[实用新型]压缩空气储能系统

说明书

本实用新型涉及压缩空气储能系统，包括：至少一个压缩机，其对空气进行逐级压缩；一个储气室，其储存由压缩机压缩的高压空气；至少一个透平机，其利用储存在储气室中的高压空气进行发电；以及一个热泵系统，热泵系统包括至少一个热泵，热泵包括一个储热模块，储热模块连接至压缩机的出口，冷却从压缩机输出的高压空气，以及收集和储存在压缩过程中所产生的热量。热泵还可以包括一个加热模块，加热模块连接至透平机的进口，利用储热模块中储存的热量对从储气室输出的高压空气进行加热。根据本实用新型的实施例的压缩空气储能系统，可以实现以下技术益处中的至少一项：提高压缩机效率，提高热效率，以及避免碳排放。

技术领域

本实用新型涉及能源与电力领域，更具体地，涉及压缩空气储能系统。

背景技术

压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage)是一种重要的大型储能系统。图1示出了现有CAES系统的结构的示意图，如图1所示，CAES 100通常包括压缩机102、储气室104和透平机106。压缩空气储能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机102，将空气压入作为储气室104的例如密闭大容量地下洞穴中，从而将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的气压势能并储存于储气室104中。当系统发电量不足时，再将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入透平机106作功发电，满足电力系统的调峰需要。

对于压缩机来说，压缩过程越接近于等温压缩，则压缩机的效率越高。因此，在多级压缩机中使用级间冷却器和/或后冷却器来使得压缩接近于等温压缩。由于每级压缩机之后压缩的空气的温度没有高到可以回收热量，因此，这个热量通常被放弃，这是一种能量的浪费，导致热效率降低。

此外，通常压缩的空气储存在正常的温度下。如果使用正常温度作为透平机的吸入空气温度，可能降低透平机的效率。因此，目前的商用CAES系统在透平机之前利用补充燃烧室来提高透平机的吸入空气温度，这有助于提高整体系统效率。但是，作为结果，这引起了燃烧天然气的排放。

实用新型内容

考虑到现有技术的上述问题，本实用新型的实施例提供一种压缩空气储能系统，其能够提高热效率，从而提高CAES的整体系统效率。

根据本实用新型的实施例的一种压缩空气储能系统，包括：至少一个压缩机，其对空气进行逐级压缩；一个储气室，其储存由压缩机压缩的高压空气；至少一个透平机，其利用储存在储气室中的高压空气进行发电；以及一个热泵系统，热泵系统包括至少一个热泵，热泵包括一个储热模块，储热模块连接至压缩机的出口，冷却从压缩机输出的高压空气，以及收集和储存在压缩过程中所产生的热量。这里，利用热泵的储热模块降低每级压缩机输出的高压空气的温度，而无需在每级压缩机后面设置冷却器，即可实现接近于等温的压缩过程，从而可以提高压缩机的效率。通过收集和储存在压缩过程中所产生的热量，避免了热量的浪费，提高了热效率。

在一个方面，热泵包括加热模块，加热模块连接至透平机的进口，加热模块利用储热模块中储存的热量对透平机进行发电所要利用的压缩空气进行加热。

这里，热泵所包括的加热模块利用储存在热泵的储热模块中的热量来加热透平机进行发电所要利用的压缩空气，提高了透平机的吸入空气温度，从而提高了透平机的发电效率；同时由于无需供给燃料，而不会产生碳排放。

在另一个方面，热泵系统包括一个热泵，该一个热泵的储热模块连接至压缩机中的每一级压缩机的出口。这里，热泵系统只包括一个热泵，其储热模块分别连接至每一级压缩机的出口，降低了每级压缩机压缩的空气的温度，提高了压缩机的效率，同时收集和储存在压缩过程中所产生的热量，避免了热量的浪费，提高了热效率。