【技术实现步骤摘要】
本申请涉及储能，尤其涉及一种气体压缩储能装置。
技术介绍
1、压缩气体储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，通过压缩机将常压气体压缩至高压并储存的方式来存储多余电力，在需要用电时将高压气体释放并膨胀做功发电。压缩气体储能主要有压缩空气储能和压缩二氧化碳储能方式。
2、压缩气体储能装置中需要配置大容积的储气库以存储气体。压缩空气储能采用高压储气，储气库往往需要采用地下洞穴，以满足容积和承压要求；压缩二氧化碳储能采用常压储气，储气库容积极其巨大，相应地需要极大的占地面积。这些问题限制了压缩气体储能的大规模推广。
3、液化空气或液化二氧化碳可以解决储气问题，但是，液态空气温度达-190℃以下，液化过程的不可逆损失大，储冷难度大，导致储能效率低，而液态二氧化碳只存在于0.52mpa/-56℃至7.4mpa/31℃的参数范围，基本均为低温范围，储冷难度大，储能所需的压比范围较小，储能容量受限，且二氧化碳成本较高，增加用量将导致初始投资和运维成本过高。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种气体压缩储能装置，其中以热蒸汽作为储能工质，通过热蒸汽压缩将电能转化为热能和压力能，通过热蒸汽膨胀再将热能和压力能转化为电能，热蒸汽可以在保持恒定压力状态下相变成液态水，热能可通过储热介质以及热水本身进行储存，不需要大容积的储气库，摆脱地下空间资源需求或大量的用地需求。同时保压组件的设置，使得气体
2、为达到上述目的，本申请提出的一种气体压缩储能装置，包括
3、第一储能子系统；其包括分别用于存储不同压力的热水且相互连通的低压水罐和高压水罐，以及分别与所述低压水罐和所述高压水罐连接的第一透平组件和储热体组件；其中所述第一透平组件在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功；所述储热体组件在所述第一透平组件的不同工况下，用于在保持恒定压力状态下气化热水生成热蒸汽或热蒸汽保持恒定压力状态下液化热蒸汽生成热水；以及
4、保压组件，其在所述第一透平组件的不同工况下，用于向所述低压水罐或所述高压水罐内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。
5、在一些实施例中，储热体组件包括中低温储热体和高温储热体；其中所述低温储热体分别与所述第一透平组件和所述低压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述低压水罐中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；所述高温储热体分别与所述第一透平组件和所述高压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述高压水罐中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
6、在一些实施例中，所述第一储能子系统还包括分别与所述第一透平组件和所述储热体组件连接的第一换热储热组件，其位于所述中低温储热体和所述高温储热体之间并与所述第一透平组件换热连接，在所述第一透平组件的不同工况下，向所述第一透平组件中的热蒸汽释热或储热。
7、在一些实施例中，所述保压组件包括第二储能子系统和第三储能子系统；其中第二储能子系统在不同工况中生成压缩空气充入所述低压水罐，或将所述低压水罐中的压缩空气抽出进行膨胀做功；所述第三储能子系统在不同工况中生成压缩工质气充入所述高压水罐，或将所述高压水罐中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
8、在一些实施例中，所述第一透平组件包括第一压缩机和第一膨胀机，所述第一压缩机实现热蒸汽压缩；所述第一膨胀机用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。
9、在一些实施例中，所述第一换热储热组件包括第一热回收器、第一热罐、第一复热器和第一冷罐组成的储热介质循环回路，其中储热介质在所述第一热回收器内回收所述第一压缩机出口的热蒸汽的热量，并将回收的热量在所述第一复热器中用于加热进入所述第一膨胀机的热蒸汽；所述第一冷罐和所述第一热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
10、在一些实施例中，所述第二储能子系统包括第二透平组件，其与所述低压水罐连接，包括第二压缩机和第二膨胀机，其中所述第二压缩机实现空气压缩；所述第二膨胀机用于压缩空气膨胀并发电做功。
11、在一些实施例中，所述第三储能子系统包括第三透平组件、第二换热储热组件和高压储罐；其中所述第三透平组件在不同工况中实现工质气压缩和利用工质气膨胀发电做功；所述第二换热储热组件在不同工况下，用于向所述第三透平组件中的工质气释热或储热；所述高压储罐与所述第三透平组件连接，用于储存工质气。
12、在一些实施例中，所述第三透平组件包括第三压缩机和第三膨胀机，其中所述第三压缩机实现工质气压缩；所述第三膨胀机用于压缩工质气膨胀并发电做功。
13、在一些实施例中，所述第二换热储热组件包括第二热回收器、第二热罐、第二复热器和第二冷罐组成的储热介质循环回路；储热介质在所述第二热回收器内回收所述第三压缩机输出的工质气热量；并在所述第二复热器内将热量传递给进入第三膨胀机的工质气；所述第二冷罐和所述第二热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
14、在一些实施例中，所述工质气包括二氧化碳和氮气，当工质气为二氧化碳时，所述第三储能子系统还包括相变组件，其与所述第三透平组件连接，在所述第三透平组件的不同工况下，用于液化气体二氧化碳或气化液体二氧化碳。
15、本申请附加的方面和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，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种气体压缩储能装置，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的气体压缩储能装置，其特征在于，储热体组件包括中低温储热体和高温储热体；其中所述低温储热体分别与所述第一透平组件和所述低压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述低压水罐中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；所述高温储热体分别与所述第一透平组件和所述高压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述高压水罐中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
