以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法与流程

1.本发明涉及电力储能技术领域，尤其涉及以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法。

背景技术：

2.压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在储能装置中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动透平发电的储能方式。压缩空气储能通常可分为补燃式压缩空气储能系统、蓄热式压缩空气储能系统。
3.压缩空气储能系统在储能过程过程中会产生大量的热量，如果不加储存就会导致热能的浪费，蓄热式压缩空气储能系统就是采用蓄热介质在储能时将这些热量储存起来并在释能时加以利用，因此蓄热式压缩空气储能系统比补燃式压缩空气储能系统效率更高，不消耗外部能源，已成为发展的主要方向。
4113982708a公开了一种耦合卡琳娜循环的压缩空气储能系统，系统包括双层储罐和卡琳娜循环机组，其中，双层储罐、多级冷却器、储热罐、多级回热器、c1口、d1口依次连通，形成循环回路、且内部的流动介质为导热油，导热油被压缩空气加热后存储至储热罐，导热油加热流经多级回热器的压缩空气，导热油利用余温加热流经蒸发器的氨水溶液，并流回双层储罐；b1口、分离器、氨膨胀机、吸收器、冷凝器、工质泵、c2口、d2口、a1口依次连通，形成循环回路，内部的流动介质为氨水溶液，氨膨胀机用于膨胀来自分离器的富氨蒸气做功并推动第二发电机输出电力。这样，可有效增加系统的储能容量，减少储能过程中的热量散失，提高储能效率。
5106438297a公开了一种温度自适应的蓄热式压缩空气储能系统，包括多级空气压缩系统、储气系统、多级空气膨胀做功系统、梯级储热系统和热能梯级利用系统，通过增加多流道回热器和中温储热罐，可以实现空气出口温度和蓄热工质出口温度的自适应调节和不同品质能量的梯级利用，提高系统效率和控制灵活度，有效的解决了传统压缩空气储能系统中存在的湿空气冷凝、非稳态运行过程温度波动较大等问题，能够促进压缩空气储能技术的发展和大规模商业化应用。
6211598766u公开了一种分布式热电联供压缩空气储能系统，包括压缩机、冷却器、高压空气储罐、减压阀、再热器、膨胀机、常温储热罐、高温储热罐、中温储热罐、换热器和热泵；所述储能系统，结构简单，通过设置换热器、空气源热泵，回收了系统中的低品位热量，实现余热利用和热电联供，提高了压缩空气储能系统能量利用的总效率。在非释能阶段，储存于中温储热罐中的蓄热介质在换热器中与大气进行热交换，再将升温后的大气作为空气源热泵的热源，有效避免了能源的浪费，大大提高了系统的总效率，同时实现全天不间断供暖。
7.上述蓄热式压缩空气储能系统均采用导热油储热，但存在高压空气泄露至导热油的问题，会造成严重的安全隐患。
8.因此，开发一种可有效避免高压空气泄露至导热油中，提高导热油储热的安全性
的蓄热式压缩空气储能系统具有重要的意义。

