[发明专利]清洁储能系统及储能方法

说明书

本发明涉及储能技术领域，公开了一种清洁储能系统及储能方法。该储能系统包括空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，空气压缩机的出气口与空气储库的入口连接，储水装置的出水口与制氢装置的第一进水口连接，制氢装置的出气口与氢气压缩机的进气口连接，氢气压缩机的出气口与氢气储库的入口连接。该储能方法利用该储能系统，将压缩空气储能与制氢储氢结合起来，可用于电网调节和可再生能源消纳等场景；燃烧后的生成物无有害废气和其他污染物的产生；各个过程可单独进行或交叉进行，实现系统调度运行和控制系统得到极大简化，提高综合能耗利用率。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别是涉及一种清洁储能系统及储能方法。

背景技术

储能尤其是电能的存储对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。压缩空气储能系统是一种新型蓄能蓄电技术。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量，压缩机驱动空气压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气的形式储存在储气装置中；当电力系统用电负荷达到高峰发电量不足时，系统释能，储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，并在燃烧室中与天然气混合燃烧，生成的高温气体在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电，完成了电能—空气势能—电能的转化。上述压缩空气储能过程中引入了天然气的燃烧，导致产生一定的碳排放等废气排放。

新型无补燃的压缩空气储能系统中，在压缩过程中，压缩产生的热能和势能分别独立存储，而在释放能量发电时，储存的高压空气再进行膨胀发电。上述压缩空气储能过程摒弃了化石燃料的投入，消除了废气排放问题，但将储存的热能用于加热又要求热能和势能的高度耦合和供需平衡，在环境工况不可控波动的情况下难以实现，系统调度也比较复杂。

以储氢的形式进行电能存储是另一种新型储能形式。目前常见的制氢方式主要为电解水制氢和光催化水解制氢，上述过程中均需对水进行加热，因此系统能耗较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种清洁储能系统及储能方法，以解决压缩空气储能系统存在废气排放或系统调度复杂问题，以及制氢储氢过程中的综合能耗高的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种清洁储能系统，包括：空气压缩机、空气储库、储水装置、制氢装置、氢气压缩机和氢气储库，所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口连接，所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口连接，所述制氢装置的出气口与所述氢气压缩机的进气口连接，所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口连接。

其中，还包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道连接在所述空气压缩机的出气口与所述空气储库的入口之间，所述第二换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第一进水口之间。

其中，还包括第二换热器，所述制氢装置还设有第二进水口，所述第二换热器包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道连接在所述储水装置的出水口与所述制氢装置的第二进水口之间，所述第四换热通道连接在所述氢气压缩机的出气口与所述氢气储库的入口之间。

其中，还包括空气膨胀机、回热器和混合燃烧器，所述空气储库的出口与所述氢气储库的出口分别与所述混合燃烧器的入口连接，所述空气膨胀机的入口与所述混合燃烧器的出气口连接，所述回热器包括第五换热通道和第六换热通道，所述空气膨胀机的出口与所述第五换热通道的入口连接，所述第六换热通道连接在所述空气储库的出口与所述混合燃烧器的入口之间。

其中，还包括气液分离器，所述气液分离器设有气液混合物入口和液体出口，所述气液混合物入口与所述第五换热通道的出口连接，所述液体出口与所述储水装置连接。

其中，所述制氢装置为电解制氢装置或催化制氢装置。