CN216589029U - 一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于储能技术领域，旨在解决现有的压缩空气储能方案施工难度大、可靠性差、成本高的问题，具体涉及一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统由位于上部蓄水库、下部储气室和电站构成，依托自然落差或者现有条件，利用蓄水库和储气室对应落差的水柱产生静压力维持压缩空气压强。其中，依托自然落差包括：山区地势形成的高度落差或者海面与海底海床的高度落差；依托现有条件包括抽水储能电站上库、废弃矿井、天然隧洞、废弃人造工事、报废船舶或者其它防水密封空腔。本实用新型利用自然落差以及现有条件，维持储气室在充放电过程中的恒定压力，可以大大减少压缩空气储能系统基建规模，降低成本。

Description

一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统。

背景技术

抽水储能系统和压缩空气储能系统是两种已投入商业运营的大规模电网级储能系统，其中，压缩空气储能系统中，按照储气装置的特点，可以分为等体积压缩空气储能系统和等压强压缩空气储能系统。等压强压缩空气储能系统具有储能密度大，储能、发电运行过程储气室压力恒定，有助于保持电动/发电机工作在高效工况，从而，有利于实现高能量密度、高能量循环效率。

加拿大Hydrostor公司提出了蓄水库和电站建于地面，储气室位于地下的等压强压缩空气储能系统；其地面蓄水库和地下储气室之间通过竖井连接，地面电站和地下储气室通过竖井中的高压输气管道连接，其落差(水压)通过人工挖掘的地下竖井和地下储气室来实现。该系统的缺点在于，由于竖井容积大，系统需要大量的水维持运行；向地下深处开挖土方/石方量大，基建成本高，大大提高了系统的用电成本。

另外，加拿大Hydrostor公司提出了基于柔性储气装置的等压强压缩空气储能系统。储气装置由柔性复合材料制造，储气和放气伴随着柔性储气装置的膨胀和压缩，对柔性复合材料的韧性要求高，另外，需要对柔性储气装置进行锚定，锚定拉力按照浮力的两倍进行设计，柔性储气装置也要考虑海底洋流等影响因素，因此该系统存在可靠性差、寿命短、成本高的不利因素。

德国发明者Anmelder Gleich提出一种混凝土浇筑空心球体用作等压强压缩空气储气装置的方案，储气装置放置于海洋中，通过外部水压维持储气装置内部压缩空气压强，但是，该储气装置需要在海底海床上进行施工作业，将其固定于海底海床，大大增加施工难度和成本。

实用新型内容

针对上述问题，即为了解决现有的压缩空气储能方案施工难度大、可靠性差、成本高的问题，本实用新型的第一方面提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；所述自然环境为山区地势；

所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入回输至所述上部蓄水库；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，所述上部蓄水库的水压入所述下部储气室。

在一些优选实施例中，所述上部蓄水库与所述下部储气室之间设置有高压输水管道；

所述下部储气室与所述电站之间设置有高压输气管道；

所述电站邻近所述下部储气室设置。

在一些优选实施例中，所述上部蓄水库依托山区地理特征建设于山上，利用高度落差提供水的静压力以维持压缩空气压强；

所述上部蓄水库为新建水库、现有废弃矿井、天然洞穴、废弃人造工事或者抽水储能电站上库。

在一些优选实施例中，所述高度落差为h，h≥1000m。

在一些优选实施例中，所述下部储气室为开挖隧洞、人造储气罐、现有天然洞穴、废弃矿井或废弃人造工事中一个或几个改造制成。

在一些优选实施例中，所述电动机与所述发电机为一体机，或者，所述电动机与所述发电机独立设置。

本实用新型的第二方面提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；所述自然环境为海面和海底海床地势；

所述下部储气室设置于海底海床，海水压力维持压缩空气压强以构成恒压式压缩空气储能系统；

所述下部储气室的顶部设置有配重；所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述腔室的底部设置有与外部海水连通的出水孔；

