CN219888152U - 一种储能系统及燃气轮机调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统及燃气轮机调峰系统，其中储能系统包括第一储罐、第一压缩机组、蓄水件以及第二储罐，第一压缩机组产生的压缩空气输送至所述第一储罐内；蓄水件与第一储罐连通，蓄水件内的流体输送至第一储罐内，以使得第一储罐内的压缩空气升压形成中压的压缩空气；第一储罐内中压的压缩空气经过第二压缩机组压缩后形成高压的压缩空气，并输送至第二储罐内。通过蓄水件向第一储罐内输送流体，从而使得压缩空气升压为中压压缩空气，避免空气直接升压为高压压缩空气，减少热量的产生，提高了高压压缩空气生成效率，进而提高了压缩空气储能系统的效率。

Description

一种储能系统及燃气轮机调峰系统

技术领域

本实用新型涉及储能的技术领域，具体涉及一种储能系统及燃气轮机调峰系统。

背景技术

随着可再生能源的大规模并网发电以及用电端的实时变化，对电网发电侧的调峰要求越来越高，建设大规模储能装置，是平抑可再生能源发电波动性、提高电力系统运行可靠性的有效手段。压缩空气储能是除抽水蓄能外最适合大规模电力储存的储能技术，压缩空气储能能够实现大容量电能存储，具有循环次数多、寿命长、成本低、地理条件要求不高等优势。

现有一种压缩空气储能系统，在储能阶段，利用低谷电或者新能源余电通过压缩机组将空气压缩至高压，并将高压空气存储至储气室内；在释能阶段，高压空气在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电，完成电能—空气势能—电能的转化。压缩机组在压缩空气过程中，会有部分电能转换为热能，且空气压缩前后的压差越大，产生的热量越多，从而导致产生的高压压缩空气较少，进而导致压缩空气储能系统的效率较低。

实用新型内容

因此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的压缩机组在压缩空气过程中，会有部分电能转换为热能，且空气压缩前后的压差越大，产生的热量越多，从而导致产生的高压压缩空气较少，进而导致压缩空气储能系统的效率较低。

为此，本实用新型提供一种储能系统，其特征在于，包括：

第一储罐；

第一压缩机组，所述第一压缩机组产生的压缩空气输送至所述第一储罐内；

蓄水件，所述蓄水件与所述第一储罐连通，所述蓄水件内的流体输送至所述第一储罐内，以使得所述第一储罐内的压缩空气升压形成中压的压缩空气；

第二储罐，所述第一储罐内中压的压缩空气经过第二压缩机组压缩后形成高压的压缩空气，并输送至所述第二储罐内。

可选地，上述储能系统，所述第一储罐内中压的压缩空气依次经过第一流量调节装置、所述第二压缩机组以及第二流量调节装置后输送至所述第二储罐内。

可选地，上述储能系统，还包括水泵，所述水泵将所述蓄水件内的流体输送至所述第一储罐内。

本实用新型还一种燃气轮机调峰系统，包括燃气轮机发电系统和上述的储能系统，所述燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，所述第二储罐与所述燃气轮机发电系统的进气口连通。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，还包括膨胀机，所述第二储罐与所述膨胀机进气口连通，所述膨胀机通过第一驱动轴与发电机连接。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，还包括第三流量调节装置，所述第二储罐内的压缩空气经过所述第三流量调节装置后输送至所述膨胀机内。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，还包括空气混合器，所述膨胀机内做功后的压缩空气依次经过所述空气混合器以及压气机后输送至所述燃气轮机发电系统的进气口，且所述空气混合器与外界连通。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，所述燃气轮机发电系统包括燃烧室、涡轮和燃气轮机发电机，所述燃烧室与所述压气机连通，所述燃烧室产生的高温高压燃气输送至所述涡轮，并带动其转动，所述涡轮通过第二驱动轴与所述燃气轮机发电机连接。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，还包括第四流量调节装置，所述第二储罐内的高压压缩空气经过所述第四流量调节装置后输送至所述第一储罐内。

