressure double-effect compressed air energy storage system comprises an air energy storage unit and a hydraulic energy storage unit, wherein the air energy storage unit comprises an air compressor unit, an air turbine unit and an air storage, and the hydraulic energy storage unit comprises a high-level water source and a water turbine unit connected with the high-level water source. According to the hydraulic constant-pressure double-effect compressed air energy storage system, the gravity column is provided through the high-level water source, constant air supply pressure can be maintained in the air discharging and energy releasing process of the air storage, the system is more stable in the air discharging and energy releasing process, double-effect energy storage can be achieved, compressed air energy storage or pumped water energy storage can be separately achieved according to actual requirements, flexibility and adaptability of the system are stronger, and services such as power grid peak regulation can be provided through an electric power storage mode.)

一种水力恒压式双效压缩空气储能系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种水力恒压式双效压缩空气储能系统。

背景技术

抽水蓄能和压缩空气储能是目前最具利用价值的大规模储能技术，对于电网调节和可再生能源消纳并网起到促进作用，也是构建坚强的智能电网的关键技术。

压缩空气储能是采用空气作为工作介质：储能时，电力驱动空气压缩机将环境中的空气压缩至特定压力后储存于储气库中，从而将电力转化为易存储的空气势能。释能时，储气库释放存储的高压空气进入空气透平膨胀做功，从而将空气势能转化为旋转动能，再通过发电机即可将旋转动能转化为电能。

在释能过程中，由于空气透平对于进气压力具有预定压力要求，当储气库释放空气至库内压力低于预定压力时，释能过程就不得不停止，而储气库内剩余的空气将不能得到利用。由于储气库放气过程是一个压力逐渐降低的过程，导致空气透平入口的压力也不断降低，致使空气透平的工况发生变化。也即，现有的压缩空气储能系统在释能过程中，存在工况不稳定的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种水力恒压式双效压缩空气储能系统，解决现有的压缩空气储能系统在释能过程中存在的工况不稳定问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水力恒压式双效压缩空气储能系统，包括空气储能单元和水力储能单元，所述空气储能单元包括空气压缩机组、空气透平机组和储气库，其中所述空气压缩机组、空气透平机组分别与所述储气库相连；所述水力储能单元包括高位水源以及与所述高位水源连接的水轮机组，所述水轮机组与所述储气库相连。

进一步地，所述空气压缩机组和所述空气透平机组分别通过连接管路与所述储气库的顶部相连。

进一步地，在所述空气压缩机组与所述储气库之间的连接管路上设有进气阀。

进一步地，在所述空气透平机组与所述储气库之间的连接管路上设有排气阀。

具体地，所述储气库的底部设有流水口，所述流水口通过输水管路与所述水轮机组相连。

具体地，所述高位水源所处位置高于所述储气库所处位置。

进一步地，所述空气压缩机组与第一驱动电机相连。

进一步地，所述空气透平机组与第一发电机相连。

进一步地，所述水轮机组分别与第二发电机、第二驱动电机相连。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的水力恒压式双效压缩空气储能系统，储能时，空气压缩机组将制取的高压空气存储于储气库中，同时水轮机组将储气库底部的水抽至高位水源，释能时，储气库中的高压空气进入到空气透平机组中进行膨胀做功，同时高位水源中的水推动水轮机组做功后进入储气库。

本发明提供的水力恒压式双效压缩空气储能系统，通过高位水源提供重力柱，能够使储气库在放气释能过程中维持恒定的供气压力，使得系统在放气释能过程中更加稳定，有效解决了现有压缩空气储能系统放气过程中工况不稳定的问题。

本发明提供的水力恒压式双效压缩空气储能系统，既可进行双效储能，也可根据实际需求单独进行压缩空气储能或抽水蓄能，系统灵活性和适应性更强，并能够通过电力存储的方式提供电网调峰等服务。

附图说明

图1是本发明实施例水力恒压式双效压缩空气储能系统的结构示意图。

图中：1：空气压缩机组；2：空气透平机组；3：高位水源；4：储气库；5：水轮机组；6：进气阀；7：排气阀；8：第一驱动电机；9：第一发电机；10：第二发电机；11：第二驱动电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种水力恒压式双效压缩空气储能系统，包括空气储能单元和水力储能单元。

其中，所述空气储能单元包括空气压缩机组1、空气透平机组2和储气库4，所述空气压缩机组1、空气透平机组2分别与所述储气库4相连。

其中，所述水力储能单元包括高位水源3以及与所述高位水源3连接的水轮机组5，所述水轮机组5与所述储气库相连。

本发明实施例所述的水力恒压式双效压缩空气储能系统，在储能时，所述空气压缩机组1能够制取高压空气并存储于所述储气库4中，同时所述水轮机组5能够将所述储气库4底部的水抽至所述高位水源3。在释能时，所述储气库4中的高压空气进入到所述空气透平机组2中进行膨胀做功，同时所述高位水源3中的水推动所述水轮机组5做功后进入所述储气库4中。

进一步来说，所述空气压缩机组1和所述空气透平机组2分别通过连接管路与所述储气库4的顶部相连。

其中，在所述空气压缩机组1与所述储气库4之间的连接管路上设有进气阀6。

其中，在所述空气透平机组2与所述储气库4之间的连接管路上设有排气阀7。

具体来说，所述储气库4的底部设有流水口，所述流水口通过输水管路与所述高位水源3相连，所述水轮机组5设置在所述输水管路上。

具体来说，所述高位水源3所处位置高于所述储气库4所处位置。

进一步来说，所述空气压缩机组1与第一驱动电机8相连。

进一步来说，所述空气透平机组2与第一发电机9相连。

进一步来说，所述水轮机组5分别与第二发电机10、第二驱动电机11相连。也即，所述水轮机组5正向旋转时，可作为水力推动的原动机，所述水轮机组5反向旋转时，可作为电力驱动的水泵。

本发明实施例所述的水力恒压式双效压缩空气储能系统的工作原理如下：

在进行储能时，打开所述进气阀6，关闭所述排气阀7，所述第一驱动电机8在电力驱动下带动所述空气压缩机组1压缩空气，并将压缩后的高压空气存储于所述储气库4中，同时所述第二驱动电机11在电力驱动下带动所述水轮机组5反向旋转，从而将所述储气库4底部的水抽至所述高位水源3中，在此过程中，电能分别转化为高压势能和高位释能进行存储。

在进行释能时，关闭所述进气阀6，打开所述排气阀7，所述储气库4中的高压空气进入到所述空气透平机组2中进行膨胀做功，从而带动所述第一发电机9输出电力，同时所述高位水源3中的水向下推动所述水轮机组5正向旋转做功后进入到所述储气库4中，从而带动所述第二发电机10输出电力。

综上所述，本发明实施例所述的水力恒压式双效压缩空气储能系统，通过高位水源提供重力柱，能够使储气库在放气释能过程中维持恒定的供气压力，使得系统在放气释能过程中更加稳定，有效解决了现有压缩空气储能系统放气过程中工况不稳定的问题。

本发明实施例所述的水力恒压式双效压缩空气储能系统，既可进行双效储能，也可根据实际需求单独进行压缩空气储能或抽水蓄能，系统灵活性和适应性更强，并能够通过电力存储的方式提供电网调峰等服务。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。