本技術(shù)涉及儲能系統(tǒng)，尤其是涉及一種鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲能技術(shù)因具有長壽命、零碳排放、高安全性及相對較低的造價等優(yōu)勢，近年來備受關(guān)注。壓縮空氣儲能技術(shù)一般包括能量輸入、解耦、耦合和輸出四個過程，其工作原理是利用電網(wǎng)低負荷時的富余電力壓縮空氣至高壓，儲存于儲氣設(shè)備中，在電網(wǎng)高負荷時釋放高壓氣體進行發(fā)電，以實現(xiàn)能源的有效利用。然而，現(xiàn)有壓縮空氣儲能技術(shù)的儲氣設(shè)備主要依賴于固定容積的鹽穴、地下人工硐室或地面壓力容器等，由于儲氣設(shè)備的容積固定，隨著壓縮空氣的注入與釋放，儲氣設(shè)備內(nèi)的壓力會不可避免地發(fā)生變化，導(dǎo)致主機設(shè)備在非額定工況下運行，即處于滑壓運行狀態(tài)，而這種滑壓運行會影響系統(tǒng)整體的電電轉(zhuǎn)化效率，進而降低了儲能密度和經(jīng)濟性。

2、申請內(nèi)容

3、本技術(shù)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本技術(shù)的一個目的在于提出一種鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)。所述鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以利用地下鹽穴內(nèi)存續(xù)的飽和鹽鹵水的恒定靜水壓特性，來維持地下鹽穴內(nèi)儲氣壓力恒定，以使鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)穩(wěn)定運行在高效的額定工況，可以提高其電電轉(zhuǎn)化效率、儲能密度和經(jīng)濟性。

4、本技術(shù)還提出一種儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法。

5、根據(jù)本技術(shù)第一方面實施例的鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)，所述鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)包括：穩(wěn)態(tài)儲能機組、穩(wěn)態(tài)釋能機組以及鹽穴儲氣庫，所述鹽穴儲氣庫具有氣側(cè)管道，所述氣側(cè)管道可選擇地與所述穩(wěn)態(tài)儲能機組連通以蓄能，或與所述穩(wěn)態(tài)釋能機組相連以釋能；其中所述鹽穴儲氣庫還包括：地下鹽穴、地上鹽鹵水蓄水池以及水側(cè)管道，所述地下鹽穴適于通過地下鹽層造腔形成，且其內(nèi)存續(xù)有飽和鹽鹵水，所述氣側(cè)管道與所述地下鹽穴連通，所述水側(cè)管道的第一端與所述地下鹽穴連通，所述水側(cè)管道的第二端與所述地上鹽鹵水蓄水池連通，且所述第一端與所述第二端具有固定高度差，以通過恒定靜水壓差保持所述鹽穴儲氣庫內(nèi)恒壓。

6、根據(jù)本技術(shù)的鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)，可以通過利用地下鹽穴融腔后存續(xù)的飽和鹽鹵水的恒定靜水壓特性，來維持地下鹽穴內(nèi)儲氣壓力恒定，這樣，使得穩(wěn)態(tài)儲能機組以及穩(wěn)態(tài)釋能機組能穩(wěn)定運行在高效率的額定工況，從而可以提高鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)的電電轉(zhuǎn)化效率、儲能密度和經(jīng)濟性。并且，較相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)鹽穴造腔工藝，需要排出腔內(nèi)的飽和鹽鹵水，本技術(shù)中地下鹽穴在融腔完成后，無需排出其內(nèi)的飽和鹽鹵水，飽和鹽鹵水直接作為儲能以及釋能過程中的液體交換介質(zhì)，從而可以在合理利用飽和鹽鹵水實現(xiàn)保持恒壓的同時，減少地下鹽穴的建設(shè)周期，并節(jié)省建設(shè)成本。

7、根據(jù)本技術(shù)的一些實施例，所述水側(cè)管道的所述第一端鄰近所述地下鹽穴的底壁設(shè)置。

8、在一些實施例中，所述地上鹽鹵水蓄水池包括：水池以及蓋設(shè)在所述水池上方的頂棚，所述頂棚用于減少所述水池內(nèi)飽和鹽鹵水的蒸發(fā)量。

9、進一步地，所述地上鹽鹵水蓄水池還包括：結(jié)晶檢測裝置以及自動補水裝置，所述結(jié)晶檢測裝置設(shè)置于所述水池，并用于檢測鹽鹵析出量，所述自動補水裝置設(shè)置于所述頂棚，并適于基于所述鹽鹵析出量，向所述水池補水。