可选地，上述的燃气轮机调峰系统，还包括水轮发电机组，所述第一储罐内的流体适于经过所述第五流量调节装置后输送至所述水轮机发电机组，所述水轮机发电机组适于与电网电连接。

本实用新型提供的技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的储能系统，包括第一储罐、第一压缩机组、蓄水件以及第二储罐，第一压缩机组产生的压缩空气输送至所述第一储罐内；蓄水件与第一储罐连通，蓄水件内的流体输送至第一储罐内，以使得第一储罐内的压缩空气升压形成中压的压缩空气；第一储罐内中压的压缩空气经过第二压缩机组压缩后形成高压的压缩空气，并输送至第二储罐内。由于流体的压缩性很小，因此将蓄水件内的流体输送至第一储罐内，并对第一储罐内的压缩空气进行压缩，从而使得第一储罐内的压缩空气具有更高的内能，通过第二压缩机组将第一储罐内的中压的压缩空气输送至第二储罐内，在输送过程中进一步压缩，进一步增加第二储罐内的高压压缩空气的内能。通过蓄水件向第一储罐内输送流体，从而使得压缩空气升压为中压压缩空气，避免空气直接升压为高压压缩空气，减少热量的产生，提高了高压压缩空气生成效率，进而提高了压缩空气储能系统的效率。

2.本实用新型提供的燃气轮机调峰系统，第二储罐内的高压压缩空气冲击膨胀机并带动膨胀机转动，膨胀机带动发电机转动产生电能，而膨胀机内做功后的压缩空气输送至燃气轮机发电系统进行发电，充分利用压缩空气的内能以及压缩空气本身，避免了能量的浪费。

3.本实用新型提供的燃气轮机调峰系统，第一储罐内的流体经过第五流量调节装置后输送至水轮机发电机组，水轮机发电机组与电网电连接，在用电峰谷时，可通过水轮机发电机组发电，拓宽了燃气轮机调峰的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的燃气轮机调峰系统的示意图。

附图标记说明：

1、第一储罐；2、第一压缩机组；3、蓄水件；4、第二储罐；5、第二压缩机组；6、水泵；7、空气混合器；8、压气机；9、膨胀机；10、发电机；11、水轮机发电机组；

V1、第一流量调节装置；V2、第二流量调节装置；V3、第三流量调节装置；V4、第四流量调节装置；V5、第五流量调节装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种储能系统，如图1所示，包括第一储罐1、第一压缩机组2、蓄水件3以及第二储罐4，第一压缩机组2产生的压缩空气输送至所述第一储罐1内；蓄水件3与第一储罐1连通，蓄水件3内的流体输送至第一储罐1内，以使得第一储罐1内的压缩空气升压形成中压的压缩空气；第一储罐1内中压的压缩空气经过第二压缩机组5压缩后形成高压的压缩空气，并输送至第二储罐4内。

本实施例提供的储能系统，由于流体的压缩性很小，因此将蓄水件3内的流体输送至第一储罐1内，并对第一储罐1内的压缩空气进行压缩，从而使得第一储罐1内的压缩空气具有更高的内能，通过第二压缩机组5将第一储罐1内的中压的压缩空气输送至第二储罐4内，在输送过程中进一步压缩，进一步增加第二储罐4内的高压压缩空气的内能。通过蓄水件向第一储罐内输送流体，从而使得压缩空气升压为中压压缩空气，避免空气直接升压为高压压缩空气，减少热量的产生，提高了高压压缩空气生成效率，进而提高了压缩空气储能系统的效率。

本实施例提供的储能系统，第一储罐1和第二储罐4的罐体为保温耐压材质，蓄水件3为水池，作为可替代的实施方式，蓄水件3也可为胡泊、河流等，第一压缩机组2为低压压缩机组，第二压缩机组5为高压压缩机组，流体为水。

