一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法与流程

本发明涉及压缩空气储能，特别涉及一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、压缩空气储能(compressed air energy storage，caes)是一种通过压缩空气实现电能存储的低成本和大容量储能技术，可承担电网“削峰填谷”、“电网黑启动”、平抑间歇性可再生能源的波动性等功能。根据处理压缩热、膨胀预热的方式，常见压缩空气储能技术可分为外热源型和绝热型。外热源型中，压缩热被冷却介质带走，膨胀预热采用外部热源，整体效率偏低；绝热型中，压缩热经储热工质回收用来供膨胀机预热使用，整体效率高，应用更多。

3、发电高峰用电低谷时，电网多余的电能无处消纳，压缩空气储能电站可以接收电网电能，使用电动机驱动空气压缩机将环境中空气压缩成高压空气并储存备用；发电低谷用电高峰时，电网需要电能补充，压缩空气储能电站使用储存的高压空气驱动膨胀机，膨胀机驱动发电机发电供电网使用，膨胀机出口的空气排入大气。

4、虽然绝热型压缩空气储能，尤其是以水为储热质的绝热型压缩空气储能得到了较为广泛的工程应用，但仍存在如下一些问题：

5、相比非新型储能方式，压缩空气储能电站单位千瓦造价相对较高；随着装机容量的提升，配套冷却系统规模变大、占地、投资也随之变大，对选址周边冷源要求也随之提升；储能电站发电时，电站内部需同时运行较多用电设备，影响发电效率，降低电站整体收益水平。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法，能够充分利用压缩空气储能电站间歇运行的特点，用时间换空间，通过拉长冷却系统运行时间，降低冷却设备选型尺寸，解决占地、投资和环境要求偏高的问题，同时减少发电时厂用电量，提高电站收益能力。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统。

4、一种压缩空气储能电站错时水冷却系统，包括：冷水罐、冷水泵、空气冷却器、冷水旁路、热水罐、热水泵、空气加热器、冷却循环泵、凉水设备、温水主路和温水旁路；

5、冷水罐出口管道分为两路，第一管路依次连接冷水泵和空气冷却器后，接入热水罐入口，第二管路依次连接冷水泵和冷水旁路后，接入热水罐入口；

6、热水罐出口管道分三路，第三管路依次连接热水泵、空气加热器和温水主路后，接入冷水罐入口；第四管路依次连接热水泵、空气加热器、温水旁路和凉水设备后，接入冷水罐入口，第五管路依次连接冷却循环泵和凉水设备后，接入冷水罐入口。

7、作为本发明第一方面进一步的限定，用于过滤空气的过滤装置与压缩机连接，压缩机与空气冷却器的气体入口连通，空气冷却器的气体出口与高压空气储罐的入口连通。

8、作为本发明第一方面更进一步的限定，高压空气储罐的出口与空气加热器的气体入口连通，空气加热器的气体出口与膨胀机连通。

9、本发明第二方面提供了一种压缩空气储能电站错时水冷却方法。

10、一种压缩空气储能电站错时水冷却方法，利用本发明第一方面所述的压缩空气储能电站错时水冷却系统；

11、针对储能时段，包括：

12、冷水罐、冷水泵、空气冷却器和热水罐参与工作，冷水罐中的常温水经冷水罐出口第一管路，经冷水泵加压，流经空气冷却器，带走压缩机出口高温高压空气的热量，常温水经升温升压变成高压热水，最后进入热水罐储存，以备发电时段使用；

13、针对储能后时段，包括：

14、压缩空气储能电站错时水冷却系统不工作，不消耗电力。

15、作为本发明第二方面进一步的限定，针对发电时段，包括：

16、热水罐、热水泵、空气加热器、第三管路、冷水罐参与工作，热水罐中的热水走热水罐出口第三管路，经热水泵加压，流经空气加热器，使用自身热量加热即将进入膨胀机的常温高压空气；经空气冷却的热水变为温水，最后进入冷水罐储存，此间膨胀机配套辅机工作并消耗电力；

