[发明专利]一种重力压缩空气储能的储气装置及其方法

权利要求书

1.一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，包括竖井(5)，自上而下依次设置在竖井(5)内的重力压块(6)和储气囊(7)，以及设置在竖井(5)底部的进气密封阀(10)和排气密封阀(11)；

所述储气囊(7)包裹设置在进气密封阀(10)和排气密封阀(11)的外部，其顶部外设置有重力压块(6)；

所述进气密封阀(10)上连接有伸出竖井(5)的进气管道(9)；所述进气管道(9)伸出竖井(5)的输入端依次设置有电动机(1)、空气压缩机(2)和第一换热器(3)；

所述排气密封阀(11)上连接有伸出竖井(5)的排气管道(13)；所述排气管道(13)伸出竖井(5)的输出端依次设置有第二换热器(16)、空气膨胀机(17)和发电机(18)；

所述第一换热器(3)的放热侧和第二换热器(16)的吸热侧通过蓄热器(4)连通设置。

2.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述竖井(5)内壁面上设置有定位轨道(14)，定位轨道(14)的顶端布置有限位器；所述重力压块(6)的周向设置定位滑轮(15)；所述定位滑轮(15)在定位轨道(14)内部滑动设置。

3.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述储气囊(7)为采用PVC涂层布或杂环芳香族聚酰胺纤维布料制成的圆柱型气囊，圆柱的周向覆有气囊加强筋(12)，底部通过高频焊接和锚固与进气密封阀(10)和排气密封阀(11)密封固定连接。

4.根据权利要求3所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述气囊加强筋(12)呈环形布置，纵向排列，纵向间距大于1m；所述气囊加强筋(12)和承压板(8)通过高频焊接固定。

5.根据权利要求3所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述储气囊(7)的半径不小于4m，高度不小于10m。

6.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述竖井(5)的深度大于100m，内径大于储气囊(7)的半径。

7.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述蓄热器(4)内的蓄热介质为水、离子液体、可溶性盐溶液的一种或多种混合物；所述蓄热器(4)内部还设置有用于蓄热介质循环的液体泵。

8.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述电动机(1)与空气压缩机(2)同轴连接，空气压缩机(2)的出气口与第一换热器(3)气路入口相连，第一换热器(3)的气路出口通过进气管道(9)连接进气密封阀(10)。

9.根据权利要求1所述一种重力压缩空气储能的储气装置，其特征在于，所述发电机(18)与空气膨胀机(17)同轴连接，空气膨胀机(17)的进气口与第二换热器(16)的气路出口相连，第二换热器(16)的气路入口通过排气管道(13)连接排气密封阀(11)。

10.一种重力压缩空气储能的储气方法，其特征在于，基于上述权利要求1-9任意一种所述装置，包括如下步骤：

步骤一，当系统所配套的风力发电或太阳能发电机组输出功率超过电网调度需求时，机组将超出电网要求的功率通过电动机(1)带动空气压缩机(2)对气体做工，将常温常压空气压缩后得到高温高压气体进入进气管道(9)；

步骤二，高温高压气体通过进气管道(9)在第一换热器(3)内与换热介质发生热交换，将热量传递给低温蓄热介质后变为低温高压气体，此时进气密封阀(10)处于开启状态，低温高压气体通过开启的进气密封阀(10)进入储气囊(7)；

步骤三，储气囊(7)在低温高压空气的作用下推动竖井(5)内竖向运动的重力压块(6)向上运动，随着储气量增加，重力压块(6)运动至限位器的上限位传感器处，储气量达到最大值，关闭进气密封阀(10)和空气压缩机(2)；

步骤四，当系统配套的发电机组功率低于电网需求值时，打开排气密封阀(11)和空气膨胀机(17)，低温高压气体进入排气管道(13)，在第二换热器(16)内与高温蓄热介质进行热交换，变为高温高压气体，高温高压气体经由排气管道(13)进入空气膨胀机(17)空气透平做功带动发电机(18)发电。