1.本發(fā)明涉及壓縮空氣儲能電站的儲熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬?a href="http://m.189000b.com/news_show-10098.html" target="_blank">壓縮空氣儲能系統(tǒng)及其運行方法。

背景技術(shù)：

2.隨著越來越多的大型新能源基地建設(shè)，新能源由于風(fēng)光的波動，對電源輸送端的電能質(zhì)量影響很大。壓縮空氣儲能相比于傳統(tǒng)電化學(xué)儲能，具有安全性高、可調(diào)容量大、具有轉(zhuǎn)動慣量等優(yōu)勢，因此，如果在大型新能源基地配套建設(shè)壓縮空氣儲能，對整個能源基地的電能外送具有積極意義，能夠極大提高新能源的電網(wǎng)消納能力，減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。

3.壓縮空氣儲能處于快速發(fā)展階段，且國內(nèi)對壓縮空氣儲能的控制策略研究還大多處于理論研究階段，未能在實際運行中充分解決蓄熱式壓縮空氣儲能的控制問題。

4.目前，非補燃壓縮空氣儲能電站主要有兩種技術(shù)路線，分別稱作等溫壓縮方案和絕熱壓縮方案。其中等溫壓縮方案采用120℃低壓熱水進行儲熱，絕熱壓縮方案采用330℃導(dǎo)熱油進行儲熱。隨著儲熱溫度的提高，電站整體效率提高。

5.但隨著機組容量的增加，若采用高溫導(dǎo)熱油進行儲熱，則需要的導(dǎo)熱油容量巨大，投資過高。采用120℃低溫?zé)崴畠?，則電站整體效率低。

6.對于采用高溫?zé)崴M行儲熱，不僅可以大幅降低儲熱系統(tǒng)的投資，同時可以保持壓縮空氣儲能電站有較高的效率。采用高溫?zé)崴M行儲熱，為確保高溫?zé)崴幱谝簯B(tài)，避免過熱，儲熱罐需要維持較高的壓力，若不采用加壓措施，則隨著熱水罐內(nèi)水位下降，罐內(nèi)壓力降低，熱水會沸騰，影響系統(tǒng)安全；若采用外加高壓空氣維持熱水罐內(nèi)的壓力，則會造成較大的高壓空氣浪費及能量浪費。

7.基于上述情況，本發(fā)明提出了一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)及其運行方法，可有效解決以上問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

8.針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)及其運行方法。本發(fā)明采用180℃高溫?zé)崴M行儲熱，解決高溫導(dǎo)熱油儲熱系統(tǒng)投資高的問題，同時解決120℃低溫?zé)崴畠釋?dǎo)致壓縮空氣儲能電站效率低的問題。通過氣體聯(lián)通管連通冷水儲罐和熱水儲罐，解決了高壓、高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)維持壓力的問題。

9.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

10.一方面，本發(fā)明提供一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括多級壓氣機、多級膨脹機、分別與多級壓氣機和多級膨脹機連接的若干換熱器以及儲氣系統(tǒng)，還包括用于儲存壓氣機壓縮空氣產(chǎn)生的熱量、用于釋放膨脹機膨脹空氣時所需熱量的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)，所述高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)包括

11.至少一個熱水儲罐，其用于儲存高溫?zé)崴?br />
12.至少一個冷水儲罐，其用于儲存低溫冷水；

13.所述至少一個冷水儲罐與所述至少一個熱水儲罐之間通過氣體聯(lián)通管互相連通，所述氣體聯(lián)通管的輸入端與供氣機構(gòu)連接，所述供氣機構(gòu)用于通過氣體聯(lián)通管向冷水儲罐和熱水儲罐提供首次充裝高壓氣體并在系統(tǒng)運行后維持罐內(nèi)氣壓，高壓氣體優(yōu)選氮氣，也可采用高壓空氣；

14.所述至少一個冷水儲罐與所述至少一個熱水儲罐之間通過至少一組輸水系統(tǒng)連通，每組輸水系統(tǒng)均包括輸水管和水泵，所述水泵用于通過輸水管由熱水儲罐經(jīng)換熱器向冷水儲罐方向抽水和/或由冷水儲罐經(jīng)換熱器向熱水儲罐方向抽水。

