[发明专利]基于分级压缩空气储能系统的功率倍增运行策略方法

说明书

本发明属于大容量电力储能技术领域，特别涉及一种基于分级压缩空气储能系统的功率倍增运行策略。在气体压缩储能和膨胀释能过程中，当满足初始条件时，液体活塞经气体管道连通，液体活塞在气体压缩或膨胀的同时进行气体等压迁移，当满足终止条件时，断开上述连通管道，将高耐压等级液体活塞与上一级高耐压等级液体活塞连通，将低耐压等级液体活塞与下一级低耐压等级液体活塞连通，开始下一步的等压迁移和气体压缩或膨胀，实现不间断地运行。本发明实现了分级压缩空气储能系统在压缩、膨胀过程中的不间断运行，使系统的功率提高了一倍，减少了迁移等待时间，提高了工作效率，同时降低了设备的制造成本。

技术领域

本发明属于大容量电力储能技术领域，尤其涉及一种基于分级压缩空气储能系统的功率倍增运行策略方法。

背景技术

随着新能源的大规模接入电网，储能技术因其能够提供足够的调峰能力，被广泛地用于解决新能源的间歇性与波动性问题。其中，压缩空气储能技术应用较为广泛且具有很大的发展前景。

现已有将水轮机应用于压缩空气储能的技术，实现了利用水轮机与压缩空气储能技术联合发电与储能，这一过程采用液体活塞，以水为介质对空气进行压缩，解决了空气压缩时压强剧烈变化带来的调节问题、效率问题、容器的寿命等问题。但这些液体活塞耐压强度均按照压缩气体的最高气体压强设计，当液体活塞容量较大时将增加其建造成本，当处理的气体体积相对较小或只需要将气体压缩到较小的压强时将造成液体活塞容量和耐压性能的冗余，增加了运行成本。利用分级压缩空气储能系统可以解决这些问题，但由于设备的间断运行，致使其功率不稳定，运行等待时间长，工作效率低。

发明内容

为了减少分级压缩空气储能系统的运行等待时间，提高工作效率，提高功率稳定性，降低设备制造成本，本发明提出了一种基于分级压缩空气储能系统的功率倍增运行策略方法，在气体压缩和膨胀过程中，当满足初始条件时，使低耐压等级液体活塞和高耐压等级液体活塞经气体管道连通，外部水力设备经液体管道向液体活塞注水压缩气体，或液体活塞中气体膨胀驱动外部水力设备对外做功，液体活塞在气体压缩或膨胀的同时进行气体等压迁移，当满足终止条件时，断开所述气体管道和液体管道，并将高耐压等级液体活塞作为低耐压等级液体活塞与上一级高耐压等级液体活塞连通，将低耐压等级液体活塞作为高耐压等级液体活塞与下一级低耐压等级液体活塞连通，开始下一步的等压迁移和气体压缩或气体膨胀，在分级压缩储能和分级膨胀释能过程中，实现不间断的运行。

所述分级压缩储能过程为：设定压缩初始条件为高耐压等级液体活塞中注满水，低耐压等级液体活塞中为气体和水，当满足压缩初始条件时，打开阀门使低耐压等级液体活塞和高耐压等级液体活塞经气体管道连通，外部水力设备向液体活塞注水压缩气体，液体活塞在压缩气体的同时进行气体等压迁移，液体驱动装置驱动液体从高耐压等级液体活塞注入到低耐压等级液体活塞中，低等级液体活塞中的气体经气体管道等压迁移到高等级液体活塞，当气体压强达到低等级液体活塞的压缩迁移定值时，停止气体压缩，设定压缩终止条件为低耐压等级液体活塞中充满水，当在气体压缩停止后不满足压缩终止条件时，进行等压迁移，直到低等级液体活塞充满水；当在气体压缩停止前已经满足压缩终止条件时，则立即停止等压迁移和气体压缩，或者继续等压迁移和气体压缩直到气体压强达到压缩迁移定值，终止后将高耐压等级液体活塞作为低耐压等级液体活塞与上一级高耐压等级液体活塞连通，低耐压等级液体活塞作为高耐压等级液体活塞与下一级低耐压等级液体活塞连通，等待下一步的气体压缩和等压迁移，实现分级压缩储能。