本发明公开了一种全天候光热复合压缩空气储能系统及方法，属于储能技术领域，包括膨胀机、油气换热器、储气库、回热系统和处理器；所述回热系统包括谷电加热回路和光热集热回路；方法包括：在光热集热时间启用光热集热回路中的光热集热装置和光热循环泵；在谷电加热时间启用谷电加热回路中的低温循环泵和高温循环泵，经谷电加热器加热后导热油加热存储至高温油罐；发电放热时，导热油从高温油罐中流出，进油气换热器加热储气库中的压缩空气，换热完毕的导热油流入低温油罐；光热油罐导热油对低温油罐进行补热。本发明利用光热及低谷加热联合运行的加热方式，达到高效蓄热的目的，满足压缩空气储能运行要求，经济性好、节能环保。
1.一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：包括高温压缩膨胀机（1）、油气换热器（2）、储气库（3）、回热系统和处理器；所述储气库（3）中的低温压缩空气通过油气换热器（2）变为高温压缩空气提供给膨胀机（1）；所述回热系统包括谷电加热回路和光热集热回路；
所述谷电加热回路包括通过第一低温导油管路与油气换热器（2）出油口连接的低温油罐（4）和通过谷电加热管路与低温油罐（4）连接的高温油罐（5）；所述高温油罐（5）通过高温导油管路与油气换热器（2）的进油口连接；所述低温导油管路上设置低温循环泵（7）和谷电加热器（8）；所述高温导油管路上设置高温循环泵（9）；
所述光热集热回路包括通过第二低温导油管路与油气换热器（2）出油口连接的光热油罐（6）和设置有光热集热装置（10）和光热循环泵（11）的光热集热管路；所述光热油罐（6）与光热加热管路连接形成第一加热回路；所述低温油罐（4）与光热加热管路连接形成第二加热回路；所述第二加热回路上设置低温油罐补热阀；所述光热油罐（6）通过补热导油管路与低温油罐（4）连接；所述补热导油管路上设置补热泵（12）；
所述全天候光热复合压缩空气储能系统，包括以下步骤：
S1、在光热集热时间启用光热集热回路中的光热集热装置（10）和光热循环泵（11），低温油罐（4）和光热油罐（6）中的导热油分别进入光热集热装置（10）中进行加热；
S1.1低温油罐（4）储存导热油质量为M1，通过光热集热装置（10）循环加热至温度T1时，关闭低温油罐补热阀；
S1.2光热油罐（6）储存导热油质量为M2，通过光热集热装置（10）循环加热至温度T2，存储至光热油罐（6）；
S2、在谷电加热时间启用谷电加热回路中的低温循环泵（7）和高温循环泵（9），根据低温油罐（4）出油口导热油的温度T3，处理器自动计算并控制谷电加热器（8）的加热功率，经谷电加热器（8）加热后导热油加热至温度T4，存储至高温油罐（5），谷电加热器（8）停止加热；
S3、发电放热时，导热油从高温油罐（5）中流出，进油气换热器（2）加热储气库（3）中的压缩空气，提高进入高温压缩膨胀机（1）的空气温度，提高系统发电量；换热完毕的导热油流入低温油罐（4）；
S4、发电放热时，光热油罐（6）导热油对低温油罐（4）进行补热；
S4.1发电放热开始时，光热油罐（6）中的油温T2大于低温油罐（4）中的油温T3时，控制器开启补热泵（12），光热油罐（6）中的导热油进入低温油罐（4）进行补热并参与循环；
S4.2回流至光热油罐（6）中的导热油通过光热集热装置（10）循环加热。
2.根据权利要求1所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：所述低温油罐（4）内、高温油罐（5）内和低温油罐（4）出油口处分别设置油温传感器。
3.根据权利要求1所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：所述光热油罐（6）内设置油温传感器。
4.根据权利要求2或3任一项所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：所述处理器分别采集低温油罐（4）、高温油罐（5）、光热油罐（6）内的油温和低温油罐（4）出油口处的油温，并控制谷电加热器（8）的加热功率与低温循环泵（7）、高温循环泵（9）、光热循环泵（11）和补热泵（12）的开启与关闭。