15.優(yōu)選的是，所述至少一個冷水儲罐與所述至少一個熱水儲罐之間的容量相同或所述至少一個冷水儲罐的容量略小于所述至少一個熱水儲罐的容量。

16.優(yōu)選的是，所述至少一個冷水儲罐與所述至少一個熱水儲罐的最高壓力承受值需至少達到1.5mpa，且所述至少一個熱水儲罐的最高溫度承受值需至少達到180℃；所述熱水儲罐的工作溫度為180℃，所述高壓氣體的氣壓不低于1mpa。

17.優(yōu)選的是，所述冷水儲罐與熱水儲罐的數(shù)量均設(shè)置為多個，多個所述冷水儲罐和多個所述熱水儲罐均采用間隔布置，且均處于同一水平面上。

18.優(yōu)選的是，所述輸水系統(tǒng)的數(shù)量設(shè)置為兩組，其中一組輸水系統(tǒng)上的水泵通過輸水管由熱水儲罐向冷水儲罐方向抽水，另一組輸水系統(tǒng)上的水泵通過輸水管由冷水儲罐向熱水儲罐方向抽水。

19.優(yōu)選的是，所述水泵采用單向水泵或雙向水泵。

20.優(yōu)選的是，靠近冷水儲罐和熱水儲罐的輸水管上、靠近水泵的輸送管上、靠近供氣機構(gòu)的氣體聯(lián)通管上均安裝有閥門。

21.優(yōu)選的是，所述冷水儲罐和熱水儲罐均采用球罐或c形臥式罐。

22.另一方面，本發(fā)明還提供一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)的運行方法，預(yù)先組裝好上述方案中的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述運行方法包括：

23.1)準(zhǔn)備工作：

24.系統(tǒng)運行前，首先在冷水儲罐內(nèi)以及輸水管中注入水，然后啟動供氣機構(gòu)對冷水儲罐和熱水儲罐內(nèi)輸入高壓氣體以使得罐內(nèi)氣壓達到壓力設(shè)定值以上；后續(xù)系統(tǒng)運行后，氣體壓力下降時，供氣機構(gòu)自動啟動，對系統(tǒng)進行補氣，維持氣體壓力不低于壓力設(shè)定值；

25.2)儲能及儲熱過程：

26.通電啟動第一級壓氣機將空氣壓縮至高壓，壓縮過程中空氣溫度升高，經(jīng)換熱器冷卻后進入下一級壓氣機進行再次壓縮，以此類推，直至完成對空氣的多級壓縮后將其儲存至儲氣系統(tǒng)中，完成電能到空氣壓力能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵將冷水儲罐內(nèi)的低溫冷水輸送至換熱器冷卻高溫空氣的過程中被加熱至高溫設(shè)定值后，送至熱水儲罐進行儲存，熱水儲罐內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管流動至冷水儲罐內(nèi)，儲熱過程結(jié)束時，冷水儲罐內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；

27.3)釋能及放熱過程：

28.將壓縮空氣從儲氣系統(tǒng)中釋放，壓縮空氣經(jīng)換熱器加熱后進入第一級膨脹機膨脹做功，壓縮空氣做功完成后再經(jīng)換熱器加熱后進入下一級膨脹機膨脹做功，以此類推，直至

完成對壓縮空氣的多級膨脹后將其排入大氣中，完成壓力能到電能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵將熱水儲罐內(nèi)的高溫?zé)崴椭翐Q熱器加熱氣體，熱水被冷卻至低溫設(shè)定值后，送至冷水儲罐進行儲存，冷水儲罐內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管流動至熱水儲罐內(nèi)，放熱過程結(jié)束時，熱水儲罐內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；

