本發明屬(shu)于儲(chu)能，特別涉及到一(yi)種液(ye)力平衡式(shi)等溫循環儲(chu)能發電系統。

背景技術：

1、在全(quan)球(qiu)能(neng)(neng)源(yuan)結(jie)構向(xiang)清潔、可(ke)再生(sheng)方(fang)向(xiang)轉型的大背(bei)景下，儲能(neng)(neng)+備份系(xi)統的重要性愈發凸顯(xian)。隨著可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)如(ru)光伏、風電的大規(gui)模部署，其固有的不穩定性和(he)(he)不確定性問(wen)題(ti)也日益突(tu)出。這些問(wen)題(ti)不僅影響了能(neng)(neng)源(yuan)供應(ying)的連(lian)續性和(he)(he)穩定性，也對電網的安(an)全(quan)運(yun)行帶來了挑戰。

2、儲能(neng)(neng)+備份系統(tong)作為解決這一(yi)問題的關鍵手(shou)段，其重(zhong)要(yao)性(xing)不言而喻。首先，儲能(neng)(neng)系統(tong)能(neng)(neng)夠有效(xiao)儲存可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源產(chan)生(sheng)的多(duo)余和不穩定的能(neng)(neng)量，并在需要(yao)時釋放，從(cong)而平衡能(neng)(neng)源供(gong)需，提(ti)高能(neng)(neng)源利(li)用(yong)(yong)效(xiao)率。其次，備用(yong)(yong)能(neng)(neng)源系統(tong)能(neng)(neng)夠在可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源供(gong)應(ying)不足或(huo)中斷時，提(ti)供(gong)穩定的能(neng)(neng)源支(zhi)持，確保能(neng)(neng)源供(gong)應(ying)的連(lian)續性(xing)。這種組合策略不僅(jin)能(neng)(neng)夠有效(xiao)應(ying)對可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源的不穩定性(xing)和不確定性(xing)問題，還能(neng)(neng)夠為能(neng)(neng)源結構(gou)的轉型提(ti)供(gong)有力支(zhi)撐。

技術實現思路

1、本發明提(ti)供一(yi)種(zhong)液(ye)力平衡式(shi)等(deng)溫(wen)循(xun)環儲能(neng)(neng)(neng)發電系(xi)統，結(jie)合(he)了(le)(le)等(deng)溫(wen)壓縮、等(deng)溫(wen)膨脹、等(deng)溫(wen)逆流換(huan)熱(re)和等(deng)壓儲能(neng)(neng)(neng)等(deng)4個技術(shu)，實(shi)(shi)現儲能(neng)(neng)(neng)系(xi)統和備(bei)用能(neng)(neng)(neng)源系(xi)統有機(ji)結(jie)合(he)，形成(cheng)了(le)(le)一(yi)種(zhong)全新(xin)的(de)能(neng)(neng)(neng)源供應(ying)模式(shi)。這種(zhong)模式(shi)不僅能(neng)(neng)(neng)夠(gou)應(ying)對(dui)可再(zai)生能(neng)(neng)(neng)源的(de)不穩定性(xing)和不確定性(xing)問(wen)題，還能(neng)(neng)(neng)夠(gou)根據實(shi)(shi)際需求靈活(huo)調整能(neng)(neng)(neng)源供應(ying)策略，實(shi)(shi)現能(neng)(neng)(neng)源的(de)高效利(li)用和優(you)化(hua)配置。

2、具(ju)體描述(shu)如(ru)下：一種液(ye)力(li)(li)平衡式等(deng)(deng)溫(wen)(wen)循環(huan)儲(chu)能(neng)發電(dian)系(xi)(xi)統(tong)，包括等(deng)(deng)溫(wen)(wen)壓(ya)縮系(xi)(xi)統(tong)、等(deng)(deng)溫(wen)(wen)膨(peng)脹系(xi)(xi)統(tong)、逆(ni)流換熱器(qi)、壓(ya)縮空氣儲(chu)罐、蓄(xu)水池、液(ye)力(li)(li)發電(dian)機、加壓(ya)泵、控(kong)制(zhi)裝(zhuang)置、循環(huan)工質以(yi)及他們之間(jian)的連接管道；

3、所述(shu)等(deng)溫(wen)壓縮(suo)(suo)系統(tong)的工(gong)質進(jin)口直接與大氣相連，等(deng)溫(wen)壓縮(suo)(suo)系統(tong)的工(gong)質出口與壓縮(suo)(suo)空氣儲罐和逆流換熱器(qi)的工(gong)質通道進(jin)口連通；

