用于压缩空气储能的分级压缩系统的制作方法

本发明涉及压缩空气储能，尤其是涉及一种用于压缩空气储能的分级压缩系统。

背景技术：

1、压缩空气储能技术是一种将电能转化为压缩空气储存起来，再通过膨胀释放能量以产生电力的技术。这种技术具有储能量大、效率高、环保、安全等优点，被认为具有广泛应用前景的大规模储能技术。

2、随着全球能源结构的转变和可再生能源的快速发展，电力系统面临着日益严重的供需不平衡、调峰调频等问题。为了解决这些问题，储能技术成为了一种重要的解决方案。传统的储能技术如电池储能、抽水蓄能等虽然在一定程度上缓解了电力系统的压力，但仍存在诸多不足，如储能密度低、寿命短、选址要求高等。因此，寻找一种高效、经济、环保的新型储能技术成为了当务之急。压缩空气储能技术应运而生。利用地下或废弃矿井等天然洞穴作为储气库，将电能转化为压缩空气储存起来。在需要发电时，将储存的压缩空气通过膨胀机释放能量，驱动发电机产生电力。

3、首先，压缩空气储能技术的储能量远大于其他传统储能技术，可以满足大规模电力系统的调峰调频需求。其次，压缩空气储能技术的运行效率较高，能量损失较小。此外，压缩空气储能技术对环境影响较小，不会产生污染物。最后，与其他储能技术相比，压缩空气储能技术的安全性较高，因为其储气库通常位于地下或废弃矿井等地质条件稳定的地方。

4、相关技术中，压缩空气储能的储能过程中利用可再生能源发电装置进行发电(例如，风能、水能等)，由于可再生能源发电装置本身特性导致发电装置输出功率处于波动状态，在现有用于压缩空气储能的压缩系统中，当可再生能源发电装置输出功率较小且不足以驱动现有压缩系统中的压缩机运行时，从而导致可再生能源发电装置输出功率较低时的电能浪费，造成弃电的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于压缩空气储能的分级压缩系统，分级压缩系统根据电源的输出功率对气体分级压缩处理，减少弃电情况的发生。

2、根据本发明的用于压缩空气储能的分级压缩系统，包括：

3、第一压缩部、第二压缩部和存储装置，第一压缩部和第二压缩部均用于压缩空气，存储装置用于存储空气；

4、第一压缩部具有连通的第一端口和第二端口，第二压缩部具有连通的第三端口和第四端口，存储装置内形成有第一腔体和第二腔体，第一端口构造为分级压缩系统的介质进口，第二端口选择性地与第三端口或第一腔体连通，第三端口还选择性地与第一腔体连通，第四端口选择性地与第二腔体连通，且分级压缩系统的介质出口选择性地与第二腔体连通；

5、第一压缩部和第二压缩部均适于与电源电连接，第一压缩部的工作功率小于第二压缩部的工作功率；

6、其中，电源包括第一电源和第二电源，分级压缩系统具有第一模式、第二模式、第三模式和第四模式，在第一模式下，第一压缩部与第一电源电连接，第一压缩部工作、第二压缩部关机，且第二端口与第一腔体连通；在第二模式下，第二压缩部与第一电源电连接，第一压缩部关机、第二压缩部工作，且第三端口与第一腔体连通；在第三模式下，第一压缩部和第二压缩部均与第一电源电连接，第一压缩部和第二压缩部均工作，第二端口与第一腔体连通；在第四模式下，第一压缩部和第二压缩部与第一电源、第二电源均电连接，第一压缩部和第二压缩部均工作，且第二端口与第一腔体连通。

7、根据本发明的用于压缩空气储能的分级压缩系统，不仅能够根据电源的输出功率对气体分级压缩处理，从而避免可再生能源发电装置输出功率较低时电能浪费，减少弃电情况的发生，并且分级压缩系统具有多种工作模式，以满足不同的供电需求。

8、在本发明的一些示例中，第一压缩部包括至少一组第一压缩换热组，第一压缩换热组包括连通的第一压缩机和第一换热器，空气经第一压缩机压缩处理后流入第一换热器换热处理；

9、第二压缩部包括至少一组第二压缩换热组，第二压缩换热组包括连通的第二压缩机和第二换热器，空气经第二压缩机压缩处理后流入第二换热器换热处理；

10、第一压缩机的工作功率小于第二压缩机的工作功率。

11、在本发明的一些示例中，第一压缩部包括多组依次串连的第一压缩换热组，在相邻两组第一压缩换热组中的一组第一压缩换热组的第一换热器与另一组第一压缩换热组的第一压缩机连通，且沿空气的流动方向，远离存储装置的第一压缩机的第一压缩进口构造为第一端口，靠近存储装置的第一换热器的第一换热出口构造为第二端口。

12、在本发明的一些示例中，第二压缩部包括多组依次串连的第二压缩换热组，在相邻两组第二压缩换热组中的一组第二压缩换热组中的第二换热器与另一组第二压缩换热组的第二压缩机连通，且沿空气的流动方向，靠近存储装置一端的第二压缩机的第二压缩进口构造为第三端口，远离存储装置一端的第二换热器的第二换热出口构造为第四端口。