29.重復(fù)上述步驟2)和步驟3)即可循環(huán)實現(xiàn)電能和熱量的儲存和釋放。

30.優(yōu)選的是，冷水儲罐內(nèi)以及輸水管中注入的水均采用除鹽水或工業(yè)水。

31.優(yōu)選的是，高溫設(shè)定值為180℃，低溫設(shè)定值為50℃，壓力設(shè)定值為1mpa。

32.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

33.1、儲能效率較高：額定運行效率可達70％以上，比同等規(guī)模的國外壓縮空氣儲能電站高出約10％-20％。單位成本低：系統(tǒng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后的成本可達4000-6000元/kw或1000-1500元/kwh，同抽水蓄能系統(tǒng)單位成本基本相當(dāng)，低于其他儲能技術(shù)。系統(tǒng)壽命長：系統(tǒng)壽命為30-50年，其中間無需新增大規(guī)模投資。對環(huán)境友好：該儲能系統(tǒng)不涉及化石燃料的燃燒，不排放任何有害物質(zhì)。系統(tǒng)運行所產(chǎn)生多余熱量及冷能可實現(xiàn)綜合能源供給，同時可以回收工業(yè)余熱再利用。

34.2、綜合考慮投資和電站效率，根據(jù)水和蒸汽的物性，本發(fā)明提出了采用180℃高溫?zé)崴M行儲熱的方案，不僅可以大幅降低儲熱系統(tǒng)的投資(熱水儲罐和冷水儲罐的最高壓力承受值達到1.5mpa以上即可)，同時可以保持壓縮空氣儲能電站有較高的效率，解決儲熱系統(tǒng)投資高以及采用低溫?zé)崴畠釋?dǎo)致壓縮空氣儲能電站效率低的問題，兼顧了投資和電站效率。

35.3、本發(fā)明通過將熱水儲罐、冷水儲罐通過上部空氣管道連通，在系統(tǒng)運行初期，注入高壓空氣，使系統(tǒng)內(nèi)維持一定壓力。熱水罐向冷水罐輸水時，則將高壓空氣驅(qū)趕至熱水罐，熱水罐內(nèi)同樣還是高壓狀態(tài)，反之亦然。避免采用外加高壓空氣維持壓力造成較大的能量浪費，解決高壓、高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)維持壓力的問題。

附圖說明

36.圖1是本發(fā)明實施例一的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

37.圖2是圖1中高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)示意圖。

38.圖3是本發(fā)明實施例二的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

39.圖4是本發(fā)明實施例三的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

40.圖5是本發(fā)明實施例三的壓縮空氣儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

41.圖6是本發(fā)明實施例四的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

42.圖7是本發(fā)明實施例五的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

43.圖8是本發(fā)明實施例六的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

44.圖9是本發(fā)明實施例水的飽和壓力值隨溫度上升的變化曲線圖。

45.附圖標(biāo)記：1-壓氣機；2-膨脹機；3-換熱器；4-儲氣系統(tǒng)；5-高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)；51-熱水儲罐；52-冷水儲罐；53-氣體聯(lián)通管；54-供氣機構(gòu)；55-輸水系統(tǒng)；551-輸水管；552-水泵；5521-單向水泵；5522-雙向水泵；56-閥門；6-空氣冷卻器；7-冷卻塔。

具體實施方式

46.為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

47.下面結(jié)合附圖1-9以及實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。

48.實施例一

49.如圖1所示，本實施例提供一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括壓氣機1、膨脹機2、換熱器3、儲氣系統(tǒng)4和高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5，本發(fā)明采用多級壓縮系統(tǒng)和多級膨脹系統(tǒng)，即本實施例優(yōu)選采用4個壓氣機1和3個膨脹機2，其中，4個壓氣機1依次串聯(lián)后與儲氣系統(tǒng)4入口連接，并在各壓氣機1出口均連接有一個換熱器3；3個膨脹機2依次串聯(lián)后與儲氣系統(tǒng)4出口連接，并在各膨脹機2進口均連接有一個換熱器3。所述高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5用于儲存空氣壓縮時產(chǎn)生熱量、釋放空氣膨脹時所需熱量。

