新能源发电与压缩空气储能集成系统

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体为新能源发电与压缩空气储能集成系统。

背景技术

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等，此外，还有氢能等；而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。新能源发电也就是利用现有的技术，通过上述的新型能源，实现发电的过程，能源资源包括煤、石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等新能源，纵观社会发展史，人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油、天然气能源时期，目前正向新能源时期过渡，并且无数学者仍在不懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源。但是，目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主，在世界一次能源消费结构中，这三者的总和约占93％，电能是由一次能源转换的二次能源，电能既适宜于大量生产、集中管理、自动化控制和远距离输送，又使用方便、洁净、经济，用电能替代其他能源，可以提高能源的利用效率。

随着石油等无法再生资源的逐渐枯竭，世界各国都在积极开发新的可再生能源，风能、太阳能以及水能等都是十分常见的新能源，随着科技的不断发展，很多地区都在积极的开发当地的风能、太阳能以及水能等清洁能源进行发电，以供应当地居民的用电，但由于风能、太阳能以及水能等资源受多方面的环境影响，其发电的持续性和稳定性存在一定的缺陷，因此给当地的电网管理部门带来很大的电力调度压力，为此，我们研发出了新的新能源发电与压缩空气储能集成系统。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了新能源发电与压缩空气储能集成系统，解决了随着科技的不断发展，很多地区都在积极的开发当地的风能、太阳能以及水能等清洁能源进行发电，以供应当地居民的用电，但由于风能、太阳能以及水能等资源受多方面的环境影响，其发电的持续性和稳定性存在一定的缺陷，因此给当地的电网管理部门带来很大的电力调度压力的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：新能源发电与压缩空气储能集成系统，包括监控后台、发电系统、储能系统以及转换系统；

所述发电系统由发电机组、配电箱以及供电切换装置组成；

所述储能系统由电动机组、空气压缩机组、制冷机组以及储气装置组成；

所述转换系统由放气装置、气源加热装置和空气透平机组组成。

优选的，所述监控后台包括后台控制装置和后台控制人员，且所述监控后台由电网管理部门控制。

优选的，所述发电系统发电机组动力来源可以是风能、水能、地热能以及各种清洁可再生资源。

优选的，所述储能系统的储气装置可以是大型地下储气库，也可以是地面大型储气罐。

优选的，所述储能系统的空气压缩机组由电动机组提供电力，且所述制冷机组为中段制冷器或后段制冷器。

优选的，所述气源加热装置由化石燃料的燃烧为压缩空气提供热能。

新能源发电与压缩空气储能集成系统的控制方法，包括以下具体内容：

S1.发电系统由风能、水能等各种清洁可再生资源为发电机组提供动力来源，从而使发电机组能够进行发电，电能产生之后，监控后台的控制人员可以通过配电箱以及供电切换装置将对电力进行合理调配，以满足地区的供电需求，也可以根据需要进行远程供电；

S2.在用电低谷期间，监控后台可以将发电系统发电机组产生的多余电能切换至蓄能系统，从而使蓄能系统的电动机机组作为动力源带动空气压缩机组对外界的空气进行压缩，并将压缩后的空气存储在储气装置中，在空气压缩的过程中，可以同时启动制冷机组，从而使制冷机组降低压缩空气的温度，以便提高空气压缩机组的工作效率，同时也能降低各设备工作时所产生的热应力，从而延长设备的使用寿命；

S3.在用电高峰期间或是受环境变化影响，发电系统不能满足供电要求时，转换系统会将储气装置中存储的高压气体经放气装置放出，并同时经气源加热装置的加热，加热后的压缩空气最终会导入空气透平机组中，再由空气透平机组进行做功发电，产生的电能再由电网传输至供电系统中，以满足当地的供电需求。

优选的，所述储能系统储气装置的压力承受范围在50－80个大气压之间。

(三)有益效果

本发明提供了新能源发电与压缩空气储能集成系统。具备以下有益效果：

1、该新能源发电与压缩空气储能集成系统，通过设计连续的集成系统，可以使电力系统处于连续工作的状态，不管是在用电高峰还是用电低谷，都可以持续供电，保证了供电系统运行的稳定性，工作效率大大提高，值得大力推广。

