一种恒定高压运行的压缩空气储能装置及方法与流程

本发明涉及空气压缩储存的，具体是一种恒定高压运行的压缩空气储能装置及方法。

背景技术：

1、目前在压缩空气储能模型中，主要为蓄热式压缩空气储能(ts-caes)、等温压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能、水下压缩空气储能、湿空气透平压缩空气储能以及caes耦合系统等多种新型caes系统。

2、要建设大规模的压气式储能电站需要建设大型的储气室，由于储气室既需要能够承受高内压且有很好的气密性。因此选址条件苛刻，受地理条件约束，压缩空气系统需要特殊的地理条件来作为大型储气室，如高气密性的岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，这一限制是影响这项技术推广的重要因素之一。

3、通常caes系统为定容储气，储能过程中储气室内的压力不断升高；释能过程中储气室内的压力不断降低。目前，多采用节流阀节流的方式稳定压缩机出口压力和膨胀机入口压力，即定压运行方式。该方式使压缩机和膨胀机在接近恒定压力条件下运行，但节流阀会产生节流损失，大大降低系统效率，传统的压缩空气储气方式转化效率较低也是限制该项技术发展的重要因素；

4、针对上述的技术缺陷，现提出一种恒定高压运行的压缩空气储能装置及方法解决方案。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种恒定高压运行的压缩空气储能装置，包括：

3、储气组件，所述储气组件设置于地下，所述储气组件用于对水库排水与补水进行气压补偿；

4、压缩空气储能控制系统，所述压缩空气储能控制系统设置于地下，所述压缩空气储能控制系统与所述储气组件连接并对大自然的气体或者水库工作中产生的气体进行收集储备并利用；

5、压缩空气释能控制系统，所述压缩空气释能控制系统设置于地下，所述压缩空气释能控制系统连接所述压缩空气储能控制系统并对收集的气体能量进行排放以促进水库的排水或补水；

6、调节系统，所述调节系统连接所述压缩空气储能控制系统与所述压缩空气释能控制系统并对储存的气体排放进行控制，保证水库的排水或者补水处于安全状态。

7、进一步的，所述储气组件包括地下恒压水下气囊储气室、连通隧洞与检修闸门，所述地下恒压水下气囊储气室设置于地下用于对多余的气体进行收集回收利用，所述连通隧洞连接所述地下恒压水下气囊储气室与所述检修闸门，所述检修闸门用于进入所述连通隧洞并对所述地下恒压水下气囊储气室进行故障维修。

8、进一步的，所述压缩空气储能控制系统包括电动机、压缩机以及储能气囊，所述储能气囊设置于所述地下恒压水下气囊储气室内，所述电动机连接所述压缩机，所述压缩机与所述储能气囊连接并进行充气储能；

9、所述压缩空气释能控制系统包括涡轮机与发电机，所述发电机与所述涡轮机连接，所述涡轮机与所述储气气囊连接，在进行释能时通过发电机带动所述涡轮机运转进行气体释放并补充气压进行水库的排水或者补水。