50.如圖2所示，所述高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5包括一個熱水儲罐51和一個冷水儲罐52，一個冷水儲罐52與一個熱水儲罐51之間通過氣體聯(lián)通管53互相連通，所述氣體聯(lián)通管53的輸入端與供氣機構(gòu)54連接，所述供氣機構(gòu)54用于通過氣體聯(lián)通管53向冷水儲罐52和熱水儲罐51提供高壓氣體并維持罐內(nèi)氣壓；一個冷水儲罐52與一個熱水儲罐51之間通過兩組輸水系統(tǒng)55連通，兩組輸水系統(tǒng)55均包括輸水管551和水泵552，本實施例中水泵552采用單向水泵5521，即其中一個單向水泵5521由熱水儲罐51經(jīng)一組換熱器3向冷水儲罐52方向抽水，另一個單向水泵5521由冷水儲罐52經(jīng)另一組換熱器3向熱水儲罐51方向抽水。圖2中換熱器3數(shù)量僅展現(xiàn)出一部分，僅作為示例說明，其具體數(shù)量可根據(jù)實際情況需要進行確定。

51.其中，熱水儲罐51及冷水儲罐52均采用容量相同的大容量承壓結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用球罐。在熱水儲罐51及冷水儲罐52上部配置有安全閥，確保儲水罐內(nèi)壓力在安全值以下。高壓氣體優(yōu)選氮氣，也可采用高壓空氣。

52.其中，氣體聯(lián)通管53的輸出端分別與熱水儲罐51和冷水儲罐52的頂部連接，輸水管551的進出水口分別與熱水儲罐51和冷水儲罐52的底部連接。

53.具體的，本實施例中供氣機構(gòu)54采用空壓機，空壓機能夠根據(jù)熱水儲罐51和冷水儲罐52內(nèi)的氣壓下降對罐內(nèi)進行充氣從而維持罐內(nèi)氣壓，氣壓實時數(shù)據(jù)可采用壓力傳感器(圖中未示出，采用本領(lǐng)域的常規(guī)選擇即可)進行監(jiān)測。

54.具體的，本實施例中靠近冷水儲罐52和熱水儲罐51的輸水管551上、靠近水泵552的輸送管上、靠近供氣機構(gòu)54的氣體聯(lián)通管53上均安裝有閥門566。

55.如圖9所示，在50-180℃區(qū)間內(nèi)，隨著溫度的上升，對應(yīng)飽和壓力值變化很??；超過180℃后，對應(yīng)飽和壓力值急劇上升，對于儲罐的承壓要求很高。綜合考慮投資和電站效率，根據(jù)水和蒸汽的物性，本發(fā)明提出了采用180℃高溫?zé)崴M行儲熱的方案，180℃熱水對應(yīng)的飽和壓力為1mpa，此時經(jīng)濟性最佳，且可確保熱水不沸騰。本實施例中，為了確保系統(tǒng)設(shè)備的安全運行，將冷水儲罐52與熱水儲罐51的最高壓力承受值達到1.6mpa，且熱水儲罐51

的最高溫度承受值達到180℃以上。

56.本實施例還提供一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)的運行方法，預(yù)先組裝好上述方案中的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述運行方法包括：

57.1)準(zhǔn)備工作：

58.系統(tǒng)運行前，首先在冷水儲罐52內(nèi)以及輸水管551中注入水，然后啟動供氣機構(gòu)54對冷水儲罐52和熱水儲罐51內(nèi)輸入高壓氣體以使得罐內(nèi)氣壓達到壓力設(shè)定值1mpa以上；后續(xù)系統(tǒng)運行后，氣體壓力下降時，供氣機構(gòu)54自動啟動，對系統(tǒng)進行補氣，維持氣體壓力不低于壓力設(shè)定值1mpa；

