本發(fā)明涉及一種儲能發(fā)電裝置,尤其是涉及用于滿足峰值負載調(diào)節(jié)的燃氣輪機儲能發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
電力行業(yè)作為社會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國家發(fā)展的命脈產(chǎn)業(yè)之一。隨著中國經(jīng)濟社會高速發(fā)展，電力需求日益增長，中國電力工業(yè)建設(shè)進入快速發(fā)展時期。隨著科技進步和社會需求的推動,電網(wǎng)正從傳統(tǒng)的輸、變、配電加速向以滿足社會資源優(yōu)化配置為主要功能的能量承載、能源博弈的平臺演化。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的大背景下，隨著電力系統(tǒng)對安全、高效、穩(wěn)定運行等條件的要求愈來愈高，我國電網(wǎng)的發(fā)展逐漸步入一個全新的階段——智能電網(wǎng)。因此，建設(shè)一個效能高、投資低、安全可靠、靈活應變的智能電網(wǎng)已成為我國電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)是一個集合了多種當代先進技術(shù)的復合系統(tǒng)，這些技術(shù)包括電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、儲能技術(shù)、傳感測量技術(shù)等，而儲能技術(shù)是其中至關(guān)重要的一環(huán)，它在智能電網(wǎng)中具有重要意義：1)可以有效地平滑負荷曲線和晝夜峰谷差，實現(xiàn)需求側(cè)管理；2)調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率，平抑負荷的波動，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行；3)用戶側(cè)輔助電源，提高電能質(zhì)量和供電可靠性；4)優(yōu)化可再生能源的配置利用，促進可再生能源開發(fā)。壓縮空氣儲能技術(shù)是目前較為廣泛應用的一種儲能技術(shù)，其主要原理利用電力系統(tǒng)負荷低谷時段的剩余電力進行壓縮空氣作業(yè)，并將其儲存于高壓密封設(shè)施內(nèi)，在負荷高峰時段釋放出來用以驅(qū)動燃氣輪機發(fā)電。壓縮空氣儲能技術(shù)具有成本低，安全性比較高，運行可靠，壽命長等優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)中典型的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，如200710098467.4的發(fā)明專利，包括壓縮機、儲氣庫、燃燒室、燃氣輪機以及發(fā)電機；在電力負荷低谷時，利用電網(wǎng)電能驅(qū)動電動機，電動機驅(qū)動壓縮機壓縮空氣送入儲氣庫；在電力負荷高峰時，由儲氣庫釋放的壓縮空氣在燃燒室燃燒后的燃氣進入燃氣輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，并將電能送入電網(wǎng)。但是，這種類型的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，隨著儲氣庫內(nèi)壓縮空氣的排出，其氣壓逐漸降低，從而導致燃氣輪機的效率下降。作為現(xiàn)有技術(shù)的改進，200780031109.X提出了一種恒壓的壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)，其儲氣罐包括通過液壓泵/發(fā)動機單元連接的兩個儲氣罐，兩個儲氣罐之間設(shè)置存儲水，通過液壓泵控制存儲水在兩個儲氣罐之間流動，從而改變排氣儲氣罐的體積以保證壓強穩(wěn)定，從而保證了燃氣輪機的效率穩(wěn)定。但是，該改進的技術(shù)方案中，由于在儲氣罐中引入了存儲水，其在排氣過程中可能揮發(fā)，從而增加壓縮空氣的水分，導致下游燃氣輪機、換熱器、管道系統(tǒng)或者儀器由于水分導致的腐蝕或者退化。為了解決上述問題，申請人提出了改進的壓縮空氣儲能系統(tǒng)的發(fā)明，在恒壓儲氣罐的壓縮空氣和儲存水界面之間設(shè)置固態(tài)或者液體的密封隔絕層，從而減小了儲存水的揮發(fā)，降低對于后續(xù)部件的影響。但是空氣儲能中的空氣在壓縮過程中，會產(chǎn)生大量的熱量，盡管在壓縮機后設(shè)置了冷卻器用于給壓縮空氣降溫，但是在第二儲氣罐中的空氣在儲能時被壓縮也會升溫，而升溫后的空氣的熱量傳遞給儲存水會造成儲存水的揮發(fā)加快，從而可能對于后續(xù)部件產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