如图1所示，本实施例提供的储能系统，第一储罐1内中压的压缩空气经过第一流量调节装置V1、第二压缩机组5以及第二流量调节装置V2后输送至第二储罐4内，第一流量调节装置V1和第二流量调节装置V2均为截流阀，第一流量调节装置V1用于控制第一储罐1和第二压缩机组5之间中压压缩空气的流量大小，第二流量调节装置V2用于控制第二压缩机组5和第二储罐4之间的高压压缩空气的流量大小。

如图1所示，本实施例提供的储能系统，水泵6设置在蓄水件3与第一储罐1之间，水泵6用于将蓄水件3的流体输送至第一储罐1内，由于流体难以被压缩，而气体具有很好的压缩性，因此第一储罐1内的压缩空气进一步被压缩。

本实施例提供的储能系统，在第一储罐1和第二储罐4上均设有压力检测仪，分别用于检测第一储罐1和第二储罐4内的压力。

本实施例提供的储能系统，其储能过程如下所述：

当电网具有富余电量时，将第一压缩机组2、第二压缩机组5以及水泵6均通过导线与电网连接，第一压缩机组2工作，将外界环境中的空气进行压缩，并输送至第一储罐1内，直至当第一储罐1内的气压为第一预设压力值时，第一压缩机组2停止工作，该第一预设压力值为0.3MPa，作为可替代的实施方式，本领域人员可根据第一储罐1的压力阈值进行调整。水泵6开始工作，将蓄水件3内的流体输送至第一储罐1内，直至第一储罐1内的压力值为第二预设压力值时，该第二预设压力值为1.5MPa,作为可替代的实施方式，本领域人员可根据第一储罐1的压力阈值进行调整，此时打开第一流量调节装置V1和第二流量调节装置V2，水泵6继续工作，将第一储罐1内的压缩空气以恒压方式(压力值为1.5MPa)输送至第二压缩机组5内，第二压缩机组5工作产生高压的压缩空气，第二压缩机组5内的高压压缩空气经过第二流量调节装置V2输送至第二储罐4内存储，完成储能过程。

本实施例提供的储能系统，压缩空气、中压的压缩空气以及高压的压缩空气，仅仅用于描述各个阶段压缩空气之间压力的差异。

实施例2

本实施例提供一种燃气轮机调峰系统，如图1所示，包括燃气轮机发电系统和实施例1中的储能系统，燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，可将第二储罐内的高压压缩空气直接输送至燃气轮机的进气口内。

如图1所示，本实施例提供的燃气轮机调峰系统，还包括膨胀机9和发电机10，膨胀机9为透平膨胀机9，第二储罐4内的高压压缩空气通过第三流量调节装置V3输送至膨胀机9内，冲击膨胀机9并使其转动，膨胀机9通过第一驱动轴带动发电机10转动并产生电能，发电机10通过导线与电网连接。

如图1所示，本实施例提供的燃气轮机调峰系统，还包括空气混合器7和压气机8，空气混合器7有两个进气口，其中一个进气口与膨胀机9的储气口连通，另一个进气口与外界环境连通，空气混合器7用于混合高压压缩空气和常压空气，空气混合器7与压气机8连通，空气混合器7混合后的空气输送至压气机8进行压缩，压气机8将压缩后的空气输送至燃气轮机发电系统的进气口。

本实施例提供的燃气轮机调峰系统，燃气轮机发电系统包括：燃烧室、涡轮和燃气轮机发电机，燃烧室与压气机连通，燃烧室产生的高温高压燃气输送至涡轮，并带动其转动，涡轮通过第二驱动轴与燃气轮机发电机连接。燃气轮机发电系统工作过程：通过压气机8向燃烧室输送高压气体，燃烧室内高压气体与燃气混合燃烧，形成高温高压的燃气，将高温高压的燃气输送至涡轮中，涡轮带动发电机10转动产生电能，燃气轮机发电系统通过电缆与电网连接，第二储罐4与燃气轮机发电系统的进气口连通。