5.根据权利要求1所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：S1中，所述光热集热时间为8:00‑17:00。
6.根据权利要求1所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：S2中，所述谷电加热时间为8小时，时间为23:00‑7:00。
7.根据权利要求1所述的一种全天候光热复合压缩空气储能系统，其特征在于：S3中，发电放热时间为7:00‑23:00中调度要求的连续四小时。
一种全天候光热复合压缩空气储能系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及储能技术领域，尤其是一种全天候光热复合压缩空气储能系统及方法。
背景技术
[0002] 压缩空气储能发电系统是最低碳环保的新型储能方式之一，但是影响压缩空气储能效率的主要是压缩过程和膨胀过程的热损失，所以压缩空气储能电站都配有导热油蓄热系统。
[0003] 导热油蓄热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。
[0004] 为了尽量减少碳排放，有些压缩空气储能系统的蓄热系统采用太阳能光热采集系统，收集太阳能热作为膨胀热的热源，太阳能具有取之不尽的特点，安全环保，但由于太阳光热能量密度低，变化波动大，如遇阴天或阳光连续不足期间，更无法及时储存系统所需热量，导致常常蓄热量不足，影响压缩空气储能电站正常运行。
发明内容
[0005] 本发明需要解决的技术问题是提供一种全天候光热复合压缩空气储能系统及方法，利用光热及低谷加热联合运行的加热方式，达到高效蓄热的目的，满足压缩空气储能运行要求，并实现错峰运行，实现两种储能方式的互补，经济性好、节能环保。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0007] 一种全天候光热复合压缩空气储能系统，包括膨胀机、油气换热器、储气库、回热系统和处理器；所述储气库中的低温压缩空气通过油气换热器变为高温压缩空气提供给膨胀机；所述回热系统包括谷电加热回路和光热集热回路；
[0008] 所述谷电加热回路包括通过第一低温导油管路与油气换热器出油口连接的低温油罐和通过谷电加热管路与低温油罐连接的高温油罐；所述高温油罐通过高温导油管路与油气换热器的进油口连接；所述谷电加热管路上设置低温循环泵和谷电加热器；所述高温导油管路上设置高温循环泵；
[0009] 所述光热集热回路包括通过第二低温导油管路与油气换热器出油口连接的光热油罐和设置有光热集热装置和光热循环泵的光热集热管路；所述光热油罐与光热加热管路连接形成第一加热回路；所述低温油罐与光热加热管路连接形成第二加热回路；所述第二加热回路上设置低温油罐补热阀；所述光热油罐通过补热导油管路与低温油罐连接；所述补热导油管路上设置补热泵。
[0010] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述低温油罐内、高温油罐内和低温油罐出油口处分别设置油温传感器。
[0011] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述光热油罐内设置油温传感器。
[0012] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述处理器分别采集低温油罐、高温油罐、光热油罐内的油温和低温油罐出油口处的油温，并控制谷电加热器的加热功率与低温循环泵、高温循环泵、光热循环泵和补热泵的开启与关闭。
[0013] 一种全天候光热复合压缩空气储能方法，包括以下步骤：
[0014] S1、在光热集热时间启用光热集热回路中的光热集热装置和光热循环泵，低温油罐和光热油罐中的导热油分别进入光热集热装置中进行加热；