所述下部储气室与所述电站之间通过高压输气管道连接；

所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入至外部海中；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，外部海水通过出水孔进入所述下部储气室的内部。

在一些优选实施例中，所述电站设置于海上漂浮平台或者附近海岛上。

在一些优选实施例中，所述下部储气室为报废船舶、浇筑混凝土储罐或者储气空腔制成；

所述下部储气室的周侧设置有防水密封层。

本实用新型的第三方面提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、抽水储能电站下库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室之间的高度落差依托山区地势形成；

所述上部蓄水库为现有抽水储能电站上库；

所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在所述上部蓄水库与所述下部储气室之间，在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入回输至所述上部蓄水库；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，所述上部蓄水库的水压入所述下部储气室；

所述抽水储能电站下库与所述上部蓄水库具有高度落差；所述抽水储能电站下库与所述上部蓄水库之间设置有输水管道、抽水储能变电站和水轮机；在所述上部蓄水库与所述抽水储能电站下库之间，在用电低峰时，所述抽水储能变电站将所述抽水储能电站下库内部的水抽送至所述上部蓄水库，以进行重力势能的存储；在用电高峰时，所述上部蓄水库中的水落下驱动所述水轮机转动发电。

1)本实用新型提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，利用自然落差和现有条件，有效降低施工难度，保证使用的可靠性，同时大大降低等压强压缩空气储能系统的成本。

2)本实用新型不仅具有场地优势，还具有储能量大、造价低、储能效率和安全性高等优势；本实用新型不会破坏山体及绿植，环境友好，还具有造价低、储能效率高等优势。

3)本实用新型公开的方案可以依托山区自然高度落差形成水的静压力，维持压缩空气压强，大大减少了向下挖掘竖井的开挖土方/石方量，有效降低成本。

4)本实用新型公开的方案利用山区自然高度落差高的特点，同时继续向下挖掘，继续提高水的静压力，从而大幅提高压缩空气压强，提高储能密度，降低度电成本。

5)本实用新型公开的方案利用山区硬岩层丰富且埋深普遍较浅的地质特点，利用硬岩层围岩防水、耐高压的条件，在硬岩层中开挖隧洞或利用硬岩层中已有天然隧洞、人造工事、废弃矿井，降低储气室成本。

6)本实用新型公开的方案利用现有条件形成蓄水库，如抽水储能电站上库、废弃矿井、天然隧洞、废弃人造工事中的一种或几种，降低蓄水库成本。

7)本实用新型公开的方案在依托海面和海底海床高度落差建造恒压式压缩空气储能系统的场景下，利用现有或者低成本的储气空腔，采用模块化预制模式，通过漂浮拖至目标海域，自沉方式部署，可以大大减小成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型的第一种实施例的结构示意图；