作為本發(fā)明的一個方面，提供一種壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)，包括：壓縮機，其在儲能時通過電動機驅(qū)動并將常壓空氣進行壓縮；第一儲存罐，其為恒壓儲氣裝置，設(shè)置由空氣入口以及空氣出口，通過空氣入口能夠接受壓縮機的壓縮空氣，通過空氣出口能夠?qū)嚎s空氣排出；第二儲存罐，其為變壓儲氣裝置，通過連通管路與所述第一儲存罐相連通；在所述第一儲存罐和第二儲存罐中容納有儲存水，從而使得所述第二儲存罐是氣密性密封的；液壓泵/發(fā)動機單元，其設(shè)置于所述連通管路，根據(jù)所述第一儲存罐的壓力操作所述液壓泵/發(fā)動機單元，從而使所述第一儲存罐保持恒壓；發(fā)電機，其利用第一儲存罐排出的壓縮空氣和燃料燃燒后的燃燒氣體來驅(qū)動渦輪機，并通過該渦輪機的驅(qū)動而發(fā)電；在所述第二儲存罐內(nèi)設(shè)置換熱管，通過所述換熱管能夠?qū)⑺龅诙Υ婀迌?nèi)的空氣降溫。優(yōu)選的，所述換熱管與冷卻介質(zhì)輸送器相通，能夠通過所述冷卻介質(zhì)輸送器向所述換熱管輸送冷卻介質(zhì)，從而降低第二儲存罐內(nèi)空氣的溫度。優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)為空氣或者水。優(yōu)選的，當所述壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)在用電波谷儲能時，開啟所述冷卻介質(zhì)輸送器，通過換熱管將所述第二儲存罐內(nèi)的空氣降溫；當所述壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)在用電波峰發(fā)電時，關(guān)閉所述冷卻介質(zhì)輸送器。優(yōu)選的，所述換熱管包括第一換熱管和第二換熱管；所述第一換熱管設(shè)置于所述第二儲存罐的高于中部的位置，所述第二換熱管設(shè)置于所述第二儲存罐的靠近頂部的位置；所述第一換熱管和第二換熱管分別通過第一閥門和第二閥門與所述冷卻介質(zhì)輸送器相通。優(yōu)選的，所述第二儲存罐內(nèi)設(shè)置水位高度傳感器，用于監(jiān)測所述第二儲存罐內(nèi)的儲存水高度。優(yōu)選的，所述壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)在用電波谷儲能時，通過所述水位高度傳感器監(jiān)測所述第二儲存罐內(nèi)的儲存水高度，當儲存水高度低于所述第一換熱管最低高度時，保持所述第一閥門和第二閥門開啟；當存儲水高于所述第一換熱管最高高度時，關(guān)閉所述第一閥門，保持所述第二閥門開啟。作為本發(fā)明的另外一個方面，提供一種智能電網(wǎng)電力負荷儲能調(diào)度系統(tǒng)，其包括上述的壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)。附圖說明圖1是本發(fā)明一個實施例的壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明另一個實施例的壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實施例對本發(fā)明進行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進行適當?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。本發(fā)明第一實施例的壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)，參見圖1，包括壓縮機1，冷卻器2，第一儲存罐3，液壓泵/發(fā)動機單元4，第二儲存罐5，除濕裝置6，換熱器7，燃燒室8，燃氣輪機9以及發(fā)電機10。壓縮機1將外部空氣進行壓縮從而存儲電力，在用電負荷低谷時，通過電動機利用低谷電驅(qū)動壓縮機1運轉(zhuǎn)，從而將能量存儲在壓縮空氣中。壓縮機1可以是單個壓縮機或者包括多級壓縮機的壓縮機組?？