59.2)儲能及儲熱過程：

60.通電啟動第一級壓氣機1將空氣壓縮至高壓，壓縮過程中空氣溫度升高，經(jīng)換熱器3冷卻后進入下一級壓氣機1進行再次壓縮，以此類推，直至完成對空氣的多級壓縮后將其儲存至儲氣系統(tǒng)4中，完成電能到空氣壓力能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵552將冷水儲罐52內(nèi)的低溫冷水輸送至換熱器3冷卻高溫空氣的過程中被加熱至高溫設(shè)定值180℃后，送至熱水儲罐51進行儲存，熱水儲罐51內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管53流動至冷水儲罐52內(nèi)，儲熱過程結(jié)束時，冷水儲罐52內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；

61.3)釋能及放熱過程：

62.將壓縮空氣從儲氣系統(tǒng)4中釋放，壓縮空氣經(jīng)換熱器3加熱后進入第一級膨脹機2膨脹做功，壓縮空氣做功完成后再經(jīng)換熱器3加熱后進入下一級膨脹機2膨脹做功，以此類推，直至完成對壓縮空氣的多級膨脹后將其排入大氣中，完成壓力能到電能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵552將熱水儲罐51內(nèi)的高溫?zé)崴椭翐Q熱器3加熱氣體，熱水被冷卻至低溫設(shè)定值50℃后，送至冷水儲罐52進行儲存，冷水儲罐52內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管53流動至熱水儲罐51內(nèi)，放熱過程結(jié)束時，熱水儲罐51內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；

63.重復(fù)上述步驟2)和步驟3)即可循環(huán)實現(xiàn)電能和熱量的儲存和釋放。

64.其中，冷水儲罐52內(nèi)以及輸水管551中注入的水均采用除鹽水或自來水，輸水管551內(nèi)的空氣需排空，且冷水儲罐52內(nèi)水位不低于保護水位。

65.其中，在靠近各換熱器的進出口處安裝有閥門，當(dāng)任意一個換熱器在進行工作時，其它換熱器的進出口處閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。

66.實施例二

67.如圖3所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于：本實施例的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5設(shè)置有三個熱水儲罐51和三個冷水儲罐52，適當(dāng)增加熱水儲罐51和冷水儲罐52的數(shù)量可以提高系統(tǒng)整體的儲能量和儲熱量，提高儲能和儲熱效率。具體的，為了供應(yīng)三個熱水儲罐51和三個冷水儲罐52之間的輸水量，在每組輸水管551上均設(shè)置三個單向水泵5521，提高輸水效率，即每個熱水儲罐51和每個冷水儲罐52分別對應(yīng)設(shè)置一個單向水泵5521。

68.實施例三

69.如圖4所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于：本實施例的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5僅設(shè)置有一組輸水系統(tǒng)55，具體的，本實施例中水泵552采用雙向水泵5522，其可用于通過輸水管551由熱水儲罐51經(jīng)換熱器3向冷水儲罐52方向抽水和由冷水儲罐52經(jīng)換熱器3向熱

水儲罐51方向抽水，可切換輸水方向。

70.如圖5所示，相應(yīng)地，本實施例壓縮空氣儲能系統(tǒng)中的壓氣機1和膨脹機2并聯(lián)且共用一組換熱器3，即：壓氣機1工作時，膨脹機2的進出口關(guān)閉；膨脹機2工作時，壓氣機1的進出口關(guān)閉；壓氣機1和膨脹機2的進出口均安裝有閥門。

71.實施例四

72.如圖6所示，本實施例與實施例三的區(qū)別在于：本實施例的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)5設(shè)置有三個熱水儲罐51和三個冷水儲罐52，三個熱水儲罐51和三個冷水儲罐52分別間隔布置，且均處于同一水平面上，這個可適當(dāng)增加熱水儲罐51和冷水儲罐52的數(shù)量可以提高系統(tǒng)整體的儲能量和儲熱量，提高儲能及儲熱效率。具體的，為了供應(yīng)三個熱水儲罐51和三個冷水儲罐52之間的輸水量，在輸水管551上設(shè)置三個雙向水泵5522，提高輸水效率，即每個熱水儲罐51分別對應(yīng)設(shè)置一個雙向水泵5522。