图2是图1中的露天型山上蓄水库的示意图；

图3是本实用新型中的电站构成示意图

图4是本实用新型的第二种实施例的结构示意图；

图5是图4中的隧洞型山上蓄水库的示意图；

图6是图4中的下部储气室的示意图；

图7是本实用新型的第三种实施例的结构示意图；

图8是本实用新型的第四种实施例的结构示意图；

图9是本实用新型的第五种实施例的结构示意图；

图10是本实用新型的第六种实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1、露天型山上蓄水库；2、高压输水管道；3、高压输气管道；4、电站；5、下部储气室；6、隧洞型山上蓄水库；7、竖井；8、第一防水渗漏结构；9、土石；10、第二防水渗漏结构；11、山体；12、连通通道；13、第一段高压输水管道；14、第一段高压输气管道；15、地下硬岩层；16、储气室本体；17、膨胀机；18、电动发电机一体机；19、压缩机；20、换热设备；21、储热设备；22、高压输气管道连接段；23、现有抽水储能电站上库；24、抽水储能电站下库，241、抽水储能变电站，242、水轮机，25、输水管道；26、海底储气室，27、海床，28、海中高压输气管道，29海面电站，30、岛屿，31、指定海域海面，32、海上漂浮平台，33、海缆，34、变电站。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的第一方面提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，上部蓄水库、下部储气室、电站均与总控中心信号连接；上部蓄水库与下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差。下部储气室具有储存压缩空气的腔室；电站为压缩空气储能电站；电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，电动机、发电机均与压缩机连接；换热设备设置于压缩机与储热设置之间；储热设备与下部储气室连接；在储能过程中，电动机带动压缩机转动，压缩机用于压缩环境空气，换热设备收集被压缩空气的热能并传输至储热设备储存热能，被压缩空气进入下部储气室，下部储气室内的水被压入回输至上部蓄水库；在发电过程中，下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过膨胀机对外做功，膨胀机带动发电机转动并发电，上部蓄水库的水压入下部储气室。

在储能和发电过程中，水的静压力几乎不变，空气压力几乎保持恒定。

其中，上部蓄水库为新建水库、现有废弃矿井、天然洞穴、废弃人造工事或者抽水储能电站上库。

进一步地，上部蓄水库，依托山区地理特点，建设于山上，利用山上与地面/地下的高度落差，提供水的静压力，从而维持压缩空气压强，其中，压缩空气压强正比于水柱高度(即垂直方向的输水管道内部形成的水柱高度)。相较于等体积压缩空气储能系统，等压强压缩空气储能系统储能密度更大。蓄水库需要进行防渗漏处理，同时，根据所建储能系统地区水源特点和水体蒸发速度确定水库类型；在水源充足的地区，蓄水库水量易于维持，可以选择在山上地表开挖山上蓄水库；在水源匮乏、干旱地区，蓄水库水量不易于维持，可以选择在山体内开挖隧洞作为蓄水库。蓄水库可以新建，也可以利用现有废弃矿井、天然洞穴、废弃人造工事、抽水储能电站上库中的一种或几种作为上部蓄水库，从而降低成本。

其中，下部储气室可以通过开挖隧洞、使用人造储气罐，或者利用现有天然洞穴、废弃矿井、废弃人造工事中的一种或几种改造而成。

进一步地，下部储气室，利用山区硬岩层丰富且埋深普遍较浅的地质特点，从山下地面向地下挖掘隧洞(同时可增加落差，增加水柱高度)，或者从山下岩壁向山体内部挖掘隧洞，其中硬岩层围岩可以承受高压压缩空气的应力，同时防止压缩空气和水的渗漏，必要时可进一步做耐压、防水衬砌处理；降低储气室成本。另外，人造高压储罐也可作为储气室的选择，可以将其放置于山下。除此之外，也可以利用山下现有废弃矿井、天然洞穴、废弃人造工事中的一种或几种作为储气室，从而降低成本。

进一步地，自然环境为山区地势或者海面海底环境。

进一步地，电动机与发电机为电动发电机一体机，或者，电动机与发电机独立设置。

本实用新型中公开的系统由位于上部的蓄水库、位于下部的储气室和靠近储气室的电站构成，依托自然落差或者现有条件，利用蓄水库和储气室对应落差的水柱产生静压力维持压缩空气压强。其中，依托自然落差包括：山区地势形成的高度落差或者海面与海底海床的高度落差；依托现有条件包括：抽水储能电站上库、废弃矿井、天然隧洞、废弃人造工事、报废船舶或者其它防水密封空腔。实施本实用新型，利用自然落差以及现有条件，维持储气室在充放电过程中的恒定压力，可以大大减少压缩空气储能系统基建规模，降低成本。

以下参照附图结合实施例进一步说明本实用新型。

实施例一

参照附图1至附图3，本实用新型提供了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室5、电站4以及总控中心，上部蓄水库、下部储气室、电站均与总控中心信号连接；上部蓄水库与下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；在本实施例中，自然环境为山区地势；下部储气室具有储存压缩空气的腔室；上部蓄水库与下部储气室之间设置有高压输水管道2；下部储气室与电站之间设置有高压输气管道3；电站邻近下部储气室设置。