10、進一步地，所述鹽鹵析出量為m1，所述自動補水裝置的補水量為m2，且m2份水適于溶解m1份析出鹽鹵，以補充飽和鹽鹵水。

11、在一些實施例中，所述地上鹽鹵水蓄水池還包括：攪拌器，所述攪拌器設(shè)置于水池，并適于攪拌所述水池內(nèi)的飽和鹽鹵水。

12、根據(jù)本技術(shù)的一些實施例，所述穩(wěn)態(tài)儲能機組包括串聯(lián)且穩(wěn)態(tài)運行的第一壓縮機和第二壓縮機，所述穩(wěn)態(tài)釋能機組包括串聯(lián)且穩(wěn)態(tài)運行的第一透平機和第二透平機，所述第一壓縮機與所述第二壓縮機之間以及所述第二壓縮機與所述氣側(cè)管道之間設(shè)置有換熱器，所述第一透平機與所述第二透平機之間以及所述第一透平機與所述氣側(cè)管道之間設(shè)置有加熱器。

13、進一步地，所述氣側(cè)管道的第三端通過第一閥與所述換熱器相連，通過第二閥與所述加熱器相連，以使所述氣側(cè)管道可選擇地與所述穩(wěn)態(tài)儲能機組或所述穩(wěn)態(tài)釋能機組連通。

14、根據(jù)本技術(shù)的一些實施例，所述氣側(cè)管道的第四端位于所述地下鹽穴內(nèi)，且鄰近所述地下鹽穴的頂壁設(shè)置。

15、在一些實施例中，所述鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)還包括：低溫儲熱器和高溫儲熱器，所述低溫儲熱器和所述高溫儲熱器均與所述加熱器、所述換熱器相連。

16、根據(jù)本技術(shù)第二方面實施例的儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法，適用于上述實施例中任一項所述的鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法包括：構(gòu)建地下鹽穴，并使所述地下鹽穴的儲氣壓力pstor滿足：pstor＝(c1p0-loss1)×c2-loss2；其中，所述穩(wěn)態(tài)儲能機組包括第一壓縮機和第二壓縮機，c1為第一壓縮機的壓比，c2為第二壓縮機的壓比，loss1為所述第一壓縮機與所述第二壓縮機之間的壓損，loss2為所述第二壓縮機到所述地下鹽穴之間的壓損，p0為所述第一壓縮機的進口壓力。

17、根據(jù)本技術(shù)的一些實施例，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：使所述第一壓縮機的排氣溫度t1_out滿足：所述第二壓縮機的排氣溫度t2_out滿足：其中，tair為環(huán)境空氣溫度，t2_in為所述第二壓縮機的進口空氣溫度，κ為氣體絕熱指數(shù)，η1為所述第一壓縮機的多變效率，η2為所述第二壓縮機的多變效率。

18、進一步地，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：使所述第一壓縮機的排氣溫度與所述第二壓縮機的排氣溫度相等。

19、在一些實施例中，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：使所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：所述穩(wěn)態(tài)釋能機組的排氣壓力滿足：p0+ploss_out＝((pstor-loss3)/e1-loss4)/e2；其中，所述穩(wěn)態(tài)釋能機組包括：第一透平機和第二透平機，ploss_out為第二透平機出口連接處的壓力損耗，loss3為所述地下鹽穴到第一透平機之間的壓損，loss4為所述第一透平機到所述第二透平機之間的壓損，e1為所述第一透平機的膨脹比，e2為所述第二透平機的膨脹比。

20、進一步地，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：使所述第一透平機的排氣溫度t11_out滿足：所述第二透平機的排氣溫度t22_out滿足：其中，t11_in為所述第一透平機的入口空氣溫度，t22_in為所述第二透平機的入口空氣溫度，η3為所述第一透平機的多變效率，η4為所述第二透平機的多變效率。

21、根據(jù)本技術(shù)的一些實施例，所述儲能系統(tǒng)的設(shè)計方法還包括：所述鹽穴型恒壓壓縮空氣儲能系統(tǒng)中高溫蓄熱介質(zhì)的溫度th以及低溫蓄熱介質(zhì)的溫度tl滿足：(th-tl)cpm_meanmm＝(t11_in+t22_in-t11_out-t22_out)cpairmair；其中，cpm_mean為蓄熱介質(zhì)的平均比熱，mm為蓄熱介質(zhì)的質(zhì)量，cpair為透平過程空氣的平均比熱，mair為透平過程消耗空氣的總質(zhì)量。

22、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實踐了解到。

技術(shù)實現(xiàn)思路