[发明专利]一种级联型储能系统及储能方法

说明书

本申请提出一种级联型储能系统及储能方法，其中级联型储能系统的储气压力较低，安全性好，其储气库的容积比常压储气库缩小80%以上，在3MPa以上储气压力下，储气库的容积比高压储气库还要小；对于恒定储气压力的运行工况下，空气和工质的压缩及膨胀过程均在恒定工况运行，无节流损失，储能效率较高，建造成本可控。本申请可用于兆瓦级的工业用户侧储能，也可用于十兆瓦级或百兆瓦级的电网侧或电源侧储能。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种级联型储能系统及储能方法。

背景技术

压缩气体储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，通过压缩机将常压气体压缩至高压并储存的方式来存储多余电力，在需要用电时将高压气体释放并膨胀做功发电。压缩气体储能主要有压缩空气储能和压缩二氧化碳储能方式。压缩气体储能装置中需要配置超大容积的储气库以存储气体。

压缩空气储能采用高压储气方法，储气压力高达10MPa以上，通常储气库采用的是固定容积变压运行方式，储气库的垫底空气压力为7MPa，储能时，向储气库充入空气至压力达到10MPa为止，释能时，储气库排出空气至压力回到7MPa为止，也就是说储气库充满后的总气量中仅有30%的气量被用于发电，储气库容积的利用率较低，对经济性不利，另一方面，储气库变压力运行方式，充气过程压缩机一直处于变工况运行状态，排气过程压缩空气经节流降压至规定压力后再进入膨胀机，有节流损失，系统运行工况不佳，导致储能效率损失，这也对储能电站的运行效益产生不利影响。

压缩二氧化碳储能采用常压储气方法，通常储气库采用的是变容积恒定常压运行方式，储能时，储气库输出二氧化碳并被压缩至达到7MPa以上，高压二氧化碳可由环境直接冷凝成液态，并储存于储罐中，释能时，液态二氧化碳气化膨胀至常压返回储气库，正常工况下的储能和释能过程中，压缩机和膨胀机分别处于恒定工况运行状态，但是，常压储存二氧化碳储气库的容积巨大，可达数十万乃至数百万方，占地面积可达几十亩乃至数百亩，限制了压缩二氧化碳储能技术在工业用户场景的应用，对于电网侧和电源侧储能的推广应用也非常不利。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种级联型储能系统及储能方法，其中级联型储能系统的储气压力较低，安全性好，其储气库的容积比常压储气库缩小80%以上，在3MPa以上储气压力下，储气库的容积比固定容积的高压储气库还要小；对于恒定储气压力的运行工况，气体的压缩及膨胀过程均在恒定工况运行，无节流损失，储能效率较高，建造成本可控。本申请可用于兆瓦级的工业用户侧储能，也可用于十兆瓦级或百兆瓦级的电网侧或电源侧储能。

为达到上述目的，本申请提出的一种级联型储能系统，包括：

储气库，其由柔性隔膜分隔成至少一个空气腔和至少一个工质气腔；所述空气腔和所述工质气腔压力相等并可通过所述柔性隔膜的缩放调节容积；

空气压缩释能组件，其与所述空气腔连通，用于向所述空气腔内通入压缩空气及释放压缩空气；

工质气液转化组件，其包括工质压缩组件、工质膨胀组件和储液组件；其中所述储液组件包括储液罐和液体加热器；所述工质气腔的出口、所述工质压缩组件和所述储液罐的进口通过工质液压管路依次连接；所述储液罐的出口、所述工质膨胀组件、所述液体加热器的热侧和所述工质气腔的进口通过工质气化管路依次连接；其中所述储液罐的出口、所述液体加热器的冷侧和所述储液罐的入口通过维压管路依次连接；以及

储热组件；其在所述空气压缩释能组件和所述工质气液转化组件的不同工况下，用于向所述空气压缩释能组件和所述工质气液转化组件释热或储热。