其中，电站为压缩空气储能电站；电站包括膨胀机17、电动机、发电机、压缩机19、换热设备20、储热设备21，电动机、发电机均与压缩机连接；换热设备设置于压缩机与储热设置之间；储热设备通过高压输气管道连接段22(即位于电站内部用于连接的管道段)与高压输气管道连通，进而与下部储气室连接。

在储能过程中，电动机带动压缩机转动，压缩机用于压缩环境空气，换热设备收集被压缩空气的热能并传输至储热设备储存热能，被压缩空气进入下部储气室，下部储气室内的水被压入回输至上部蓄水库；在发电过程中，下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过膨胀机对外做功，膨胀机带动发电机转动并发电，上部蓄水库的水压入下部储气室。

在本实施例中，上部蓄水库为露天型山上蓄水库1。

在本实施例中，电动机与发电机为电动发电机一体机18。

对于露天型山上蓄水库，由于其周侧为土石9等结构，将其作为水源使用时，无法保证水源不流失，因此在其周侧以及底部设置有第一防水渗漏结构8，防止库内水量流失。露天型山上蓄水库依托山区地理特征建设于山上，利用高度落差提供水的静压力以维持压缩空气压强。

其中，高度落差为h，h≥1000m。

优选的，上部蓄水库修建于地上800米左右，下部储气室修建于地下200米左右，从而蓄水库与储气室的高度落差约为1000米，对应压缩空气压强约为10MPa，有利于实现储能系统的高储能密度，进一步降低度电成本。

实施例二

参照附图4至附图6，在本实用新型的第二种实施例中，在实施例一的基础上，上部蓄水库为隧洞型山上蓄水库6，利用天然洞穴或废弃人造工事进行山体11内的蓄水库建设，充分利用现有设施。

进一步地，隧洞型山上蓄水库的周侧设置有第二防水渗漏结构10，形成密封腔室，保证水只从设定的高压输水管道输出或输入；下部储气室设置于地下，从地面到下部储气室之间开设有竖井7，其中，第一段高压输水管道13穿过竖井通过连通通道12悬伸至下部储气室的内底部；高压输气管道中的第一段高压输气管道14用于与电站连接，下部的输气管道段用下部储气室连通。

在本实施例中，下部储气室包括储气室本体16以及设置在周侧的密封层(图中未示出)，保证腔室在地下硬岩层15中的密封。

进一步地，在山体/地下硬岩层开挖隧洞，利用围岩耐压防渗漏的特性，避免/减少衬砌作业，降低地下储气室建造成本。选择围岩稳定，且位于硬岩层的现有天然洞穴、废弃矿井、废弃人造工事中的一种或几种，大大降低开挖隧洞的成本。

实施例三

参照附图7，图7是本实用新型的第三种实施例的结构示意图；在实施例一的基础上，下部储气室5为放置于山下的人造储气罐。

实施例四

参照附图8，图8是本实用新型的第四种实施例的结构示意图；本方案公开了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，包括上部蓄水库、抽水储能电站下库24、下部储气室、电站以及总控中心，上部蓄水库、下部储气室、电站均与总控中心信号连接；上部蓄水库与下部储气室之间的高度落差依托山区地势形成。其中，上部蓄水库为现有抽水储能电站上库23。利用现有抽水储能电站上库作为一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统的蓄水库，抽水储能电站下库和下部储气室之间不存在关联，利用抽水储能电站上库的一部分库容作为维持本实用新型实施例三的运行需要的水源。相同落差条件下，一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统储能密度远高于抽水储能系统，本实施例中对应的复合体的储能密度高于单独采用抽水储能方案的储能密度。

下部储气室具有储存压缩空气的腔室；电站为压缩空气储能电站；电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，电动机、发电机均与压缩机连接；换热设备设置于压缩机与储热设置之间；储热设备与下部储气室连接。