13、在本发明的一些示例中，用于压缩空气储能的分级压缩系统还包括：三通管、第一阀体和第二阀体，三通管的第一管口与第二端口连通，第一阀体连接在三通管的第二管口和存储装置间，通过打开和关闭第一阀体以使第二管口与第一腔体连通和断开，第二阀体连接在三通管的第三管口和第三端口间，通过打开和关闭第二阀体以使第三管口与第三端口连通和断开。

14、在本发明的一些示例中，存储装置包括存储本体和第一隔板，存储本体内形成有存储空间，第一隔板设于存储空间内以将存储空间分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体与第二端口、第三端口均选择性地连通，第二腔体与第四端口选择性地连通。

15、在本发明的一些示例中，存储本体形成有第一接口，第一接口与第一腔体连通，且第一接口与第二端口、第三端口均选择性地连通。

16、在本发明的一些示例中，存储装置还包括第二隔板，第二隔板设置于第二腔体内以将第二腔体分隔形成第一子腔体和第二子腔体，第一子腔体和第二子腔体均选择性地与第四端口连通，且介质出口与第一子腔体、第二子腔体均选择性地连通。

17、在本发明的一些示例中，存储本体形成有第二接口和第三接口，第二接口与第一子腔体连通，第三接口与第二子腔体连通，且第二接口和第三接口均与第四端口选择性地连通。

18、在本发明的一些示例中，存储本体形成有第四接口和第五接口，第四接口与第一子腔体连通，第五接口与第二子腔体连通，且第四接口和第五接口均选择性地与介质出口连通。

19、本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述第一压缩部包括至少一组第一压缩换热组，所述第一压缩换热组包括连通的第一压缩机和第一换热器，空气经所述第一压缩机压缩处理后流入所述第一换热器换热处理；

3.根据权利要求2所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述第一压缩部包括多组依次串连的所述第一压缩换热组，在相邻两组所述第一压缩换热组中的一组所述第一压缩换热组的所述第一换热器与另一组所述第一压缩换热组的所述第一压缩机连通，且沿空气的流动方向，远离所述存储装置的所述第一压缩机的第一压缩进口构造为所述第一端口，靠近所述存储装置的所述第一换热器的第一换热出口构造为所述第二端口。

4.根据权利要求2所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述第二压缩部包括多组依次串连的所述第二压缩换热组，在相邻两组所述第二压缩换热组中的一组所述第二压缩换热组中的所述第二换热器与另一组所述第二压缩换热组的所述第二压缩机连通，且沿空气的流动方向，靠近所述存储装置一端的所述第二压缩机的第二压缩进口构造为所述第三端口，远离所述存储装置一端的所述第二换热器的第二换热出口构造为所述第四端口。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，还包括：三通管、第一阀体和第二阀体，所述三通管的第一管口与所述第二端口连通，所述第一阀体连接在所述三通管的第二管口和所述存储装置间，通过打开和关闭所述第一阀体以使所述第二管口与所述第一腔体连通和断开，所述第二阀体连接在所述三通管的第三管口和所述第三端口间，通过打开和关闭所述第二阀体以使所述第三管口与所述第三端口连通和断开。

6.根据权利要求5中任一项所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述存储装置包括存储本体和第一隔板，所述存储本体内形成有存储空间，所述第一隔板设于所述存储空间内以将所述存储空间分隔为所述第一腔体和所述第二腔体，所述第一腔体与所述第二端口、所述第三端口均选择性地连通，所述第二腔体与所述第四端口选择性地连通。

7.根据权利要求6所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述存储本体形成有第一接口，所述第一接口与所述第一腔体连通，且所述第一接口与所述第二端口、所述第三端口均选择性地连通。

8.根据权利要求6所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述存储装置还包括第二隔板，所述第二隔板设置于所述第二腔体内以将所述第二腔体分隔形成第一子腔体和第二子腔体，所述第一子腔体和所述第二子腔体均选择性地与所述第四端口连通，且所述介质出口与所述第一子腔体、所述第二子腔体均选择性地连通。

9.根据权利要求8所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述存储本体形成有第二接口和第三接口，所述第二接口与所述第一子腔体连通，所述第三接口与所述第二子腔体连通，且所述第二接口和所述第三接口均与所述第四端口选择性地连通。

10.根据权利要求8所述的用于压缩空气储能的分级压缩系统，其特征在于，所述存储本体形成有第四接口和第五接口，所述第四接口与所述第一子腔体连通，所述第五接口与所述第二子腔体连通，且所述第四接口和所述第五接口均选择性地与所述介质出口连通。

技术总结
本发明公开了一种用于压缩空气储能的分级压缩系统，分级压缩系统包括：第一压缩部、第二压缩部和存储装置，第一压缩部具有连通的第一端口和第二端口，第二压缩部具有连通的第三端口和第四端口，存储装置内形成有第一腔体和第二腔体，第一端口构造为分级压缩系统的介质进口，第二端口选择性地与第三端口或第一腔体连通，第三端口还选择性地与第一腔体连通，第四端口选择性地与第二腔体连通，且分级压缩系统的介质出口选择性地与第二腔体连通；第一压缩部的工作功率小于第二压缩部的工作功率。由此，分级压缩系统能够对空气分级压缩处理，减少弃电情况的发生，并且分级压缩系统具有多种工作模式，以满足不同的供电需求。

技术研发人员：张龙,吴启仁,李超,杨本均,梅生伟,陈来军,陈任峰,郑天文,王浩,周宜佳,唐琳,曹冬梅,崔森,李明明
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10