【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩空气储能，特别是一种氮气恒压定压的带压水储能系统及定压方法。
技术介绍
1、储能系统具有能量时移、快速响应的能力，可有效解决大规模新能源接入对电力系统带来的诸多问题。压缩空气储能系统具有容量大、寿命长、成本低、选址灵活、安全性高等优点，越来越受到学术界和工业界的广泛关注，具有广阔的应用前景。
2、在压缩空气储能系统中，压缩机出口的空气温度可以达到300℃以上。为了有效利用这部分压缩热，压缩空气储能系统通常会配备储热系统存储这部分压缩热。为了降低压缩热的品位损失，一般存储介质选用高温高压热水存储这部分压缩热，热水温度一般为160℃~190℃。因此，为了防止储罐中的热水汽化，储罐需要维持一定的氮气压力。
3、但是在带压水储热系统的充放热过程中，带压水不断地加热或冷却，就会导致系统内充注的氮气温度受带压水温度影响发生变化，进而导致系统压力波动。因此，为了防止系统超压，现有的方法是针对储罐的设计压力一般预留一定的裕量。但是该方法会导致储罐的设计压力大幅上升，显著增加储罐成本。
技术实现思路
1、本专利技术实施例要解决的技术问题在于，提供一种氮气恒压定压的带压水储能系统及定压方法，以解决现有技术中通过提升储罐设计压力防止系统超压的方法会显著增加储罐成本的问题。
2、本专利技术公开了一种氮气恒压定压的带压水储能系统，包括：
3、储能模块，包括依次连接的冷水罐、换热单元以及热水罐，所述热水罐连接有氮气源；
4、恒压定压
5、补水泄压模块，包括补水单元和一级泄压单元，所述补水单元包括补水管路和常压水罐，所述常压水罐通过所述补水管路与所述冷水罐连接，所述一级泄压单元包括连接所述冷水罐和所述常压水罐的泄水回路，所述压力测量单元还包括设置在所述冷水罐上的第二压力测量仪。
6、可选地，所述加压管路上位于所述冷水罐和所述氮气压缩机之间设置有第一电磁阀，所述加压管路上位于所述热水罐和所述氮气压缩机之间设置有第二电磁阀，所述减压阀组包括多个独立控制的减压阀，且所述减压阀组的开度与所述第一压力测量仪和所述第二压力测量仪的测量值关联。
7、可选地，所述加压管路上位于所述第一电磁阀和所述冷水罐之间设置有氮气充注点，所述氮气充注点连接有氮气源，以使充注氮气自所述氮气充注点充注后，充注氮气经所述氮气压缩机依次进入所述热水罐和所述冷水罐，所述加压管路上位于所述氮气充注点和所述冷水罐之间设置有第三电磁阀。
8、可选地，所述热水罐与所述换热单元之间连接有高温工质引出管路，所述高温工质引出管路上设置有调节阀组，所述调节阀组包括多个独立控制的调节阀，以使高温工质自所述热水罐内经所述高温工质引出管路流出，所述热水罐与所述换热单元之间还连接有高温工质引入管路，所述高温工质引入管路上设置有第一工质加压泵，用于抽取换热后的高温工质经所述高温工质引入管路引入所述热水罐内；
9、所述高温工质引入管路上位于所述第一工质加压泵和所述热水罐之间设置有第四电磁阀，所述高温工质引入管路上位于所述第一工质加压泵和所述换热单元之间设置有第五电磁阀。
10、可选地，所述换热单元包括共用换热器，以及设置在所述共用换热器内的介质流道和空气流道，所述冷水罐上设置有工质输送管路，且所述冷水罐通过所述工质输送管路与所述介质流道的一端连接，所述工质输送管路上设置有第六电磁阀，所述高温工质引出管路和所述高温工质引入管路分别与所述介质流道的另一端连接；
11、所述共用换热器上设置有第一空气输送管道和第二空气输送管道，所述第一空气输送管道与所述空气流道的一端连接，所述第二空气输送管道与所述空气流道的另一端连接。
12、可选地，所述第一空气输送管道上设置有第一温度测量仪和流量测量仪，所述第二空气输送管道上设置有第二温度测量仪，所述第一工质加压泵的转速以及所述调节阀组的开度均与所述第一温度测量仪、所述流量测量仪以及所述第二温度测量仪的测量值关联。
13、可选地，所述补水单元还包括设置在所述补水管路上的第二工质加压泵，所述补水管路上位于所述第二工质加压泵和所述常压水罐之间设置有第七电磁阀，所述补水管路上位于所述第二工质加压泵和所述冷水罐之间设置有第八电磁阀，所述泄水回路上设置有第九电磁阀。