73.實施例五

74.如圖7所示，本實施例與實施例二的區(qū)別在于：本實施例的冷水儲罐52和熱水儲罐51均采用c形臥式罐，適用于體量需求較小的儲熱系統(tǒng)。

75.實施例六

76.如圖8所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于：本實施例的在多級壓縮系統(tǒng)上配置有空冷系統(tǒng)，空冷系統(tǒng)包括空氣冷卻器6和與其連通的冷卻塔7，空氣冷卻器連接于換熱器出口和下一個壓氣機進口中間，用于進一步降低從換熱器出來空氣的溫度，使得每一級高溫排氣經(jīng)冷水冷卻后進入下一級，從而提高壓縮效率。

77.依據(jù)本發(fā)明的描述及附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易制造或使用本發(fā)明的一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)及其運行方法，并且能夠產(chǎn)生本發(fā)明所記載的積極效果。

78.除非另有明確的規(guī)定和限定，本發(fā)明中，若有術(shù)語“設(shè)置”、“相連”及“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

79.以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括多級壓氣機(1)、多級膨脹機(2)、分別與多級壓氣機(1)和多級膨脹機(2)連接的若干換熱器(3)以及儲氣系統(tǒng)(4)，其特征在于，還包括用于儲存壓氣機(1)壓縮空氣產(chǎn)生的熱量、用于釋放膨脹機(2)膨脹空氣時所需熱量的高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)(5)，所述高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)(5)包括：至少一個熱水儲罐(51)，其用于儲存高溫?zé)崴恢辽僖粋€冷水儲罐(52)，其用于儲存低溫冷水；所述至少一個冷水儲罐(52)與所述至少一個熱水儲罐(51)之間通過氣體聯(lián)通管(53)互相連通，所述氣體聯(lián)通管(53)的輸入端與供氣機構(gòu)(54)連接，所述供氣機構(gòu)(54)用于通過氣體聯(lián)通管(53)向冷水儲罐(52)和熱水儲罐(51)提供首次充裝高壓氣體并在系統(tǒng)運行后維持罐內(nèi)氣壓；所述至少一個冷水儲罐(52)與所述至少一個熱水儲罐(51)之間通過至少一組輸水系統(tǒng)(55)連通，每組輸水系統(tǒng)(55)均包括輸水管(551)和水泵(552)，所述水泵(552)用于通過輸水管(551)由熱水儲罐(51)經(jīng)換熱器(3)向冷水儲罐(52)方向抽水和/或由冷水儲罐(52)經(jīng)換熱器(3)向熱水儲罐(51)方向抽水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述至少一個冷水儲罐(52)與所述至少一個熱水儲罐(51)之間的容量相同或所述至少一個冷水儲罐(52)的容量略小于所述至少一個熱水儲罐(51)的容量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述至少一個冷水儲罐(52)與所述至少一個熱水儲罐(51)的最高壓力承受值需至少達到1.5mpa，且所述至少一個熱水儲罐(51)的最高溫度承受值需至少達到180℃；所述熱水儲罐(51)的工作溫度為180℃，所述高壓氣體的氣壓不低于1mpa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述冷水儲罐(52)與熱水儲罐(51)的數(shù)量均設(shè)置為多個，多個所述冷水儲罐(52)和多個所述熱水儲罐(51)均采用間隔布置，且均處于同一水平面上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述輸水系統(tǒng)(55)的數(shù)量設(shè)置為兩組，其中一組輸水系統(tǒng)(55)上的水泵(552)通過輸水管(551)由熱水儲罐(51)向冷水儲罐(52)方向抽水，另一組輸水系統(tǒng)(55)上的水泵(552)通過輸水管(551)由冷水儲罐(52)向熱水儲罐(51)方向抽水。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述水泵(552)采用單向水泵(5521)或雙向水泵(5522)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，其特征在于：靠近冷水儲罐(52)和熱水儲罐(51)的輸水管(551)上、靠近水泵(552)的輸送管上、靠近供氣機構(gòu)(54)的氣體聯(lián)通管(53)上均安裝有閥門(56)。8.一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，預(yù)先組裝好權(quán)利要求1～7任一項所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)，所述運行方法包括：1)準(zhǔn)備工作：系統(tǒng)運行前，首先在冷水儲罐(52)內(nèi)以及輸水管(551)中注入水，然后啟動供氣機構(gòu)

