本发明涉及一种储能发电装置,尤其是涉及用于满足峰值负载调节的燃气轮机储能发电系统。
背景技术：
电力行业作为社会基础产业，是国家发展的命脉产业之一。随着中国经济社会高速发展，电力需求日益增长，中国电力工业建设进入快速发展时期。随着科技进步和社会需求的推动,电网正从传统的输、变、配电加速向以满足社会资源优化配置为主要功能的能量承载、能源博弈的平台演化。能源结构调整的大背景下，随着电力系统对安全、高效、稳定运行等条件的要求愈来愈高，我国电网的发展逐渐步入一个全新的阶段——智能电网。因此，建设一个效能高、投资低、安全可靠、灵活应变的智能电网已成为我国电网的发展方向。智能电网是一个集合了多种当代先进技术的复合系统，这些技术包括电力电子技术、信息技术、储能技术、传感测量技术等，而储能技术是其中至关重要的一环，它在智能电网中具有重要意义：1)可以有效地平滑负荷曲线和昼夜峰谷差，实现需求侧管理；2)调节电网频率，平抑负荷的波动，保障系统稳定运行；3)用户侧辅助电源，提高电能质量和供电可靠性；4)优化可再生能源的配置利用，促进可再生能源开发。压缩空气储能技术是目前较为广泛应用的一种储能技术，其主要原理利用电力系统负荷低谷时段的剩余电力进行压缩空气作业，并将其储存于高压密封设施内，在负荷高峰时段释放出来用以驱动燃气轮机发电。压缩空气储能技术具有成本低，安全性比较高，运行可靠，寿命长等优点。现有技术中典型的压缩空气储能系统，如200710098467.4的发明专利，包括压缩机、储气库、燃烧室、燃气轮机以及发电机；在电力负荷低谷时，利用电网电能驱动电动机，电动机驱动压缩机压缩空气送入储气库；在电力负荷高峰时，由储气库释放的压缩空气在燃烧室燃烧后的燃气进入燃气轮机驱动发电机发电，并将电能送入电网。但是，这种类型的压缩空气储能系统，随着储气库内压缩空气的排出，其气压逐渐降低，从而导致燃气轮机的效率下降。作为现有技术的改进，200780031109.X提出了一种恒压的压缩空气储能发电系统，其储气罐包括通过液压泵/发动机单元连接的两个储气罐，两个储气罐之间设置存储水，通过液压泵控制存储水在两个储气罐之间流动，从而改变排气储气罐的体积以保证压强稳定，从而保证了燃气轮机的效率稳定。但是，该改进的技术方案中，由于在储气罐中引入了存储水，其在排气过程中可能挥发，从而增加压缩空气的水分，导致下游燃气轮机、换热器、管道系统或者仪器由于水分导致的腐蚀或者退化。为了解决上述技术问题，在先申请提出了一种改进的压缩空气储能系统，在恒压储气罐的压缩空气和储存水界面之间设置能够自由移动的密封隔绝元件，从而减小储存水挥发进入压缩空气导致的损害。但是，为了更好的隔绝水分，密封隔绝元件需要与恒压储气罐充分接触，从而导致密封隔绝元件需要与恒压储气罐之间存在摩擦，影响压缩空气的压缩效果；而如果减小密封隔绝元件的密封面积，则可能影响对于水分的密封。因此，作为进一步的改进，本发明提出了一种压缩空气能量储存发电系统，能够解决现有技术的上述问题。
技术实现要素：
作为本发明的一个方面，提供压缩空气能量储存发电系统，包括：压缩机，其在储能时通过电动机驱动并将常压空气进行压缩；第一储存罐，其为恒压储气装置，设置由空气入口以及空气出口，通过空气入口能够接受压缩机的压缩空气，通过空气出口能够将压缩空气排出；第二储存罐，其为变压储气装置，通过连通管路与所述第一储存罐相连通；在所述第一储存罐和第二储存罐中容纳有储存水，从而使得所述第二储存罐是气密性密封的；液压泵/发动机单元，其设置于所述连通管路，根据所述第一储存罐的压力操作所述液压泵/发动机单元，从而使所述第一储存罐保持恒压；发电机，其利用第一储存罐排出的压缩空气和燃料燃烧后的燃烧气体来驱动涡轮机，并通过该涡轮机的驱动而发电；在所述第一储存罐内压缩空气界面和储存水界面之间设置液体密封层，从而避免所述储存水挥发进入压缩空气。优选的，使用硅油作为液体密封层。优选的，所述第一储存罐的空气出口与所述涡轮机之间设置除湿装置，所述除湿装置能够将从第一储存罐中排出的压缩空气中的水分进行排除。优选的，所述除湿装置包括干燥剂或者乙二醇中的至少一种。优选的，所述除湿装置包括冷凝器，通过冷凝的方式去除压缩空气中的水分。优选的，还包括通过第一阀门与所述第一储存罐相通的密封液体储存罐，当所述密封层的厚度低于特定阈值时，将所述密封液体储存罐内的密封液体补充到所述密封层；所述密封液体的入口高度高于所述密封层。