諝庠诒粔嚎s后溫度升高，冷卻器2用于將升溫后的空氣降溫，從而壓入壓縮空氣存儲罐。壓縮空氣存儲罐包括第一儲存罐3、液壓泵/發(fā)動機單元4以及第二儲存罐5。第一儲存罐3和第二儲存罐5為剛性容器，同時壓縮空氣存儲罐中容納有儲存水，其通過第二儲存罐5和第一儲存罐3之間壓力差或者液壓泵驅(qū)動，從而能夠在第二儲存罐5和第一儲存罐3之間流動，保持第一儲存罐3的壓力恒定。第一儲存罐3具有壓縮空氣入口31以及壓縮空氣出口32。在用電波谷儲能階段，在第一儲存罐3通過壓縮空氣入口31接收壓縮空氣時，液壓泵使用波谷電作為液壓發(fā)動機的能量來源，將儲存水輸送到第二儲存罐5中，從而增加第一儲存罐3中的容納壓縮空氣體積，保持第一儲存罐3中的壓強不變。在用電波峰釋能階段，在第一儲存罐3通過壓縮空氣出口32排出壓縮空氣，通過第二儲存罐5以及第一儲存罐3之間的壓力差，將儲存水輸送到第一儲存罐3中，從而減小第一儲存罐3中的容納壓縮空氣體積，保持第一儲存罐3中的壓強不變；儲存水在移動過程中同時驅(qū)動發(fā)動機進行發(fā)電?？梢酝ㄟ^監(jiān)測第一儲存罐3內(nèi)的空氣壓強，從而控制液壓泵/發(fā)動機單元4。換熱管11設(shè)置通過第二儲存罐5，通過換熱管11能夠?qū)⑺龅诙Υ婀迌?nèi)的空氣降溫。換熱管11與冷卻介質(zhì)輸送器12相通，能夠通過冷卻介質(zhì)輸送器12向第二儲存罐5輸送冷卻介質(zhì)，該冷卻介質(zhì)能夠通過換熱管與儲存罐內(nèi)空氣換熱，從而能夠降低第二儲存罐內(nèi)空氣的溫度。冷卻介質(zhì)可以是水或者空氣，當冷卻介質(zhì)為水時，冷卻介質(zhì)輸送器12可以是輸送泵，當冷卻介質(zhì)為空氣時，冷卻介質(zhì)輸送器12可以是例如鼓風泵。在波谷儲能時，第二儲存罐5內(nèi)的空氣受到壓縮從而溫度升高，開啟冷卻介質(zhì)輸送器12，通過換熱管11將第二儲存罐5內(nèi)的空氣降溫；當壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)在用電波峰發(fā)電時，關(guān)閉冷卻介質(zhì)輸送器。在波峰發(fā)電時，換熱器7分別與壓縮空氣流路和燃氣輪機的乏氣輸出流路相通，在其中通過燃氣輪機的輸出乏氣對壓縮空氣進行加熱，從而提高燃燒室的效率。燃燒室8設(shè)置于換熱器7之后，壓縮空氣與燃料在燃燒室8中進行燃燒，從而輸出燃氣。輸出燃氣被輸送到燃氣輪機9，驅(qū)動燃氣輪機9使與其耦合的發(fā)電機10進行發(fā)電。為了進一步去除壓縮空氣中的水分，可以在壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)置除濕裝置6。除濕裝置6設(shè)置于第一儲存器3的空氣出口32的后端管路，用于進一步去除壓縮空氣中的水分，從而保證后續(xù)部件不受水分影響。除濕裝置6可以使用包括干燥劑或者乙二醇中的至少一種；可選的，除濕裝置6包括冷凝器，通過冷凝的方式去除壓縮空氣中的水分。優(yōu)選的，可以在第一儲存器3的壓縮空氣界面和儲存水界面之間設(shè)置隔絕層，從而減少儲存水的揮發(fā)。隔絕層可以是固體隔絕層或者液體隔絕層。固體隔絕層為能夠沿著第一儲存器3軸線上下自由移動的隔絕元件，其可以設(shè)置為“工”形，底部為密封件，優(yōu)選的可以在隔絕元件的密封低件上設(shè)置絕熱層。本發(fā)明優(yōu)選的第二實施例參見圖2，具體的，該實施例中，換熱管包括第一換熱管111和第二換熱管112。第一換熱管111設(shè)置于所述第二儲存罐5的高于中部的位置，第二換熱管112設(shè)置于第二儲存罐5的靠近頂部的位置。第一換熱管111和第二換熱管112分別通過第一閥門13和第二閥門14與冷卻介質(zhì)輸送器12相通。第二儲存罐5內(nèi)設(shè)置水位高度傳感器，用于監(jiān)測第二儲存罐5內(nèi)的儲存水高度。第二實施例中，壓縮空氣能量儲存發(fā)電系統(tǒng)在用電波谷儲能時，通過水位高度傳感器監(jiān)測第二儲存罐5內(nèi)的儲存水高度，當儲存水高度低于第一換熱管111最低高度時，保持第一閥門13和第二閥門14開啟；在儲能時，儲存水的水位高度升高，當儲存水高于第一換熱管111最高高度例如圖2中的水位15中，關(guān)閉第一閥門13，保持第二閥門14開啟。通過第二實施例中的設(shè)置，避免了在儲能時由于儲存水淹沒換熱管導致對于第二儲存罐中的壓縮空氣的降溫性能降低。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為落入本發(fā)明的保護范圍。