[发明专利]一种重力压缩空气储能的储气装置及其方法

说明书

本发明涉及压缩空气储能发电领域，具体为一种重力压缩空气储能的储气装置及其方法。本发明装置包括竖井，自上而下依次设置在竖井内的重力压块和储气囊，以及设置在竖井底部的进气密封阀和排气密封阀；储气囊包裹设置在进气密封阀和排气密封阀的外部，其顶部外设置有重力压块；进气密封阀上连接有伸出竖井的进气管道；进气管道伸出竖井的输入端依次设置有电动机、空气压缩机和第一换热器，排气密封阀上连接有伸出竖井的排气管道；排气管道伸出竖井的输出端依次设置有第二换热器、空气膨胀机和发电机；第一换热器的放热侧和第二换热器的吸热侧通过蓄热器连通设置。本发明能有效解决压缩空气依赖地理位置，储能密度低，无法恒定对外做功的问题。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能发电领域，具体为一种重力压缩空气储能的储气装置及其方法。

背景技术

风能和太阳能等可再生能源发电技术存在间歇性和波动性的问题，随着风能和太阳能装机比例的提高和传统电力峰谷差值的增长，部分地区出现了“弃风”和“弃光”。解决这一问题的有效方法是采用电力储能系统，储能技术种类众多，但到目前为止，与电网匹配度较高，可实现大规模储能的储能技术主要是抽水蓄能电站技术和压缩空气储能电站。

抽水蓄能电站技术成熟、循环效率高、储能容量大、周期长。但是建造抽水蓄能电站要求有较大落差的水库和相应的水坝，受地质条件和需要大量水等条件的制约，适合建造抽水蓄能电站的地点越来越少，目前只有200多座抽水蓄能电站在运行。压缩空气储能系统可建造单机装机100MW以上的大型电站，仅次于抽水蓄能电站，具有储能周期长、单位储能投资小、寿命长的优点。传统的压缩空气储能系统利用岩石洞穴、废弃盐穴和废弃矿井等作为储气装置，对地理环境依赖性较大，且在发电过程中需要消耗天然气等化石能源。利用风能太阳能等可再生能源的发电技术结合压缩空气储能可以实现绿色清洁稳定的发电模式。

现有压缩空气储能主要是利用海底盐穴或是陆地的洞穴储气，该方案有较大的环境限制，储能密度偏低、压缩和透平设备长期偏离设计工况运行，难以广泛利用，急需一种新型储气方式。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种重力压缩空气储能的储气装置及其方法，有效解决压缩空气依赖地理位置，储能密度低，无法恒定对外做功的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种重力压缩空气储能的储气装置，包括竖井，自上而下依次设置在竖井内的重力压块和储气囊，以及设置在竖井底部的进气密封阀和排气密封阀；

所述储气囊包裹设置在进气密封阀和排气密封阀的外部，其顶部外设置有重力压块；

所述进气密封阀上连接有伸出竖井的进气管道；所述进气管道伸出竖井的输入端依次设置有电动机、空气压缩机和第一换热器，

所述排气密封阀上连接有伸出竖井的排气管道；所述排气管道伸出竖井的输出端依次设置有第二换热器、空气膨胀机和发电机；

所述第一换热器的放热侧和第二换热器的吸热侧通过蓄热器连通设置。

进一步的，所述竖井内壁面上设置有定位轨道，定位轨道的顶端布置有限位器；所述重力压块的周向设置定位滑轮；所述定位滑轮在定位轨道内部滑动设置。

进一步的，所述储气囊为采用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，底部通过高频焊接和锚固与进气密封阀和排气密封阀密封固定连接。

更进一步的，所述气囊加强筋呈环形布置，纵向排列，纵向间距大于1m；所述气囊加强筋和承压板通过高频焊接固定。

更进一步的，所述储气囊的半径不小于4m，高度不小于10m。

进一步的，所述竖井的深度大于100m，内径大于储气囊的半径。