技术实现要素：

9.鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法，所述装置系统利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了普通水在高温高压下储存困难的问题，又解决了高温高压气体向导热油泄露的问题，提高了整个装置系统的安全性。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.第一方面，本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统，所述压缩空气储能装置系统包括依次连接的第一空气压缩装置、第一热媒吸热装置、第二热媒吸热装置、第二空气压缩装置、第三热媒吸热装置、第四热媒吸热装置、压缩空气储存装置、第一热媒放热装置、第一膨胀机、第二热媒放热装置和第二膨胀机；
12.所述第一热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第一气体通道和第一液体通道；所述第二热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第二气体通道和第二液体通道；所述第三热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第三气体通道和第三液体通道；所述第四热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第四气体通道和第四液体通道；
13.所述装置系统还包括第一导热油换热装置和第二导热油换热装置；
14.所述第一导热油换热装置的内部设置有相互独立的第五液体通道和第一导热油通道；所述第二导热油换热装置的内部设置有相互独立的第六液体通道和第二导热油通道；
15.所述第一导热油换热装置依次与第二热媒吸热装置和第一热媒吸热装置循环连接；
16.所述第一导热油换热装置还依次与第四热媒吸热装置和第三热媒吸热装置循环连接；
17.所述第二导热油换热装置与第一热媒放热装置循环连接；
18.所述第二导热油换热装置还与第二热媒放热装置循环连接。
19.本发明所述的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统的储热和放热过程均采用二次回路，以超临界压力水作为中间热媒，采用导热油作为储热介质，一次回路为空气-超临界压力水换热，二次回路为超临界压力水-导热油换热。利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了普通水在高温高压下储存困难的问题，又解决了高温高压气体向导热油泄露的问题，系统安全性大幅提高。而且，本发明所述装置系统中超临界压力水仅作为中间热媒，只在超临界压力水闭式循环内流动，不进行储热，不会大幅增加投资。
20.优选地，所述第一导热油换热装置的出口管路上设置有第一输送装置。
21.优选地，所述第二导热油换热装置的出口管路上设置有第二输送装置。
22.本发明中第一导热油换热装置和第二导热油换热装置均采用稀疏布置，管排之间的间距满足射线检测要求。换热器管板上铣出管接头，换热管与管板上的管接头采用对接焊缝连接，所有焊缝进行100％射线检测，可以有效避免泄露。相较于现有技术中蓄热式压缩空气储能系统采用换热管数量极多且管间距很小的大型列管式高压空气换热器来吸收
压缩后空气的热量而言，大大提高了压缩空气储能的安全性。而且，现有技术中换热管与管板之间为角焊缝，无法进行射线探伤，存在很大的泄露风险。
23.优选地，所述压缩空气储能装置系统还包括第一除氧装置和第二除氧装置。
24.本发明优选所述压缩空气储能装置系统还包括第一除氧装置和第二除氧装置，是因为在长期运行过程中，空气中的氧气会进入热媒超临界压力水中，造成热媒输送管道腐蚀，因此需要采用除氧装置将热媒中的氧气去除。
25.优选地，所述第一除氧装置经第三输水装置与第一热媒吸热装置相连。
26.优选地，所述第一热媒吸热装置经第一调节阀与第一除氧装置相连。
27.优选地，所述第二除氧装置经第四输水装置与第三热媒吸热装置相连。
28.优选地，所述第三热媒吸热装置经第二调节阀与第二除氧装置相连。
29.本发明采用分流再循环旁路除氧方式，利用压缩空气的热量来除去超临界压力水中的溶解氧。
30.优选地，所述压缩空气储能装置系统还包括第一导热油储存装置和第二导热油储存装置。
31.优选地，所述第一导热油储存装置依次经第一导热油输送装置和第二导热油换热装置与第二导热油储存装置相连。
32.优选地，所述第二导热油储存装置依次经第二导热油输送装置和第一导热油换热装置与第一导热油储存装置相连。
33.优选地，所述压缩空气储能装置系统还包括热媒稳压装置。
34.优选地，所述热媒稳压装置经第一双向阀与第一导热油换热装置相连。
35.优选地，所述热媒稳压装置经第二双向阀与第二导热油换热装置相连。
36.本发明所述热媒稳压装置的作用是调节空气-超临界压力水换热回路和超临界压力水-导热油换热回路中超临界压力水的压力，使其一直保持在22.115mpa以上，避免超临界压力水变为蒸汽。
37.优选地，所述第一空气压缩装置和第二空气压缩装置与电动机共轴连接。
38.优选地，所述第一膨胀机和第二膨胀机与发电机共轴连接。
