[实用新型]一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统

说明书

本实用新型属于储能技术领域，旨在解决现有的压缩空气储能方案施工难度大、可靠性差、成本高的问题，具体涉及一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统由位于上部蓄水库、下部储气室和电站构成，依托自然落差或者现有条件，利用蓄水库和储气室对应落差的水柱产生静压力维持压缩空气压强。其中，依托自然落差包括：山区地势形成的高度落差或者海面与海底海床的高度落差；依托现有条件包括抽水储能电站上库、废弃矿井、天然隧洞、废弃人造工事、报废船舶或者其它防水密封空腔。本实用新型利用自然落差以及现有条件，维持储气室在充放电过程中的恒定压力，可以大大减少压缩空气储能系统基建规模，降低成本。

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统。

背景技术

抽水储能系统和压缩空气储能系统是两种已投入商业运营的大规模电网级储能系统，其中，压缩空气储能系统中，按照储气装置的特点，可以分为等体积压缩空气储能系统和等压强压缩空气储能系统。等压强压缩空气储能系统具有储能密度大，储能、发电运行过程储气室压力恒定，有助于保持电动/发电机工作在高效工况，从而，有利于实现高能量密度、高能量循环效率。

加拿大Hydrostor公司提出了蓄水库和电站建于地面，储气室位于地下的等压强压缩空气储能系统；其地面蓄水库和地下储气室之间通过竖井连接，地面电站和地下储气室通过竖井中的高压输气管道连接，其落差(水压)通过人工挖掘的地下竖井和地下储气室来实现。该系统的缺点在于，由于竖井容积大，系统需要大量的水维持运行；向地下深处开挖土方/石方量大，基建成本高，大大提高了系统的用电成本。

另外，加拿大Hydrostor公司提出了基于柔性储气装置的等压强压缩空气储能系统。储气装置由柔性复合材料制造，储气和放气伴随着柔性储气装置的膨胀和压缩，对柔性复合材料的韧性要求高，另外，需要对柔性储气装置进行锚定，锚定拉力按照浮力的两倍进行设计，柔性储气装置也要考虑海底洋流等影响因素，因此该系统存在可靠性差、寿命短、成本高的不利因素。

德国发明者Anmelder Gleich提出一种混凝土浇筑空心球体用作等压强压缩空气储气装置的方案，储气装置放置于海洋中，通过外部水压维持储气装置内部压缩空气压强，但是，该储气装置需要在海底海床上进行施工作业，将其固定于海底海床，大大增加施工难度和成本。

实用新型内容

针对上述问题，即为了解决现有的压缩空气储能方案施工难度大、可靠性差、成本高的问题，本实用新型的第一方面提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；所述自然环境为山区地势；

所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入回输至所述上部蓄水库；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，所述上部蓄水库的水压入所述下部储气室。

在一些优选实施例中，所述上部蓄水库与所述下部储气室之间设置有高压输水管道；

所述下部储气室与所述电站之间设置有高压输气管道；

所述电站邻近所述下部储气室设置。

在一些优选实施例中，所述上部蓄水库依托山区地理特征建设于山上，利用高度落差提供水的静压力以维持压缩空气压强；