在上部蓄水库与下部储气室之间，在储能过程中，电动机带动压缩机转动，压缩机用于压缩环境空气，换热设备收集被压缩空气的热能并传输至储热设备储存热能，被压缩空气进入下部储气室，下部储气室内的水被压入回输至上部蓄水库；在发电过程中，下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过膨胀机对外做功，膨胀机带动发电机转动并发电，上部蓄水库的水压入下部储气室。

抽水储能电站下库与上部蓄水库具有高度落差；抽水储能电站下库与上部蓄水库之间设置有输水管道25、抽水储能变电站241和水轮机242；在上部蓄水库与所述抽水储能电站下库之间，在用电低峰时，抽水储能变电站将抽水储能电站下库内部的水抽送至上部蓄水库，以进行重力势能的存储；在用电高峰时，上部蓄水库中的水落下驱动水轮机转动发电。

通过本实施例，利用现有的抽水储能电站上库的一部分库容，避免修建上部蓄水库，进一步降低成本。

实施例五

参照附图9，图9是本实用新型的第五种实施例的结构示意图；在本实施例中公开了一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，上部蓄水库、下部储气室、电站均与总控中心信号连接；上部蓄水库与下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；自然环境为海面和海底海床地势；在本实施例中，上部蓄水库为外部海水，下部储气室为设置于指定海域海面31对应的海床27的海底储气室26，因此，利用从海面海水到海底海水之间的高度落差，即外部海水压强构成该储能系统。

海底储气室设置于海底海床，海水压力维持压缩空气压强以构成恒压式压缩空气储能系统；海底储气室的顶部设置有配重；海底储气室具有储存压缩空气的腔室，腔室的底部设置有与外部海水连通的出水孔。

下部储气室与电站之间通过高压输气管道连接，其中，穿过海水敷设的海中高压输气管道28的外部涂覆有防腐蚀层，海中高压输气管道与海底储气室的内顶部连通，保证输入的压缩空气从顶部进入，进而将腔室内部的水从腔室的底部压出。

电站为压缩空气进行储能的海面电站29；电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，电动机、发电机均与压缩机连接；换热设备设置于压缩机与所述储热设置之间；储热设备与下部储气室连接。

在储能过程中，电动机带动压缩机转动，压缩机用于压缩环境空气，换热设备收集被压缩空气的热能并传输至储热设备储存热能，被压缩空气进入下部储气室，下部储气室内的水被压入至外部海中；在发电过程中，下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过膨胀机对外做功，膨胀机带动发电机转动并发电，外部海水通过出水孔进入下部储气室的内部；

电站设置于附近海岛或者岛屿30上。

下部储气室为报废船舶、浇筑混凝土储罐或者储气空腔制成；下部储气室的周侧设置有防水密封层。

在依托海面和海底海床高度落差的场景下，人造储气室(即下部储气室)位于海底海床，外部海水压力维持压缩空气压强，构成恒压式压缩空气储能系统。通过本实用新型提出的利用现有条件改造自沉式海底储气室，大大降低储气室制造和施工成本。

进一步地，通过本实施例，利用报废船体或者其他形式储气空腔，不但可以降低成本，还可以完成海底储气室的快速、低成本建造部署。

实施例六

参照附图10，图10是本实用新型的第六种实施例的结构示意图，在实施例五的基础上，将电站设置在海上漂浮平台32上，变电站34设置于附近海岛或者岛屿上，电站与变电站之间通过海缆33连通。

在实施例五和实施例六中，利用报废船舶、铸造混凝土储罐或者其他可防水密封空腔的一种或几种，进行加配重和防水密封处理，构成自沉式储气室，通过自身重量抵消浮力，稳定部署在海底海床；周围海水环境维持储气室内压缩空气的压强；电站位于海面漂浮平台或者附近海岛上，充分利用现有设施，既能满足储能需求，同时又大大降低建设成本。