4、所(suo)述液力(li)發電機(ji)和加壓泵并聯在(zai)壓縮空氣儲(chu)罐(guan)與(yu)蓄水池(chi)之間；

5、所(suo)述壓縮(suo)空氣(qi)(qi)儲(chu)罐(guan)通(tong)過管(guan)道(dao)(dao)與(yu)逆流(liu)換(huan)(huan)熱器(qi)(qi)的工質(zhi)通(tong)道(dao)(dao)進(jin)(jin)口(kou)(kou)(kou)連(lian)通(tong)，逆流(liu)換(huan)(huan)熱器(qi)(qi)的工質(zhi)通(tong)道(dao)(dao)的出口(kou)(kou)(kou)與(yu)等(deng)溫膨脹(zhang)系統(tong)的工質(zhi)進(jin)(jin)口(kou)(kou)(kou)連(lian)通(tong)；等(deng)溫膨脹(zhang)系統(tong)的尾氣(qi)(qi)出口(kou)(kou)(kou)與(yu)逆流(liu)換(huan)(huan)熱器(qi)(qi)的尾氣(qi)(qi)通(tong)道(dao)(dao)進(jin)(jin)口(kou)(kou)(kou)連(lian)通(tong)，逆流(liu)換(huan)(huan)熱器(qi)(qi)的尾氣(qi)(qi)通(tong)道(dao)(dao)出口(kou)(kou)(kou)與(yu)環境(jing)連(lian)通(tong)。

6、進一步地，所(suo)述(shu)等(deng)溫(wen)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)系(xi)統(tong)包括多級(ji)(ji)等(deng)溫(wen)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)、多個冷卻器以及它們之(zhi)(zhi)間的壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)工(gong)(gong)質管(guan)路；多級(ji)(ji)等(deng)溫(wen)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)之(zhi)(zhi)間同軸串接在(zai)一起；所(suo)述(shu)冷卻器安裝于每兩級(ji)(ji)等(deng)溫(wen)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)之(zhi)(zhi)間的壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)工(gong)(gong)質管(guan)路上。

7、進一步地，所述等(deng)溫(wen)(wen)膨(peng)(peng)脹系統包括多級等(deng)溫(wen)(wen)膨(peng)(peng)脹機、多個燃(ran)燒(shao)(shao)室(shi)以及壓縮工質管路；多級溫(wen)(wen)膨(peng)(peng)脹機之(zhi)間(jian)同(tong)軸串接在一起；所述燃(ran)燒(shao)(shao)室(shi)安裝于(yu)每兩(liang)級等(deng)溫(wen)(wen)膨(peng)(peng)脹機之(zhi)間(jian)的膨(peng)(peng)脹工質管路上或逆(ni)流(liu)換熱器與首級等(deng)溫(wen)(wen)膨(peng)(peng)脹機之(zhi)間(jian)的工質管路上。

8、進(jin)(jin)一步(bu)地，所述冷卻器為(wei)水冷卻塔或者(zhe)風冷冷卻器，冷卻器的(de)空氣介質通道的(de)進(jin)(jin)/出口(kou)分(fen)別連接(jie)到(dao)上(shang)一級(ji)等溫壓(ya)縮機的(de)工質出口(kou)/下(xia)一級(ji)等溫壓(ya)縮機的(de)工質進(jin)(jin)口(kou)。

9、進一(yi)步地，所述等溫壓縮(suo)機為(wei)離心式(shi)或軸流(liu)式(shi)類型且由(you)多級等溫壓縮(suo)機串(chuan)接組成。

10、進(jin)一步地，所述等溫(wen)膨(peng)脹(zhang)機(ji)為透平式類型(xing)且由多級(ji)膨(peng)脹(zhang)機(ji)串接(jie)組成。

11、進一步地，所述(shu)燃(ran)燒室(shi)中的燃(ran)料是煤氣(qi)(qi)、天然氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)、液體燃(ran)料等。

12、如上所述(shu)發(fa)電系統(tong)，由于將等溫(wen)壓(ya)縮(suo)機分(fen)為(wei)(wei)多級，且(qie)每級壓(ya)縮(suo)的(de)溫(wen)度(du)上升(sheng)被(bei)限制(zhi)在(zai)較小(xiao)溫(wen)差值，再(zai)加(jia)上每次壓(ya)縮(suo)之(zhi)后(hou)，利用(yong)冷卻器將被(bei)壓(ya)縮(suo)的(de)工(gong)(gong)質溫(wen)度(du)降下來(lai)，這(zhe)(zhe)就近(jin)似(si)(si)實現(xian)了“等溫(wen)壓(ya)縮(suo)”的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)；采用(yong)類似(si)(si)的(de)方法(fa)，實現(xian)了工(gong)(gong)質在(zai)膨脹(zhang)(zhang)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中的(de)近(jin)似(si)(si)“等溫(wen)膨脹(zhang)(zhang)”過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。這(zhe)(zhe)就使整個(ge)熱(re)(re)力過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)成(cheng)為(wei)(wei)比較接近(jin)于“卡諾循環”的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，因此，可以獲得比較高的(de)系統(tong)熱(re)(re)效率(lv)。

