(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211371612.2 (22)申请日 2022.11.03 (71)申请人 山东电力工程咨询院有限公司 地址 250013 山东省济南市历下区闵子骞 路106号 (72)发明人 刘嘉楷　祁金胜　苗井泉　姬锋军　 马强　张涛　李琳　田林　苏伟　 王瑀喆　刘振华　徐炜乔　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 祖之强 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 15/00(2006.01)H02J 3/46(2006.01) H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 一种压缩空气储能 电站能量平衡系统及方 法 (57)摘要 本发明提供了一种压缩空气储能 电站能量 平衡系统及方法， 所述能量平衡系统包括： 能量 平衡监测系统以及分别与能量平衡监测系统通 信的蓄电池系统、 热能补充系统和厂用补电系 统， 能量平衡监测系统通过监测、 判断压缩空气 储能电站能量配置情况， 适时储备释放电池能 量， 弥补电站自身能量循环和与电网配合的各项 缺陷， 本发 明使得压缩空气 储能电站能够更好的 保持电站设计额定发电功率和发电量， 能够有效 平衡能量循环和工质循环， 保障机组安全稳定运 行， 能够提高电站整体放能速度， 尽可能满足电 网的即时调度指令， 能够避免需放能时使用电网 电能， 提高运行 经济性。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115549142 A 2022.12.30 CN 115549142 A 1.一种压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 包括： 能量平衡监测系统以及分别与能量平衡监测系统通信的蓄电池系统、 热能补充 系统和厂用补电系统； 能量平衡监测系统， 至少被配置为： 当压缩空气储能发电总量小于耗电总量与电转换 效率的乘积， 且压缩空气储能发电总量同耗电总量与电转换效率的乘积的差异大于第一设 定阈值时， 启动蓄能电池系统给 热能补充系统供电以补充热 水罐能量。 2.如权利要求1所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 能量平衡监测系统， 还被配置为： 当判据1、 判据2和判据3同时成立时， 启动蓄能电池系 统给热能补充系统供电， 或启动蓄能电池系统给厂用补电系统供电以驱动热水泵和冷却 塔； 判据1： 高压空气对应能量大于热水能量且两者差异大于第 二设定阈值， 或者高压空气 对应能量小于热 水能量且两者差异大于第二设定阈值； 判据2： 预测实际发电量等于 高压空气对应能量和热水能量的最小值， 预测实际发电量 小于高压空气对应能量和热水能量的最大值， 预测实际发电量与高压空气对应能量和热水 能量的最大值的差异大于第三设定阈值， 高压空气对应能量和热水能量的最大值小于或等 于设计发电量与电转换效率的乘积； 判据3： 热 水能量与高压空气对应能量的差值的绝对值与零的差异大于第四设定阈值。 3.如权利要求1所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 能量平衡监测系统， 还被 配置为： 调度需求功率大于当前发电功率时， 启动蓄能电池系统向电网供电。 4.如权利要求1所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 能量平衡监测系统， 还被配置为： 当调度需求功率大于零， 且发电量小于厂用电需求 时， 启动蓄能电池系统给厂用补电系统供电。 5.如权利要求1所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 热能补充系统为热水罐及其配套的温度传感元件， 所述温度传感元件与能量平衡监测 系统通信。 6.如权利要求1所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于： 压缩空气储能电站， 包括： 空气过滤器、 空气压缩机、 电动机、 空气冷却器、 空气储罐、 热 水罐、 空气预 热器、 热水泵、 热水旁路阀门、 冷水泵、 冷水 罐、 冷却塔、 空气膨胀机和发电机； 空气过滤器与空气压缩机连通， 空气压缩机与电动机配合连接， 空气压缩机与空气冷 却器连通， 空气冷却器还分别与空气储 罐、 热水罐和冷水泵连通， 空气储罐与空气预热器连 通， 空气预 热器与空气膨胀机配合连接， 空气膨胀机与发电机连通； 热水罐与热水泵连通， 热水泵的出液口连接管路分成第一支路和第二支路， 第一支路 与空气预热器连通， 第二支路与 空气预热器的出液管路汇接后与冷却塔连通， 第二支路上 设有热水旁路阀门； 冷却塔的出液端口与冷水罐连通， 冷水罐与冷水泵连通， 厂用补电系统分别与热水泵、 冷水泵和冷却塔电连接， 蓄电池系统与电网连接， 蓄电池系统分别与厂用补电系统和热能 补充系统电连接， 电动机与电网连接， 发电机与电网连接 。 7.如权利要求6所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 其特 征在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115549142 A 2蓄能电池为燃料电池、 锂电池或液流电池， 热水罐内设有电加热装置或者热泵系统， 电 加热装置或者热泵系统与蓄电池系统电连接 。 8.一种压缩空气储能电站能量平衡方法， 其特 征在于： 利用权利要求1 ‑7任一项所述的压缩空气储能电站能量平衡系统， 包括以下 过程： 当电网调度要求压缩空气储能电站开始储能时， 压缩空气储能站开启运行， 接收电网 电能， 蓄电池系统同步 开启， 接收电网电能， 直到蓄电池系统能量储 满； 当能量平衡监测系统监测到热水温度 下降， 或环境温度变化导致预计放热量小于设定 放热量时， 能量平衡监测系统发出控制指令， 蓄电池系统为热能补 充系统供电， 热能补充系 统采用电加热装置给 热水升温， 直到能量平衡监测系统判定平衡恢复后停止； 当能量循环与工质循环的不平衡时， 当能量平衡监测系统监测到空气储罐储量大于第 一设定值、 压力大于第二设定值， 而 热水罐水量小于第三设定值且水温小于第四设定值时， 能量平衡监测系统发出控制指令， 蓄电池系统为热能补充系统供电， 热能补充系统采用电 加热装置给 热水升温， 直到能量平衡监测系统判定平衡恢复后停止； 当能量平衡监测系统监测到空气储罐储量小于第五设定值且压力小于第六设定值， 而 热水罐水量大于第七设定值且水温大于第八设定值时， 能量平衡监测系统发出控制指令， 蓄电池系统为厂用补电系统供电， 厂用补电系统开启热水泵、 热水旁路阀门和冷却塔的风 机， 将多余的热 水排走冷却， 直到能量平衡监测系统判定平衡恢复后停止 。 9.如权利要求8所述的压缩空气储能电站能量平衡方法， 其特 征在于： 当电网调度要求储能电站发电， 空气膨胀机和发电机无法第一时间并网运行时， 能量 平衡监测系统在接 到调度指令后控制蓄电池系统并 网发电； 当空气膨胀机和发电机可并网时， 能量平衡监测系统根据实际需求继续维持蓄电池系 统并网发电或将其切出。 10.如权利要求8所述的压缩空气储能电站能量平衡方法， 其特 征在于： 当电网调度要求压缩空气储能电站发电时， 压缩空气储能电站启动过程的设备电耗由 蓄电池系统供 给； 当能量平衡监测系统监测到空气膨胀机和发电机能够为厂用设备正常供电以后， 切出 蓄电池系统。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115549142 A 3