需要说明的是，选择储气空腔中的一种或几种，进行防水密封处理和配重固定，制造成下部储气室，在储气室上系泊漂浮物使其可以漂浮于海面，通过拖船将其拖至相关海域，并通过自沉方式在海底海床进行部署。利用现有或者低成本的储气空腔，采用模块化预制模式，通过漂浮拖至目标海域，自沉方式部署，可以降低成本；电站位置可以依据成本较低的解决方案灵活选择是设置于海面漂浮平台或者附近海岛上。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；所述自然环境为山区地势；

所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入回输至所述上部蓄水库；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，所述上部蓄水库的水压入所述下部储气室。

2.根据权利要求1所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述上部蓄水库与所述下部储气室之间设置有高压输水管道；

所述下部储气室与所述电站之间设置有高压输气管道；

所述电站邻近所述下部储气室设置。

3.根据权利要求2所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述上部蓄水库依托山区地理特征建设于山上，利用高度落差提供水的静压力以维持压缩空气压强；

所述上部蓄水库为新建水库、现有废弃矿井、天然洞穴、废弃人造工事或者抽水储能电站上库。

4.根据权利要求1所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述高度落差为h，h≥1000m。

5.根据权利要求1所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述下部储气室为开挖隧洞、人造储气罐、现有天然洞穴、废弃矿井或废弃人造工事中一个或几个改造制成。

6.根据权利要求1所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述电动机与所述发电机为一体机，或者，所述电动机与所述发电机独立设置。

7.一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，该系统包括上部蓄水库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室具有依托自然环境形成的高度落差；所述自然环境为海面和海底海床地势；

所述下部储气室设置于海底海床，海水压力维持压缩空气压强以构成恒压式压缩空气储能系统；

所述下部储气室的顶部设置有配重；所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述腔室的底部设置有与外部海水连通的出水孔；

所述下部储气室与所述电站之间通过高压输气管道连接；

所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入至外部海中；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，外部海水通过出水孔进入所述下部储气室的内部。

8.根据权利要求7所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述电站设置于海上漂浮平台或者附近海岛上。

9.根据权利要求7所述的一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，所述下部储气室为报废船舶、浇筑混凝土储罐或者储气空腔制成；

所述下部储气室的周侧设置有防水密封层。

10.一种依托自然条件的等压强压缩空气储能系统，其特征在于，该系统包括上部蓄水库、抽水储能电站下库、下部储气室、电站以及总控中心，所述上部蓄水库、所述下部储气室、所述电站均与所述总控中心信号连接；所述上部蓄水库与所述下部储气室之间的高度落差依托山区地势形成；

所述上部蓄水库为现有抽水储能电站上库；

所述下部储气室具有储存压缩空气的腔室；所述电站为压缩空气储能电站；所述电站包括膨胀机、电动机、发电机、压缩机、换热设备、储热设备，所述电动机、所述发电机均与所述压缩机连接；所述换热设备设置于所述压缩机与所述储热设置之间；所述储热设备与所述下部储气室连接；

在所述上部蓄水库与所述下部储气室之间，在储能过程中，所述电动机带动所述压缩机转动，所述压缩机用于压缩环境空气，所述换热设备收集被压缩空气的热能并传输至所述储热设备储存热能，被压缩空气进入所述下部储气室，所述下部储气室内的水被压入回输至所述上部蓄水库；在发电过程中，所述下部储气室内部的空气吸收压缩过程中储存的热量，通过所述膨胀机对外做功，所述膨胀机带动所述发电机转动并发电，所述上部蓄水库的水压入所述下部储气室；

所述抽水储能电站下库与所述上部蓄水库具有高度落差；所述抽水储能电站下库与所述上部蓄水库之间设置有输水管道、抽水储能变电站和水轮机；在所述上部蓄水库与所述抽水储能电站下库之间，在用电低峰时，所述抽水储能变电站将所述抽水储能电站下库内部的水抽送至所述上部蓄水库，以进行重力势能的存储；在用电高峰时，所述上部蓄水库中的水落下驱动所述水轮机转动发电。

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