优选的，所述密封液体储存罐通过第二阀门与所述压缩机相通，当需要补充密封液体时，先开启所述第二阀门使所述密封液体储存罐的气压增加，当所述密封液体储存罐的气压等于所述第一储存罐的气压时，开启所述第一阀门，将所述密封液体储存罐内的密封液体补充到所述密封层。优选的，还包括设置于第一储存罐顶部的厚度传感器，用于测定所述密封层的高度，从而根据所述密封层的高度补充密封液体。作为本发明的另外一个方面，提供了一种电力系统负荷储能调度系统，其包括上述的压缩空气能量储存发电系统。附图说明图1是本发明实施例的压缩空气能量储存发电系统的结构框图。具体实施方式此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。本发明实施例的压缩空气能量储存发电系统，参见图1，包括压缩机1，冷却器2，第一储存罐3，液压泵/发动机单元4，第二储存罐5，除湿装置6，换热器7，燃烧室8，燃气轮机9、发电机10以及密封液体储存罐11。压缩机1将外部空气进行压缩从而存储电力，在用电负荷低谷时，通过电动机利用低谷电驱动压缩机1运转，从而将能量存储在压缩空气中。压缩机1可以是单个压缩机或者包括多级压缩机的压缩机组。空气在被压缩后温度升高，冷却器2用于将升温后的空气降温，从而压入压缩空气存储罐。压缩空气存储罐包括第一储存罐3、液压泵/发动机单元4以及第二储存罐5。第一储存罐3和第二储存罐5为刚性容器，同时压缩空气存储罐中容纳有储存水，其通过第二储存罐5和第一储存罐3之间压力差或者液压泵驱动，从而能够在第二储存罐5和第一储存罐3之间流动，保持第一储存罐3的压力恒定。第一储存罐3具有压缩空气入口31以及压缩空气出口32。在用电波谷储能阶段，在第一储存罐3通过压缩空气入口31接收压缩空气时，液压泵使用波谷电作为液压发动机的能量来源，将储存水输送到第二储存罐5中，从而增加第一储存罐3中的容纳压缩空气体积，保持第一储存罐3中的压强不变。在用电波峰释能阶段，在第一储存罐3通过压缩空气出口32排出压缩空气，通过第二储存罐5以及第一储存罐3之间的压力差，将储存水输送到第一储存罐3中，从而减小第一储存罐3中的容纳压缩空气体积，保持第一储存罐3中的压强不变；储存水在移动过程中同时驱动发动机进行发电。可以通过监测第一储存罐3内的空气压强，从而控制液压泵/发动机单元4。密封液体储存罐11用于储存密封液体，密封液体储存罐11的液体出口通过第一阀门12与第一储存罐3相通，以将位于其中的密封液体输入第一储存罐3，从而形成第一储存罐3内密封空气与储存水之间的封闭层33，从而减小储存水挥发进入压缩空气，避免对于后续部件的腐蚀以及损伤。密封液体可以选择密度小于水，并且不溶于水的液体，例如硅油作为密封液体。由于第一储存罐3内的压缩空气压强较大，使用常规的流体输入方式无法将密封液体储存罐11内的密封液体输入第一储存罐3中。优选的，将密封液体储存罐11的顶部通过第二阀门13与冷却器2的压缩空气出口相通。当需要补充密封液体时，先开启第二阀门13使密封液体储存罐11的气压增加，当该密封液体储存罐11的气压大于或等于第一储存罐3的气压时，开启第一阀门12，将密封液体储存罐11内的密封液体补充到密封层33。优选的，为了避免密封层厚度的减小对于密封效果的影响，可以在第一储存罐3顶部设置厚度传感器，例如超声传感器，用于测定密封层33的高度，从而根据密封层33的高度补充密封液体；当密封层33的厚度低于特定阈值时，将密封液体储存罐11内的密封液体补充到密封层33。除湿装置6设置于第一储存器3的空气出口32的后端管路，用于进一步去除压缩空气中的水分，从而保证后续部件不受水分影响。除湿装置6可以使用包括干燥剂或者乙二醇中的至少一种；可选的，除湿装置6包括冷凝器，通过冷凝的方式去除压缩空气中的水分。在波峰发电时，换热器7分别与压缩空气流路和燃气轮机的乏气输出流路相通，在其中通过燃气轮机的输出乏气对压缩空气进行加热，从而提高燃烧室的效率。燃烧室8设置于换热器7之后，压缩空气与燃料在燃烧室8中进行燃烧，从而输出燃气。输出燃气被输送到燃气轮机9，驱动燃气轮机9使与其耦合的发电机10进行发电。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为落入本发明的保护范围。