17、针对发电后时段，包括：

18、冷水罐、冷水泵、第二管路、热水罐、冷却循环泵和凉水设备参与工作，冷水罐中的温水走冷水罐出口第二管路，经冷水泵输送转储至热水罐；热水罐中的温水走热水罐出口第五管路，温水经冷却循环泵输送，流经凉水设备充分降温至常温后，最后进入冷水罐储存。

19、本发明第三方面提供了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统。

20、一种压缩空气储能电站错时水冷却系统，包括：冷水罐、冷水泵、空气冷却器、冷水旁路、热水罐、热水泵、空气加热器、凉水主路、凉水设备、温水主路和温水旁路；

21、冷水罐出口管道分为两路，第一管路依次连接冷水泵和空气冷却器后，接入热水罐入口，第二管路依次连接冷水泵和冷水旁路后，接入热水罐入口；

22、热水罐出口管道分三路，第三管路依次连接热水泵、空气加热器和温水主路后，接入冷水罐入口；第四管路依次连接热水泵、空气加热器、温水旁路和凉水设备后，接入冷水罐入口；第五管路依次连接凉水主路和凉水设备后，接入冷水罐入口。

23、作为本发明第三方面进一步的限定，用于过滤空气的过滤装置与压缩机连接，压缩机与空气冷却器的气体入口连通，空气冷却器的气体出口与高压空气储罐的入口连通。

24、作为本发明第三方面更进一步的限定，高压空气储罐的出口与空气加热器的气体入口连通，空气加热器的气体出口与膨胀机连通。

25、本发明第四方面提供了一种压缩空气储能电站错时水冷却方法。

26、一种压缩空气储能电站错时水冷却方法，利用本发明第三方面所述的压缩空气储能电站错时水冷却系统；

27、针对储能时段，包括：

28、冷水罐、冷水泵、空气冷却器和热水罐参与工作，冷水罐中的常温水经冷水罐出口第一管路，经冷水泵加压，流经空气冷却器，带走压缩机出口高温高压空气的热量，常温水经升温升压变成高压热水，最后进入热水罐储存，以备发电时段使用；

29、针对储能后时段，包括：

30、压缩空气储能电站错时水冷却系统不工作，不消耗电力。

31、作为本发明第四方面进一步的限定，针对发电时段，包括：

32、热水罐、热水泵、空气加热器、第三管路、冷水罐参与工作，热水罐中的热水走热水罐出口第三管路，经热水泵加压，流经空气加热器，使用自身热量加热即将进入膨胀机的常温高压空气；经空气冷却的热水变为温水，最后进入冷水罐储存，此间膨胀机配套辅机工作并消耗电力；

33、针对发电后时段，包括：

34、冷水罐、冷水泵、第二管路、热水罐、热水泵、凉水主路和凉水设备参与工作，冷水罐中的温水走冷水罐出口第二管路，经冷水泵输送转储至热水罐；热水罐中的温水走热水罐出口第五管路，温水经热水泵输送，流经凉水主路和凉水设备充分降温至常温后，最后进入冷水罐储存。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、1、本发明创新性的提出了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法，能够充分利用压缩空气储能电站间歇运行的特点，用时间换空间，通过拉长冷却系统运行时间，降低冷却设备选型尺寸，解决占地、投资和环境要求偏高的问题，同时减少发电时厂用电量，提高电站收益能力。

37、2、本发明创新性的提出了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法，冷却系统在发电时段不再耗电，原先的耗电量平摊至发电后时段，因为发电时段电费高于发电后时段，电站整体用电费用将降低，此外因为冷却系统运行时间更长，完成同样的冷却量，冷却设备可以选型更小、设备投资更低。

38、3、本发明创新性的提出了一种压缩空气储能电站错时水冷却系统及方法，冷却系统运行于发电后时段，可以降低整体用电费用，从而降低了运行成本；较小的冷却设备占地面积更小，对外界冷源的要求更低。

39、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。