[0015] S2、在谷电加热时间启用谷电加热回路中的低温循环泵和高温循环泵，根据低温油罐出油口导热油的温度T3，处理器自动计算并控制谷电加热器的加热功率，经谷电加热器加热后导热油加热至温度T4，存储至高温油罐，谷电加热器停止加热；
[0016] S3、发电放热时，导热油从高温油罐中流出，进油气换热器加热储气库中的压缩空气，提高进入膨胀机的空气温度，提高系统发电量；换热完毕的导热油流入低温油罐；
[0017] S4、发电放热时，光热油罐导热油对低温油罐进行补热。
[0018] 本发明技术方案的进一步改进在于：S1中，包括以下步骤：
[0019] S1.1低温油罐储存导热油质量为M1，通过光热集热装置循环加热至温度T1时，关闭低温油罐补热阀；
[0020] S1.2光热油罐储存导热油质量为M2，通过光热集热装置循环加热至温度T2，存储至光热油罐。
[0021] 本发明技术方案的进一步改进在于：S1中，所述光热集热时间为8:00‑17:00。
[0022] 本发明技术方案的进一步改进在于：S2中，所述谷电加热时间为8小时，时间为23:00‑7:00。
[0023] 本发明技术方案的进一步改进在于：S3中，发电放热时间为7:00‑23:00中调度要求的连续四小时。
[0024] 本发明技术方案的进一步改进在于：S4中，包括以下步骤：
[0025] S4.1发电放热开始时，光热油罐中的油温T2大于低温油罐中的油温T3时，控制器开启补热泵，光热油罐中的导热油进入低温油罐进行补热并参与循环；
[0026] S4.2回流至光热油罐中的导热油通过光热集热装置循环加热。
[0027] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
[0028] 1、本发明通过设置谷电加热回路和光热集热回路，利用光热及低谷加热联合运行的加热方式，达到高效蓄热的目的，满足压缩空气储能运行要求，实现错峰运行，实现两种储能方式的互补，经济性好、节能环保。
[0029] 2、本发明便于实施，适用于所有压缩空气储能蓄热系统。
附图说明
[0030] 图1是本发明全天候光热复合压缩空气储能系统示意图；
[0031] 其中，1、膨胀机，2、油气换热器，3、储气库，4、低温油罐，5、高温油罐，6、光热油罐，7、低温循环泵，8、谷电加热器，9、高温循环泵，10、光热集热装置，11、光热循环泵，12、补热泵。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
[0033] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”……仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”……的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0034] 如图1所示，一种全天候光热复合压缩空气储能系统，包括膨胀机1、油气换热器2、储气库3、回热系统和处理器；所述储气库3中的低温压缩空气通过油气换热器2变为高温压缩空气提供给膨胀机1；所述油气换热器2串联在回热系统中；所述回热系统包括谷电加热回路和光热集热回路；
[0035] 所述谷电加热回路包括通过第一低温导油管路与油气换热器2出油口连接的低温油罐4和通过谷电加热管路与低温油罐4连接的高温油罐5；所述高温油罐5通过高温导油管路与油气换热器2的进油口连接；所述谷电加热管路上设置低温循环泵7和谷电加热器8；所述高温导油管路上设置高温循环泵9；所述低温油罐4内、高温油罐5内和低温油罐4出油口处分别设置油温传感器。
[0036] 所述光热集热回路包括通过第二低温导油管路与油气换热器2出油口连接的光热油罐6和设置有光热集热装置10和光热循环泵11的光热集热管路；所述光热油罐6与光热加热管路连接形成第一加热回路；所述低温油罐4与光热加热管路连接形成第二加热回路；所述第二加热回路上设置低温油罐补热阀；所述光热油罐6通过补热导油管路与低温油罐4连接；所述补热导油管路上设置补热泵12；所述光热油罐6内设置油温传感器；