3.根据权利要求2所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一储能子系统还包括分别与所述第一透平组件和所述储热体组件连接的第一换热储热组件，其位于所述中低温储热体和所述高温储热体之间并与所述第一透平组件换热连接，在所述第一透平组件的不同工况下，向所述第一透平组件中的热蒸汽释热或储热。
4.根据权利要求3所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述保压
5.根据权利要求4所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一透平组件包括第一压缩机和第一膨胀机，所述第一压缩机实现热蒸汽压缩；所述第一膨胀机用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。
6.根据权利要求5所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一换热储热组件包括第一热回收器、第一热罐、第一复热器和第一冷罐组成的储热介质循环回路，其中储热介质在所述第一热回收器内回收所述第一压缩机出口的热蒸汽的热量，并将回收的热量在所述第一复热器中用于加热进入所述第一膨胀机的热蒸汽；所述第一冷罐和所述第一热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
7.根据权利要求6所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第二储能子系统包括第二透平组件，其与所述低压水罐连接，包括第二压缩机和第二膨胀机，其中所述第二压缩机实现空气压缩；所述第二膨胀机用于压缩空气膨胀并发电做功。
8.根据权利要求7所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第三储能子系统包括第三透平组件、第二换热储热组件和高压储罐；其中所述第三透平组件在不同工况中实现工质气压缩和利用工质气膨胀发电做功；所述第二换热储热组件在不同工况下，用于向所述第三透平组件中的工质气释热或储热；所述高压储罐与所述第三透平组件连接，用于储存工质气。
9.根据权利要求8所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第三透平组件包括第三压缩机和第三膨胀机，其中所述第三压缩机实现工质气压缩；所述第三膨胀机用于压缩工质气膨胀并发电做功。
10.根据权利要求9所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第二换热储热组件包括第二热回收器、第二热罐、第二复热器和第二冷罐组成的储热介质循环回路；储热介质在所述第二热回收器内回收所述第三压缩机输出的工质气热量；并在所述第二复热器内将热量传递给进入第三膨胀机的工质气；所述第二冷罐和所述第二热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
11.根据权利要求8所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述工质气包括二氧化碳和氮气，当工质气为二氧化碳时，所述第三储能子系统还包括相变组件，其与所述第三透平组件连接，在所述第三透平组件的不同工况下，用于液化气体二氧化碳或气化液体二氧化碳。
...【技术特征摘要】
1.一种气体压缩储能装置，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的气体压缩储能装置，其特征在于，储热体组件包括中低温储热体和高温储热体；其中所述低温储热体分别与所述第一透平组件和所述低压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述低压水罐中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；所述高温储热体分别与所述第一透平组件和所述高压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述高压水罐中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
3.根据权利要求2所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一储能子系统还包括分别与所述第一透平组件和所述储热体组件连接的第一换热储热组件，其位于所述中低温储热体和所述高温储热体之间并与所述第一透平组件换热连接，在所述第一透平组件的不同工况下，向所述第一透平组件中的热蒸汽释热或储热。
4.根据权利要求3所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述保压组件包括第二储能子系统和第三储能子系统；其中第二储能子系统在不同工况中生成压缩空气充入所述低压水罐，或将所述低压水罐中的压缩空气抽出进行膨胀做功；所述第三储能子系统在不同工况中生成压缩工质气充入所述高压水罐，或将所述高压水罐中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
5.根据权利要求4所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一透平组件包括第一压缩机和第一膨胀机，所述第一压缩机实现热蒸汽压缩；所述第一膨胀机用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。
6.根据权利要求5所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一换热储热组件包括第一热回收器、第一热罐、第一复热器和第一冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，池捷成，张学锋，俞国华，舒梦影，陶林，白江涛，马雷，彭晓丽，
申请(专利权)人：势加透博上海能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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