[发明专利]储能发电系统以及电力负荷波峰运行控制方法

说明书

储能发电系统以及电力负荷波峰运行控制方法，通过将空气储能装置的柔性容器和刚性容器分别与高压膨胀机和低压膨胀机相通。在负荷波峰进行发电时，即使柔性容器的体积小于其体积阈值，仍然可以将刚性容器内的压缩空气能通过释放出来，进一步的，通过低压膨胀机发电，避免了刚性容器变压释放空气导致不能满足高压膨胀机压强需求的问题。

技术领域

本发明涉及一种压缩空气的储能发电系统以及与运行控制方法，其能够用于电网负荷调节。

背景技术

微电网是发挥分布式发电效能最为有效的方式之一。电力储能设备作为微电网中不可或缺的部分,发挥着至关重要的作用。电力储能系统通过一定介质存储电能，在需要时将所存能量释放发电。电力储能系统应用于电网中，既可以对电网负荷进行调节，从而大大提升供电品质，同时又能作为应急电源，满足日常生产、生活的需要。发展电力储能系统是可再生能源大规模利用的迫切需要，也是提高常规电力系统效率、安全性和经济性的有效途径，同时还是智能电网和分布式能源系统的关键技术。

目前己有电力储能技术包括：物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能)、电化学储能(二次电池、液流电池)、化学储能(氢能、合成天然气)、电力储能(如超导线圈储能、超级电容器储能)和热储能(熔融盐储能、显热储能)等。但由于容量、储能周期、能量密度、充放电效率、寿命、运行费用、环保等原因，迄今己在主要运行的储能系统只有抽水电站和压缩空气两种。

压缩空气储能发电系统具有储能容量大、储能周期长、寿命长和投资相对较小等优点，作为一种技术成熟、可行的储能方式，在电力的生产、运输和消费等领域具有广泛的应用价值。压缩空气储能系统的具体包括：(1)削峰填谷(2)平衡电力负荷压缩(3)需求侧电力管理(4)应用于可再生能源(5)备用电源电站。

压缩空气储能发电系统主要由空气压缩机、储气装置、膨胀机以及其他辅助和控制系统组成。在压缩空气发电时工作方式主要有两种，一种是变压，在发电时空气压力会发生变化；另一种是恒压，它主要是通过保持压力稳定，从而减小存储体积、确保电站高效运行。

现有技术中，201110165606的发明专利提出了一种恒压压缩空气储能发电系统，其通过在用电低谷通过压气机将空气压入水下柔性储气装置，从而将电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，储气装置中高压空气经换热器吸热后通过膨胀机带动发电机发电；利用水下压力使储气装置内部恒压，从而实现系统的恒压运行。但是，该现有技术的发明还存在如下缺点，其储气装置是固定在江、河、湖、水库或者人工水池中特定位置，其中自然水源或者水库中的水位会随着季节以及环境的影响变化，导致储气装置的压力变化；人工水池的体积固定，尽管可以控制其水量，但是在储气装置膨胀以及收缩的过程中，会导致水位的升高或者降低，也会导致储气装置的压力变化；另外，柔性装置的膨胀体积有限，在冲入气体的体积达到一定限度后，再继续冲入可能会导致容器的损伤。

作为201110165606的改进，发明人在先申请中提出了一种智能微电网负荷调节的储能发电系统，通过在水源内的柔性容器的存储电力能量达到其阈值时，将多余的电力能量存储于刚性的第二存储容器中，并且在负荷波峰时，通过对于存储容器的控制，将刚性容器的压缩空气也能够通过恒压进行发电。但是，该在先申请中，发电系统在波峰发电时，由于柔性容器的最小压缩体积有限，在其内气体小于其最小压缩体积时，无法继续提供压缩空气，发电结束；但是此时刚性容器内仍然存在等于水源压强的压缩空气，其也就无法进行发电，从而导致无法充分压缩空气能量。作为进一步改进的技术方案，提出了改进的智能电网储能发电系统以及电力负荷波峰运行控制方法。

发明内容