14、可选地，所述冷水罐上设置有第一液位测量仪，所述热水罐上设置有第二液位测量仪，所述冷水罐的注水量与所述第一液位测量仪和所述第二液位测量仪的测量值关联，所述第二工质加压泵的转速与所述第一压力测量仪的测量值关联。
15、可选地，所述补水泄压模块还包括二级泄压单元，所述二级泄压单元包括设置在所述冷水罐上的第一放气阀，以及设置在所述热水罐上的第二放气阀。
16、本专利技术还提供了一种定压方法，采用上述的带压水储能系统，所述定压方法包括：
17、控制所述氮气源由外部压缩设备依次向所述热水罐和所述冷水罐内加压输送氮气，待氮气充注完毕后，控制所述常压水罐向所述冷水罐进行初次工质补充；
18、在系统储热或放热过程中，控制所述第一压力测量仪实时获取所述热水罐内的压力值，将获取的所述热水罐压力值与所述热水罐的标准压力阈值比较，根据比较结果，控制所述氮气压缩机将所述冷水罐内的氮气加压输送至所述热水罐内，或控制所述减压阀组将所述热水罐内的氮气减压输送至所述冷水罐内，直至所述热水罐内的压力保持恒定；
19、控制所述第二压力测量仪实时获取所述冷水罐内的压力值，若获取的所述冷水罐压力值超过预设的一级压力值，控制所述冷水罐内的低温工质泄放至所述常压水罐内，若获取的所述冷水罐压力值超过预设的二级压力值，控制所述冷水罐和所述热水罐内的氮气泄放至环境外。
20、与现有技术相比，本专利技术实施例提供的氮气恒压定压的带压水储能系统及定压方法有益效果在于：
21、通过设置由冷水罐、换热单元以及热水罐构成的储能模块。由于在系统储热过程中，随着热水罐中水位上升，热水罐的压力会出现波动；而在系统放热过程中，随着热水罐中水位下降，热水罐的压力出现波动。因此设置恒压定压模块，由第一压力测量仪实时获取热水罐内的压力值，当第一压力测量仪的测量值低于热水罐的标准压力低限后，控制氮气压缩机将冷水罐内的氮气加压输送至热水罐内，当第一压力测量仪的测量值高于热水罐的标准压力高限后，控制减压阀组将热水罐内的氮气减压输送至冷水罐内，从而通过对热水罐中氮气量的控制，以维持热水罐中的压力保持稳定。从而当系统进行储热或放热，由于热水罐中的压力保持稳定，此时系统的压力波动仅受冷水罐内带压水工质体积变化的影响，进而设置泄压模块，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于，所述带压水储能系统包括：
2.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述加压管路上位于所述冷水罐和所述氮气压缩机之间设置有第一电磁阀，所述加压管路上位于所述热水罐和所述氮气压缩机之间设置有第二电磁阀，所述减压阀组包括多个独立控制的减压阀，且所述减压阀组的开度与所述第一压力测量仪和所述第二压力测量仪的测量值关联。
3.根据权利要求2所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述加压管路上位于所述第一电磁阀和所述冷水罐之间设置有氮气充注点，所述氮气充注点连接有氮气源，以使充注氮气自所述氮气充注点充注后，充注氮气经所述氮气压缩机依次进入所述热水罐和所述冷水罐，所述加压管路上位于所述氮气充注点和所述冷水罐之间设置有第三电磁阀。
4.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述热水罐与所述换热单元之间连接有高温工质引出管路，所述高温工质引出管路上设置有调节阀组，所述调节阀组包括多个独立控制的调节阀，以使高温工质自所述热水罐内经所述高温工质引出管路流出，所
5.根据权利要求4所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述换热单元包括共用换热器，以及设置在所述共用换热器内的介质流道和空气流道，所述冷水罐上设置有工质输送管路，且所述冷水罐通过所述工质输送管路与所述介质流道的一端连接，所述工质输送管路上设置有第六电磁阀，所述高温工质引出管路和所述高温工质引入管路分别与所述介质流道的另一端连接；