13、通過(guo)采用(yong)多級膨(peng)(peng)脹(zhang)伴隨多級加熱的(de)(de)方法(fa)，與(yu)單級膨(peng)(peng)脹(zhang)或少數幾(ji)級膨(peng)(peng)脹(zhang)過(guo)程(cheng)(cheng)相比(bi)，工質(zhi)在整個膨(peng)(peng)脹(zhang)過(guo)程(cheng)(cheng)中均可以保持(chi)在較(jiao)(jiao)高(gao)溫(wen)(wen)度(du)以及較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)平(ping)均溫(wen)(wen)度(du)。根據卡諾(nuo)循環原理，該(gai)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)高(gao)，熱力(li)系統(tong)的(de)(de)效率(lv)越(yue)高(gao)。同理，通過(guo)多級壓(ya)縮和散熱冷卻，使壓(ya)縮過(guo)程(cheng)(cheng)，保持(chi)在較(jiao)(jiao)低的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)，實現(xian)近似的(de)(de)“等溫(wen)(wen)壓(ya)縮”，這(zhe)同樣提升(sheng)了(le)熱力(li)系統(tong)的(de)(de)效率(lv)。通過(guo)比(bi)較(jiao)(jiao)理論循環的(de)(de)最(zui)高(gao)效率(lv)，可以了(le)解本發明的(de)(de)效率(lv)提升(sheng)的(de)(de)潛力(li)。

14、通(tong)過逆(ni)流(liu)換熱器的設計來回收等溫膨脹最(zui)后排出的高(gao)溫尾氣的熱量，并將其用于壓(ya)縮空氣的等壓(ya)預熱，可以顯著提高(gao)能源(yuan)利(li)用率(lv)。

15、在應對可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)不(bu)穩定(ding)性和(he)不(bu)確(que)定(ding)性這一(yi)(yi)重大挑戰時，本發明通過儲能(neng)(neng)與備(bei)份(fen)(fen)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)系統的(de)組(zu)合策略的(de)創新(xin)方案；通過儲能(neng)(neng)系統，能(neng)(neng)夠有效地儲存可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)產生的(de)多余和(he)不(bu)穩定(ding)能(neng)(neng)量(liang)，并在需要時精準釋放(fang)，以此平衡(heng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)需，顯著提(ti)高能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)利(li)用(yong)效率。這一(yi)(yi)機制(zhi)使得(de)整個能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)系統能(neng)(neng)夠持續(xu)穩定(ding)地運轉，不(bu)再受制(zhi)于發電(dian)與用(yong)電(dian)之間的(de)波(bo)動。通過備(bei)份(fen)(fen)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)系統能(neng)(neng)夠在用(yong)電(dian)緊缺(que)的(de)緊急情況下，可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)應不(bu)足或中(zhong)斷，又(you)沒有足夠的(de)儲存能(neng)(neng)量(liang)可用(yong)時，提(ti)供(gong)穩定(ding)的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)支(zhi)持，確(que)保能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)應的(de)連續(xu)性。

16、本(ben)發明在(zai)新(xin)能(neng)(neng)源發電(dian)領域，特別是光伏和(he)風力發電(dian)中(zhong)，顯著(zhu)提升了(le)(le)電(dian)網穩定性(xing)和(he)可靠(kao)性(xing)，通過儲能(neng)(neng)發電(dian)機實現削峰填谷(gu)、平滑(hua)負荷，并具備快速(su)響應(ying)能(neng)(neng)力。其(qi)開式循環(huan)設計利(li)用空(kong)氣作為工質，降低了(le)(le)對(dui)精(jing)度(du)和(he)成本(ben)的(de)(de)要求，同時在(zai)效率、穩定性(xing)、靈活性(xing)和(he)經濟性(xing)上均表現出顯著(zhu)優勢，為新(xin)能(neng)(neng)源發電(dian)提供了(le)(le)高(gao)效、可靠(kao)的(de)(de)解(jie)決方(fang)案(an)。

技術特征：

1.一種(zhong)液(ye)力平衡式(shi)等溫(wen)循(xun)環(huan)儲(chu)能發(fa)電系統，其特征(zheng)在(zai)于，包括等溫(wen)壓(ya)縮系統、等溫(wen)膨脹系統、逆(ni)流換熱器、壓(ya)縮空氣儲(chu)罐、蓄水池、液(ye)力發(fa)電機、加壓(ya)泵(beng)、控制裝置(zhi)、循(xun)環(huan)工質以及他們之(zhi)間(jian)的連接管道；

