压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法与流程

本发明涉及物理储能，具体涉及一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法。

背景技术：

1、在新能源基地大规模长时储能场景下，抽水蓄能、压缩空气储能和熔盐储能都是非常有竞争力的候选路线，目前来看，压缩空气储能的装机比例上升明显，未来市场较为广阔，是该应用场景环境约束下比较具备潜力的技术路线之一；目前压缩空气储能技术在投资成本和系统效率方面还有一定优化提升空间，现有技术商业运行压缩空气储能系统效率仅为60%左右，其中压缩热部分舍弃是一项可观的能量损失；同时压缩空气释能过程，通过空气透平运行温度只有290℃左右，导致运行效率不高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法，该结构及方法通过耦合高温空气蓄热和电热熔盐储热系统进行补热，降低了压缩空气的存储需求，大幅提升灵活性，采用耦合熔盐储能后投资成本显著降低。

2、上述的目的通过以下的技术方案实现：

3、一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法，该方法其组成包括：空气压缩系统，所述的空气压缩系统通过管路与压缩热回收换热器连接，所述的压缩热回收换热器分别与低温熔盐罐、中低温压缩热换热器、电加热熔盐系统连接，所述的低温熔盐罐与压缩空气高温补热换热器连接，所述的压缩空气高温补热换热器分别与空气透平发电系统、高温熔盐罐、中低温补热换热器连接，所述的中低温压缩热换热器通过中低温蓄热器与所述的中低温补热换热器连接，所述的中低温压缩热换热器、所述的中低温补热换热器分别与压缩空气存储系统连接；

4、所述的电加热熔盐系统、所述的空气透平发电系统分别与功率调整系统连接，所述的功率调整系统与待调整电网连接；

5、所述的压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法，该方法包括如下步骤：

6、（1）首先是待调整电网需要下调节时，调节系统进入储能阶段，通过功率调整系统分配后，一部分电量由空气压缩系统消纳，用于压缩产生高压高温空气，高温高压空气经过压缩热回收换热器将高温段热量传递给来自于低温熔盐罐的低温熔盐，将其加热至中高温后利用电加热熔盐系统进一步将温度提升至高温后送入高温熔盐罐存储，电加热熔盐系统的电量来自于功率调整系统分配后的另一部分电量；

7、高温高压空气经过压缩热回收换热器换热后送入中低温压缩热换热器进一步换热成常温高压压缩空气后送入压缩空气存储系统存储，待调整电网需要下调节的所有电量全部消纳后该阶段的储能过程结束；

8、（2）待调整电网需要上调节时，调节系统进入释能阶段，通过功率调整系统发出释能调度指令，压缩空气存储系统的常温高压空气先后经过中低温补热换热器和压缩空气高温补热换热器补热成为高温高压压缩空气，中低温补热换热器的热介质来自于中低温蓄热器，压缩空气高温补热换热器的热介质来自于高温熔盐罐，加热后的高温高压空气进入空气透平发电系统做功发电，电量通过功率调整系统送入待调整电网对其进行调节，待完成调节后释能过程结束。

9、有益效果

10、1.本发明提出一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法，该结构及方法通过耦合高温空气蓄热和电热熔盐储热系统进行补热，空气透平运行温度提升至600度可以显著减少空气流量，进而降低储气室投资，熔盐储能的纳入，通过新能源弃电、谷电，开展电加热储能，也是对压缩空气储能形式的补充，进一步降低了压缩空气的存储需求，并且大幅提升灵活性，该技术方案能够减小压缩空气储能的建设投资，尤其在没有盐穴的环境，人工储气洞穴建设成本较高，耦合熔盐储能后投资成本可以显著降低。

11、2.本发明对电量的调节是通过储热和储气两种模式耦合进行，极大的降低了储气容器的需求，降低了系统投资，与常规压缩空气储能技术相比，该技术具有更低的成本，且储能效率相当。

12、3.本发明的一部分储能容量由熔盐储能提供，作为压缩空气的补热进入系统，与常规熔盐储热发电项目来说，本申请的储能效率与压缩空气储能技术相当，远高于常规熔盐储热技术。

13、4.本发明通过电加热熔盐系统作为补热系统，电加热熔盐可以是直接电加热熔盐也可以采用热泵加热熔盐，使效率进一步提升。

14、5.本发明采用电加热后，系统响应速率大幅提升，远高于常规压缩空气储能技术。

技术特征：

1.一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法，该方法其组成包括：空气压缩系统，其特征是：所述的空气压缩系统通过管路与压缩热回收换热器连接，所述的压缩热回收换热器分别与低温熔盐罐、中低温压缩热换热器、电加热熔盐系统连接，所述的低温熔盐罐与压缩空气高温补热换热器连接，所述的压缩空气高温补热换热器分别与空气透平发电系统、高温熔盐罐、中低温补热换热器连接，所述的中低温压缩热换热器通过中低温蓄热器与所述的中低温补热换热器连接，所述的中低温压缩热换热器、所述的中低温补热换热器分别与压缩空气存储系统连接；

技术总结
一种压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统及方法。现有压缩空气储能系统效率为60%左右，压缩空气释能过程，通过空气透平运行温度只有290℃左右，导致运行效率不高。本发明的方法其组成包括：空气压缩系统（1），空气压缩系统通过管路与压缩热回收换热器（6）连接，压缩热回收换热器分别与低温熔盐罐（3）、中低温压缩热换热器（8）、电加热熔盐系统（5）连接，低温熔盐罐与压缩空气高温补热换热器（7）连接，压缩空气高温补热换热器分别与空气透平发电系统（2）、高温熔盐罐（4）、中低温补热换热器（9）连接，中低温压缩热换热器通过中低温蓄热器（10）与中低温补热换热器连接。本发明用于压缩空气储能耦合熔盐储热调节系统调节。

技术研发人员：张涛,席长宁
受保护的技术使用者：西安沣东华能热力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16