6.根据权利要求5所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述第一空气输送管道上设置有第一温度测量仪和流量测量仪，所述第二空气输送管道上设置有第二温度测量仪，所述第一工质加压泵的转速以及所述调节阀组的开度均与所述第一温度测量仪、所述流量测量仪以及所述第二温度测量仪的测量值关联。
7.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述补水单元还包括设置在所述补水管路上的第二工质加压泵，所述补水管路上位于所述第二工质加压泵和所述常压水罐之间设置有第七电磁阀，所述补水管路上位于所述第二工质加压泵和所述冷水罐之间设置有第八电磁阀，所述泄水回路上设置有第九电磁阀。
8.根据权利要求7所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述冷水罐上设置有第一液位测量仪，所述热水罐上设置有第二液位测量仪，所述冷水罐的注水量与所述第一液位测量仪和所述第二液位测量仪的测量值关联，所述第二工质加压泵的转速与所述第一压力测量仪的测量值关联。
9.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述补水泄压模块还包括二级泄压单元，所述二级泄压单元包括设置在所述冷水罐上的第一放气阀，以及设置在所述热水罐上的第二放气阀。
10.一种定压方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，所述定压方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于，所述带压水储能系统包括：
2.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述加压管路上位于所述冷水罐和所述氮气压缩机之间设置有第一电磁阀，所述加压管路上位于所述热水罐和所述氮气压缩机之间设置有第二电磁阀，所述减压阀组包括多个独立控制的减压阀，且所述减压阀组的开度与所述第一压力测量仪和所述第二压力测量仪的测量值关联。
3.根据权利要求2所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述加压管路上位于所述第一电磁阀和所述冷水罐之间设置有氮气充注点，所述氮气充注点连接有氮气源，以使充注氮气自所述氮气充注点充注后，充注氮气经所述氮气压缩机依次进入所述热水罐和所述冷水罐，所述加压管路上位于所述氮气充注点和所述冷水罐之间设置有第三电磁阀。
4.根据权利要求1所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述热水罐与所述换热单元之间连接有高温工质引出管路，所述高温工质引出管路上设置有调节阀组，所述调节阀组包括多个独立控制的调节阀，以使高温工质自所述热水罐内经所述高温工质引出管路流出，所述热水罐与所述换热单元之间还连接有高温工质引入管路，所述高温工质引入管路上设置有第一工质加压泵，用于抽取换热后的高温工质经所述高温工质引入管路引入所述热水罐内；
5.根据权利要求4所述的氮气恒压定压的带压水储能系统，其特征在于：所述换热单元包括共用换热器，以及设置在所述共用换热器内的介质流道和空气流道，所述冷水罐上设置有工质输送管路，且所述冷水罐通过所述工...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓辉，王柏玉，吴云，赵耀华，郭玉杰，周晓丽，左孝红，刘鑫，汪安明，马欣强，宋江文，刘新龙，李涛，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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