2.?如權利要(yao)求?1所(suo)述的一種液力平(ping)衡式等溫(wen)(wen)(wen)循環儲能(neng)發電系(xi)統(tong)，其特征在于，所(suo)述等溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)系(xi)統(tong)包(bao)括(kuo)多(duo)級(ji)等溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)、多(duo)個冷(leng)(leng)卻器(qi)以及(ji)它們(men)之間(jian)的壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)工質管路；多(duo)級(ji)等溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)之間(jian)同軸串接在一起；所(suo)述冷(leng)(leng)卻器(qi)安裝于每(mei)兩(liang)級(ji)等溫(wen)(wen)(wen)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)之間(jian)的壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)工質管路上。

3.?如權利要求?1所(suo)述的一種(zhong)液力(li)平衡式等(deng)溫(wen)(wen)(wen)循環儲能發電系統(tong)，其特(te)征在于(yu)，所(suo)述等(deng)溫(wen)(wen)(wen)膨(peng)脹系統(tong)包括多(duo)級等(deng)溫(wen)(wen)(wen)膨(peng)脹機、多(duo)個燃燒室(shi)以及壓縮工質(zhi)管路(lu)；多(duo)級溫(wen)(wen)(wen)膨(peng)脹機之(zhi)間(jian)同軸(zhou)串接(jie)在一起(qi)；所(suo)述燃燒室(shi)安裝于(yu)每兩(liang)級等(deng)溫(wen)(wen)(wen)膨(peng)脹機之(zhi)間(jian)的膨(peng)脹工質(zhi)管路(lu)上(shang)或(huo)逆流(liu)換(huan)熱器與首級等(deng)溫(wen)(wen)(wen)膨(peng)脹機之(zhi)間(jian)的工質(zhi)管路(lu)上(shang)。

4.?如權利要求?2所述的(de)一(yi)種(zhong)液力平衡(heng)式等溫循環(huan)儲能發電系統，其特征在于，所述冷卻器為水冷卻塔或(huo)者(zhe)風冷冷卻器，冷卻器的(de)空氣介質(zhi)通道的(de)進/出口分別連(lian)接到上一(yi)級等溫壓縮機的(de)工(gong)質(zhi)出口/下一(yi)級等溫壓縮機的(de)工(gong)質(zhi)進口。

5.?如權利(li)要(yao)求?2所(suo)(suo)述的一種(zhong)液力平衡式等(deng)溫循(xun)環儲能發電(dian)系統，其特征在(zai)于，所(suo)(suo)述等(deng)溫壓(ya)縮機(ji)(ji)為(wei)離心式或軸(zhou)流(liu)式類型且由(you)多級(ji)等(deng)溫壓(ya)縮機(ji)(ji)同軸(zhou)串(chuan)接組成。

6.?如權利要(yao)求?3所述的一種(zhong)液力平衡式等(deng)溫循環(huan)儲能發電(dian)系統，其特征在于，所述等(deng)溫膨脹機為透平式類型且由多級膨脹機同軸串接組成。

7.如權利要求3所述(shu)的一種液(ye)力平衡(heng)式等溫循環儲能(neng)發電系統，其特(te)征(zheng)在于，所述(shu)燃(ran)燒室中的燃(ran)料是煤氣(qi)、天然氣(qi)、氫(qing)氣(qi)或液(ye)體燃(ran)料。

技術總結
一種液力平衡式等溫循環儲能發電系統，包括等溫壓縮系統、等溫膨脹系統、逆流換熱器、壓縮空氣儲罐、蓄水池、液力發電機、加壓泵、控制裝置、循環工質以及他們之間的連接管道；所述等溫壓縮系統的工質進口直接與大氣相連，等溫壓縮系統的工質出口與壓縮空氣儲罐連通；所述液力發電機和加壓泵并聯在壓縮空氣儲罐與蓄水池之間；所述壓縮空氣儲罐通過管道與逆流換熱器的工質通道一端連通，逆流換熱器的工質通道的另一端與等溫膨脹系統的工質進口連通；等溫膨脹系統的尾氣出口與逆流換熱器的尾氣通道進口連通，逆流換熱器的尾氣通道出口與空氣連通。該設計旨在通過多級壓縮和膨脹過程，結合儲能和備用系統的組合策略，解決可再生能源的不穩定性和不確定性問題，實現儲能發電的一體化。

技術研發人員：祝長宇,丁式平,祝帝文
受保護的技術使用者：北京中熱能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19