[0037] 所述处理器分别采集低温油罐4、高温油罐5、光热油罐6内的油温和低温油罐4出油口处的油温，并控制谷电加热器8的加热功率与低温循环泵7、高温循环泵9、光热循环泵11和补热泵12的开启与关闭。
[0038] 所述低温循环泵7、高温循环泵9和光热循环泵11的数量为两个，分别并联设置在两条支路上。
[0039] 一种全天候光热复合压缩空气储能方法，包括以下步骤：
[0040] S1、在光热集热时间启用光热集热回路中的光热集热装置10和光热循环泵11，光热集热时间为8:00‑17:00，低温油罐4和光热油罐6中的导热油分别进入光热集热装置10中进行加热，具体包括以下步骤：
[0041] S1.1低温油罐4储存导热油质量为M1，通过光热集热装置10循环加热至温度T1时结束；
[0042] S1.2光热油罐6储存导热油质量为M2，通过光热集热装置10循环加热至温度T2，存储至光热油罐6。
[0043] S2、在谷电加热时间启用谷电加热回路中的低温循环泵7和高温循环泵9，根据低温油罐4出油口导热油的温度T3，处理器自动计算并控制谷电加热器8的加热功率，经谷电加热器8加热后导热油加热至温度T4，存储至高温油罐5，谷电加热器8停止加热，谷电加热时间为8小时，23:00‑7:00。
[0044] S3、在发电放热时，导热油从高温油罐5中流出，进油气换热器2加热储气库3中的压缩空气，提高进入膨胀机1的空气温度，提高系统发电量；换热完毕的导热油流入低温油罐4，发电放热时间为7:00‑23:00中调度要求的任何连续四小时。
[0045] S4、光热油罐6导热油对低温油罐4进行补热；
[0046] S4.1发电放热开始时，光热油罐6中的油温T2大于低温油罐4中的油温T3时，控制器开启补热泵12，光热油罐6中的导热油进入低温油罐4进行补热并参与循环；
[0047] S4.2回流至光热油罐6中的导热油通过光热集热装置10循环加热。
[0048] 所述低温油罐4储存导热油质量为M1，满足运行要求的油量；所示光热油罐6储存导热油质量为M2，满足光热集热装置10的集热容量；低温油罐4通过光热集热装置10循环加热至温度T1，符合光热集热装置10的集热能力；光热油罐6通过光热集热装置10循环加热至温度T2，满足导热油的化学性能，在保证导热油性能稳定的前提下达到最大程度的储能。
[0049] 因光热集热装置10的面积有限，因此需要根据有限的热集热装置10面积设置T1、T2，使压缩空气储能能效达到最优，通过提前对光热油罐6中导热油进行加热，减小谷电加热器功率，实现节能，并进一步提高储热效率。实施例
[0050] S1、结合压缩空气储能项目运行特点，提前一天启用光热集热回路中的光热集热装置10和光热循环泵11，光热集热时间为8:00‑17:00，低温油罐4和光热油罐6共存储700t导热油，分别进入槽式光热集热装置中进行加热，低温油罐4内存储满足运行要求的油量550t导热油，通过槽式光热集热装置循环加热至160℃左右结束；光热油罐6中150t小流量导热油充分利用光热集热持续加热，将此部分导热油加热至300℃，存储至光热油罐。
[0051] S2、550t导热油(160℃)从低温油罐4中流出，经谷电加热器8循环加热后直至导热油加热至250℃左右，满足与透平入口空气的换热要求，存储至高温油罐5，谷电加热器8退出加热，低谷电加热时间为8小时，23:00‑7:00。
[0052] S3、导热油(250℃)从高温油罐5中流出，进油气换热器2加热压缩空气，提高进入高温压缩膨胀机1的空气温度，提高系统发电量；换热完毕的导热油约为120℃，流入低温油罐4，发电放热时间为7:00‑23:00中调度要求的任何连续四小时。
[0053] S4、光热油罐6中的小流量导热油充分利用光热集热持续加热，发电放热开始时，当光热油罐6中的油温T2大于低温油罐4中的油温T3时，开启补热泵12，快速提高低温导热油的运行温度，有利于减小谷电加热器功率，实现节能，并进一步提高储热效率。
[0054] 综上所述，本发明利用光热及低谷加热联合运行的加热方式，达到高效蓄热的目的，满足压缩空气储能运行要求，并实现错峰运行，实现两种储能方式的互补，经济性好、节能环保。
