[发明专利]一种分布式压缩空气储能系统及储能方法

说明书

本申请提出一种分布式压缩空气储能系统及储能方法，其中压缩空气储能系统中包括至少两个气室结构；其中至少一个气室结构中充满压力液体，其余气室结构用于存储高压空气；气室结构之间压力液体相互流通；其中气室结构包括承压壳体和柔性气膜；柔性气膜通过固定件与承压壳体的磁性吸附作用贴附在承压壳体的内壁上。本申请中的压缩空气储能系统可直接将高压空气存储在气室结构内无能量转换损失；且气室结构通过柔性气膜无机械损伤的紧密贴附在承压壳体的内壁上。本申请利用压力液体在存储高压空气的多个气室结构内循环流通，将高压空气恒压全容量释放，实现利用少量的压力液体，无体积损失地在气室结构之间循环，显著减少势能资源供应。

技术领域

本申请涉及存储领域技术领域，尤其涉及一种分布式压缩空气储能系统及储能方法。

背景技术

随着新能源大规模利用，储能已成为全球能源转型进程中不可或缺的环节。尤其在大规模新能源基地等场景下，更需要大规模、长时、高效、低成本储能技术支撑。在众多储能技术中，普遍认为压缩空气储能系统显然是最具竞争力的大规模电力储能技术路线之一。压缩空气储能技术的技术原理为：在电网用电低谷时段，利用电能驱动压缩机工作，将空气由大气压力压缩到预定高压值并储存于储气罐内；在用电高峰时段，再将压缩的高压空气通过透平做功，驱动发电机发电。

相关压缩空气储能技术可以分为恒压式储能和变压式（或恒容式）储能两类，其中恒压式储能是压缩空气储能电站建设的理想模式。但是，为保证压缩空气储能系统的恒压输出，则需要采用液体静压系统定压，如海水底恒压、地下储库水库恒压等，液体静压系统定压不但对项目所在地的地质条件提出了严格的要求，还极大地增加了系统的建设投资成本，导致运行经济性较差。例如，CN114718684A公开了一种重力液压压缩空气储能系统和方法，其中，因液压竖井所需重力规模巨大导致储能系统的建设投资巨大；此外，储能系统运行时压力液体的体量所需也较大，造成巨大水资源浪费；而储气库也需要较大体积同时容纳压力液体和高压空气，使得建筑投资成本进一步增大，故相关技术中储能系统的工程实用性差、运行经济性较低。

此外，通过上述可知，储气库是压缩空气储能技术的重要组成部分，目前很多方案中均提出采用地下储气库和高压钢罐作为储气库的技术方案；但是建造地下储气库的地质资源稀缺，高压钢罐作为储气库其成本无法满足工程需要。而在地下利用围岩人工隧洞结构作为高压气体存储的储气库方案中，围岩人工隧洞的密封性能以及强度均不能满足高压储气需求，且其环境适应性差，对地质条件有特殊要求，均存在着诸多的局限性，且施工工艺复杂建设成本也较高。现有相关技术中CN207316457U提出了用于大容量高压流体介质储存的预应力混凝土压力容器，其中因钢衬与钢筋混凝土壳体并非一体成型式结构，钢衬与钢筋混凝土壳体之间易形成较大空鼓，预应力混凝土压力容器承压后，其中的钢衬增加了变形开裂的风险。此外该方案中钢衬与钢筋混凝土壳体之间也因膨胀系数不同，将钢衬与钢筋混凝土硬连接造成的压力容器移位形变问题，以及预应力混凝土压力容器运行带来的裂纹和形变的安全隐患问题，其中并未提出解决方案。此外在钢筋混凝土壳体的内表面设置密封薄膜的方案中，包括密封薄膜直接固定在钢筋混凝土壳体的内表面，或密封薄膜直接放置在钢筋混凝土壳体的壳体内。其中密封薄膜直接固定在钢筋混凝土壳体的内表面时需要借助锚固结构；锚固结构的设置破坏了密封薄膜的密封性，提高了密封薄膜的撕裂风险。如果密封薄膜直接放置在钢筋混凝土壳体内，随着大容量高压流体介质的充入和释放，密封薄膜进行自由折叠和受压扩展，由于多次受压折叠受损也不可逆，减少了密封薄膜的使用寿命，增加了压缩空气储能系统的维护保养成本和运行风险。

因此如何提供一种压缩空气储能系统，能够存储百万立方米级乃至以上超大容量气体，且降低压缩空气储能系统的投资成本、提高储能系统的运行经济性和稳定性及安全性是亟需解决的技术问题。

发明内容