2、该新能源发电与压缩空气储能集成系统，通过设计清洁能源发电和压缩空气储能集成系统结构，解决了风能、水能等资源受多方面的环境影响下无法继续行发电的问题，通过在用电低谷期间利用多余的电能进行压缩空气储能，在用电高峰或发电效率较低时，可以利用存储的高压气体进行转换系统进行发电，从而降低了电网管理的电力调度压力。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供新能源发电与压缩空气储能集成系统，包括监控后台、发电系统、储能系统以及转换系统；

发电系统由发电机组、配电箱以及供电切换装置组成；

储能系统由电动机组、空气压缩机组、制冷机组以及储气装置组成；

转换系统由放气装置、气源加热装置和空气透平机组组成。

监控后台包括后台控制装置和后台控制人员，且所述监控后台由电网管理部门控制。

发电系统发电机组动力来源可以是风能、水能、地热能以及各种清洁可再生资源，风能、水能、地热能以及各种清洁可再生资源均可以为发电系统的发电机组提供动力来源，从而使发电系统能够通过发电机组来进行发电，从而实现为当地的居民提供供电。

储能系统的储气装置可以是大型地下储气库，也可以是地面大型储气罐，储气装置不仅可以是大型的天然的地下储气库，也可以利用人造的地面大型储气罐来进行存储高压气体。

储能系统的空气压缩机组由电动机组提供电力，且所述制冷机组为中段制冷器或后段制冷器，采用中段制冷器或后段制冷器，从而在空气压缩机组压缩空气时快速降低压缩空气的温度，以便提高空气压缩机组的工作效率，同时也能降低各设备工作时所产生的热应力，从而延长设备的使用寿命。

气源加热装置由化石燃料的燃烧为压缩空气提供热能，通过化石燃料的燃烧，来加热压缩空气，再通过将加热后的压缩空气导入空气透平机组中，从而利用空气透平机组来进行做功发电，从而实现压缩空气再利用，从而进行发电的目的。

新能源发电与压缩空气储能集成系统的控制方法，其特征在于：包括以下具体内容：

S1.发电系统由风能、水能等各种清洁可再生资源为发电机组提供动力来源，从而使发电机组能够进行发电，电能产生之后，监控后台的控制人员可以通过配电箱以及供电切换装置将对电力进行合理调配，以满足地区的供电需求，也可以根据需要进行远程供电；

S2.在用电低谷期间，监控后台可以将发电系统发电机组产生的多余电能切换至蓄能系统，从而使蓄能系统的电动机机组作为动力源带动空气压缩机组对外界的空气进行压缩，并将压缩后的空气存储在储气装置中，在空气压缩的过程中，可以同时启动制冷机组，从而使制冷机组降低压缩空气的温度，以便提高空气压缩机组的工作效率，同时也能降低各设备工作时所产生的热应力，从而延长设备的使用寿命；

S3.在用电高峰期间或是受环境变化影响，发电系统不能满足供电要求时，转换系统会将储气装置中存储的高压气体经放气装置放出，并同时经气源加热装置的加热，加热后的压缩空气最终会导入空气透平机组中，再由空气透平机组进行做功发电，产生的电能再由电网传输至供电系统中，以满足当地的供电需求。

储能系统储气装置的压力承受范围在50－80个大气压之间，储能系统储气装置的压力承受范围在50－80个大气压之间，从而使储气装置能够压缩和存储较多的气体。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于：储能系统直接由电动机组、空气压缩机组以及储气装置组成，转换系统由放气装置和空气透平机组组成，其具体工作流程如下：

S201.发电系统由风能、水能等各种清洁可再生资源为发电机组提供动力来源，从而使发电机组能够进行发电，电能产生之后，监控后台的控制人员可以通过配电箱以及供电切换装置将对电力进行合理调配；

S202.在用电低谷期间，监控后台可以将发电系统发电机组产生的多余电能切换至蓄能系统，从而使蓄能系统的电动机机组作为动力源带动空气压缩机组对外界的空气进行压缩，并将压缩后的空气存储在储气装置中，空气在压缩的过程中，空气分子会变热，从而使压缩空气的温度较高，因此储气装置的压力承受范围会有所降低；

S203.当风能、水能等能源供应不稳定，发电系统不能满足供电要求时，转换系统会将储气装置中存储的高压气体经放气装置放出，此时，高压气体可以直接经放气装置接入空气透平机组中，无需经气源加热装置的加热，再由空气透平机组进行做功发电，产生的电能再由电网传输至供电系统中，以满足当地的供电需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。