10、进一步的，所述调节系统包括：

11、plc：用于监控和控制整个储能装置的运行，包括压缩空气的压缩、储存和释放过程；

12、传感器：用于实时监测压缩空气气压、温度、流量参数，并将数据反馈给控制系统进行分析和调节；

13、压缩机控制：调节和控制压缩机的运行，以确保压缩空气达到设定的高压状态；

14、压缩机负载调节：根据系统负荷的需求，调整压缩机的负载，以实现能量高效利用；

15、储气库压力控制：监测和调节储气库内部的压力，确保在需要时可以释放储存的压缩空气；

16、储气库温度控制：保持储气库内部温度适宜，以确保存储的空气质量并提高释放能量的效率；

17、涡轮机控制：控制涡轮机的输出转速，以调节发电机的电力输出；

18、热能交换控制：控制释放压缩空气时的热能交换过程，提高能量转换的效率；

19、故障检测系统：监测装置运行过程中的异常情况，并提供警报或自动停机保护；

20、安全系统：确保设备和操作人员的安全，包括压力保护、温度保护。

21、远程监控系统：允许操作人员远程监控储能装置的运行状态和性能参数；

22、数据采集与分析系统：收集、存储和分析装置运行数据，提供运行数据报告和性能优化建议。

23、进一步的，所述数据采集与分析系统包括：

24、传感器数据采集：实时采集压缩空气储能装置各部件的运行参数，包括压力、温度、流量、电流；

25、数据存储：将采集到的数据存储在数据库中，以便后续分析和查询；

26、实时监测：监测设备运行状态，及时发现存在的问题或异常情况；

27、事件记录：记录关键事件和操作，方便后续回溯分析。

28、进一步的，所述故障检测系统包括：

29、传感器监测：通过传感器实时监测压缩空气储能装置的运行参数，包括压力、温度、流量、振动；

30、异常识别：利用监测到的数据进行比对分析，识别存在的异常情况，包括压力异常、温度异常、振动异常；

31、故障诊断：通过监测数据和事先设定的故障诊断算法，识别设备存在的故障类型和位置；

32、实时报警：一旦监测到异常状况，系统自动发出警报或提示，通知操作人员或管理人员注意相关问题；

33、远程通知：系统通过远程通讯手段将异常信息及时传输至远程监控中心，以便远程人员进行处理；

34、自动停机：在发现严重故障或安全隐患时，故障检测系统可启动自动停机程序，以避免进一步损坏设备或造成安全事故；

35、安全应急措施：针对特定故障类型，系统会触发相应的紧急处理措施，包括释放压缩空气，降低系统压力。

36、进一步的，所述远程监控系统包括：

37、远程数据采集：通过网络连接，实时获取储能装置各部件的运行参数，包括压力、温度、流量、电流；

38、远程控制：允许远程操作人员对储能装置进行一定程度的控制和调节，包括启动/停止设备、调整参数；

39、异常监测：监测系统运行状态，发现异常情况并实时报警，通知远程操作人员或管理人员；

40、实时通知：通过手机或者电子邮件，远程监控系统向指定人员发送实时警报和通知；

41、远程故障诊断：支持远程专家对设备故障进行诊断，减少故障排除的时间，提高故障处理效率；

42、远程维护：通过远程监控系统进行部分设备的诊断和维护，避免现场维护人员频繁出入现场；

43、远程数据分析：支持将实时采集的数据进行分析，生成报告并提供远程操作人员参考；

44、远程数据查询：允许远程操作人员查询历史数据，了解装置运行情况，作为决策和优化的依据。

45、根据本发明的另一个方面提供一种恒定高压运行的压缩空气储能方法，应用于上述所述的恒定高压运行的压缩空气储能装置，包括：

46、步骤一：压缩空气阶段，电力或其他形式的能量用来驱动压缩机将空气压缩至高压状态，此过程将电能转化为压缩空气的潜在能量；

47、步骤二：空气储存阶段，压缩好的空气通过管道输送至储气罐或地下储气库进行存储，并保持在高压状态；

48、步骤三：释放能量阶段，当需要释放能量时，存储的高压空气经过膨胀机或涡轮机进行膨胀释放，驱动发电机产生电能。

49、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

50、1、本发明一种恒定高压运行的压缩空气储能装置中，通过储气组件用于对水库排水与补水进行气压补偿；压缩空气储能控制系统设置于地下，压缩空气储能控制系统与储气组件连接并对大自然的气体或者水库工作中产生的气体进行收集储备并利用；压缩空气释能控制系统，压缩空气释能控制系统设置于地下，压缩空气释能控制系统连接压缩空气储能控制系统并对收集的气体能量进行排放以促进水库的排水或补水；调节系统，调节系统连接压缩空气储能控制系统与压缩空气释能控制系统并对储存的气体排放进行控制，保证水库的排水或者补水处于安全状态，具有对水库排水与补水进行气压补偿的效果；

51、2、本发明一种恒定高压运行的压缩空气储能装置中，通过实时采集压缩空气储能装置各部件的运行参数，包括压力、温度、流量、电流；数据存储：将采集到的数据存储在数据库中，以便后续分析和查询；实时监测：监测设备运行状态，及时发现存在的问题或异常情况；事件记录：记录关键事件和操作，方便后续回溯分析，具有对系统工作全流程把控并监督实时调节方案的效果。