(54)對冷水儲罐(52)和熱水儲罐(51)內(nèi)輸入高壓氣體以使得罐內(nèi)氣壓達到壓力設(shè)定值以上；后續(xù)系統(tǒng)運行后，氣體壓力下降時，供氣機構(gòu)(54)自動啟動，對系統(tǒng)進行補氣，維持氣體壓力不低于壓力設(shè)定值；2)儲能及儲熱過程：通電啟動第一級壓氣機(1)將空氣壓縮至高壓，壓縮過程中空氣溫度升高，經(jīng)換熱器(3)冷卻后進入下一級壓氣機(1)進行再次壓縮，以此類推，直至完成對空氣的多級壓縮后將其儲存至儲氣系統(tǒng)(4)中，完成電能到空氣壓力能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵(552)將冷水儲罐(52)內(nèi)的低溫冷水輸送至換熱器(3)冷卻高溫空氣的過程中被加熱至高溫設(shè)定值后，送至熱水儲罐(51)進行儲存，熱水儲罐(51)內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管(53)流動至冷水儲罐(52)內(nèi)，儲熱過程結(jié)束時，冷水儲罐(52)內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；3)釋能及放熱過程：將壓縮空氣從儲氣系統(tǒng)(4)中釋放，壓縮空氣經(jīng)換熱器(3)加熱后進入第一級膨脹機(2)膨脹做功，壓縮空氣做功完成后再經(jīng)換熱器(3)加熱后進入下一級膨脹機(2)膨脹做功，以此類推，直至完成對壓縮空氣的多級膨脹后將其排入大氣中，完成壓力能到電能的轉(zhuǎn)換；與此同時，啟動水泵(552)將熱水儲罐(51)內(nèi)的高溫?zé)崴椭翐Q熱器(3)加熱氣體，熱水被冷卻至低溫設(shè)定值后，送至冷水儲罐(52)進行儲存，冷水儲罐(52)內(nèi)的高壓氣體則隨著水位上升通過氣體聯(lián)通管(53)流動至熱水儲罐(51)內(nèi)，放熱過程結(jié)束時，熱水儲罐(51)內(nèi)水位下降至保護水位，上部則置換為高壓氣體；重復(fù)上述步驟2)和步驟3)即可循環(huán)實現(xiàn)電能和熱量的儲存和釋放。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)的運行方法，其特征在于：冷水儲罐(52)內(nèi)以及輸水管(551)中注入的水均采用除鹽水或軟化水。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)的運行方法，其特征在于：高溫設(shè)定值為180℃，低溫設(shè)定值為50℃，壓力設(shè)定值為1mpa。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開一種采用高壓高溫?zé)崴顭岬膲嚎s空氣儲能系統(tǒng)及其運行方法，壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括多級壓氣機、多級膨脹機、若干換熱器、儲氣系統(tǒng)和高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)，高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)包括熱水儲罐、冷水儲罐和供氣機構(gòu)，供氣機構(gòu)用于通過氣體聯(lián)通管向冷水儲罐和熱水儲罐提供首次充裝高壓氣體并在系統(tǒng)運行后維持罐內(nèi)氣壓；冷水儲罐與熱水儲罐之間通過至少一組輸水系統(tǒng)連通，每組輸水系統(tǒng)均包括輸水管和水泵，水泵用于通過輸水管由熱水儲罐經(jīng)換熱器向冷水儲罐方向抽水和/或由冷水儲罐經(jīng)換熱器向熱水儲罐方向抽水。本發(fā)明采用180℃高溫?zé)崴M行儲熱，解決儲熱系統(tǒng)投資高的問題，同時解決了高壓、高溫?zé)崴畠Ψ艧嵯到y(tǒng)維持壓力的問題。問題。問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張春琳 李峻 韓亮 阮剛 陳牧

受保護的技術(shù)使用者：中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.22

技術(shù)公布日：2022/4/12