如图1所示，本实施例提供的燃气轮机调峰系统，还包括第四流量调节装置V4、第五流量调节装置V5和水轮发电机10组，第二储罐4内的高压压缩空气输送至第一储罐1内，使得第一储罐1内的气压升高，此时打开第五流量调节装置V5，第一储罐1内的流体在气压的推动下输送至水轮机发电机组11内，并带动水轮机发电机组11转动产生电能，水轮机发电机组11适于与电网电连接。第三流量调节装置V3、第四流量调节装置V4和第五流量调节装置V5均为截流阀。

如图1所示，本实施例提供的燃气轮机调峰系统，抽水件、第一压缩机组2、第二压缩机组5均与电网电连接，该电网可以是风电、核电、光电等各种富余电能。

本实施例提供的燃气轮机调峰系统，其工作工程如下所述：

在用电高峰时，打开第三流量调节装置V3、第四流量调节装置V4以及第五流量调节装置V5，第二储罐4内的高压压缩空气经过第三流量调节装置V3输送至膨胀机9内，冲击膨胀机9使其转动，膨胀机9通过驱动轴带动发电机10转动并产生电能，膨胀机9内做功后的压缩空气输送至空气混合器7内，空气混合器7将该压缩空气与外界环境中的常压空气混合后输送至压气机8内，压气机8将混合后的空气压缩输送至燃气轮机发电系统的进气口。同时第二储罐4内的高压压缩空气经过第四流量调节装置V4后输送至第一储罐1内，第一储罐1内的气压升高，推动流体经过第五流量调节装置V5后输送至水轮机发电机组11内，并带动水轮机发电机组11主动，使其产生电能，完成释能工程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：

第一储罐(1)；

第一压缩机组(2)，所述第一压缩机组(2)产生的压缩空气输送至所述第一储罐(1)内；

蓄水件(3)，所述蓄水件(3)与所述第一储罐(1)连通，所述蓄水件(3)内的流体输送至所述第一储罐(1)内，以使得所述第一储罐(1)内的压缩空气升压形成中压的压缩空气；

第二储罐(4)，所述第一储罐(1)内中压的压缩空气经过第二压缩机组(5)压缩后形成高压的压缩空气，并输送至所述第二储罐(4)内。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一储罐(1)内中压的压缩空气依次经过第一流量调节装置(V1)、所述第二压缩机组(5)以及第二流量调节装置(V2)后输送至所述第二储罐(4)内。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，还包括水泵(6)，所述水泵(6)将所述蓄水件(3)内的流体输送至所述第一储罐(1)内。

4.一种燃气轮机调峰系统，其特征在于，包括燃气轮机发电系统和权利要求1-3中任一项所述的储能系统，所述燃气轮机发电系统适于将化学能转化为电能，所述第二储罐(4)与所述燃气轮机发电系统的进气口连通。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，还包括膨胀机(9)，所述第二储罐(4)与所述膨胀机(9)进气口连通，所述膨胀机(9)通过第一驱动轴与发电机(10)连接。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，还包括第三流量调节装置(V3)，所述第二储罐(4)内的压缩空气经过所述第三流量调节装置(V3)后输送至所述膨胀机(9)内。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，还包括空气混合器(7)，所述膨胀机(9)内做功后的压缩空气依次经过所述空气混合器(7)以及压气机(8)后输送至所述燃气轮机发电系统的进气口，且所述空气混合器(7)与外界连通。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，所述燃气轮机发电系统包括燃烧室、涡轮和燃气轮机发电机，所述燃烧室与所述压气机连通，所述燃烧室产生的高温高压燃气输送至所述涡轮，并带动其转动，所述涡轮通过第二驱动轴与所述燃气轮机发电机连接。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，还包括第四流量调节装置(V4)，所述第二储罐(4)内的高压压缩空气经过所述第四流量调节装置(V4)后输送至所述第一储罐(1)内。

10.根据权利要求9所述的燃气轮机调峰系统，其特征在于，还包括水轮机发电机组(11)，所述第一储罐(1)内的流体适于经过第五流量调节装置(V5)后输送至所述水轮机发电机组(11)。