39.第二方面，本发明还提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能方法，所述方法采用采用第一方面所述的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统进行；所述方法包括储能过程和释能过程。
40.优选地，所述储能过程包括：空气进入第一空气压缩装置变为第一压缩空气，所述第一压缩空气依次通过第一热媒吸热装置、第二热媒吸热装置进入第二空气压缩装置，变为第二压缩空气；所述第二压缩空气依次通过第三热媒吸热装置、第四热媒吸热装置进入压缩空气储存装置中储存；
41.超临界压力水经过第一输水装置分为两路，一路依次进入第二热媒吸热装置、第一热媒吸热装置吸收第一压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，另一路依次进入第四热媒吸热装置、第三热媒吸热装置吸收第二压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，形成第一超临界压力水闭式循环；
42.第二导热油储存装置中的导热油经第二导热油输送装置输送到第一导热油换热装置吸收超临界压力水的热量后，进入第一导热油储存装置进行储存。
43.优选地，在储能过程中，电动机带动第一空气压缩装置和第二空气压缩装置进行空气压缩。
44.优选地，在储能过程中，采用分流再循环旁路除氧的方式对超临界压力水进行除氧。
45.优选地，所述分流再循环旁路除氧包括：第一热媒吸热装置出口部分超临界压力水进入第一除氧装置中进行除氧，除氧过程损失部分热量和压力，除氧后的超临界压力水通过第三输水装置回到第一热媒吸热装置，通过第一调节阀控制进入第一除氧装置的超临界压力水量；第三热媒吸热装置出口部分超临界压力水在第二除氧装置中进行除氧，除氧后的超临界压力水通过第四输水装置回到第三热媒吸热装置，通过第二调节阀控制进入第二除氧装置的超临界压力水量。
46.优选地，在储能过程中，热媒稳压装置通过第一双向阀控制第一超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上，例如可以是22.115mpa、22.2mpa、22.3mpa、22.5mpa、23mpa或23.5mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
47.优选地，所述释能过程包括：压缩空气储存装置中储存的第二压缩空气先进入第一热媒放热装置，吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后进入第一膨胀机做功；做功后的空气进入第二热媒放热装置吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后，进入第二膨胀机做功，做功后的空气排放至大气中；
48.超临界压力水在第二导热油换热装置中吸收导热油的热量后，经第二输水装置分为两路，一路进入第一热媒放热装置将热量传递给从压缩空气储存装置出口的压缩空气，另一路进入第二热媒放热装置将热量传递给从第一膨胀机做功后的空气，放热后的热媒回到第二导热油换热装置，形成第二超临界压力水闭式循环；
49.第一导热油储存装置中的导热油通过第一导热油输送装置进入第二导热油换热装置将热量传递给热媒水后，进入第二导热油储存装置进行储存。
50.优选地，在释能过程中，第一膨胀机和第二膨胀机带动发电机发电。
51.优选地，在释能过程中，热媒稳压装置通过第二双向阀控制第二超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上，例如可以是22.115mpa、22.2mpa、22.3mpa、22.5mpa、23mpa或23.5mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
52.本发明的储能和释能过程中超临界压力水的压力始终控制在临界压力22.115mpa之上，避免超临界压力水变为蒸汽，减少了管道和设备体积，也使整个装置系统更加简化。
53.优选地，所述进入压缩空气储存装置的空气的压力为15～18mpa，例如可以是15mpa、16mpa、17mpa、17.5mpa或18mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；温度为50～80℃，例如可以是50℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
54.作为本发明优选的技术方案，所述方法包括储能过程和释能过程；
55.所述储能过程包括：空气进入第一空气压缩装置变为第一压缩空气，所述第一压缩空气依次通过第一热媒吸热装置、第二热媒吸热装置进入第二空气压缩装置，变为第二压缩空气；所述第二压缩空气依次通过第三热媒吸热装置、第四热媒吸热装置变成压力为
15～18mpa，温度为50～80℃的压缩空气，进入压缩空气储存装置中储存；
56.超临界压力水经过第一输水装置分为两路，一路依次进入第二热媒吸热装置、第一热媒吸热装置吸收第一压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，另一路依次进入第四热媒吸热装置、第三热媒吸热装置吸收第二压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，形成第一超临界压力水闭式循环；
57.第二导热油储存装置中的导热油经第二导热油输送装置输送到第一导热油换热装置吸收超临界压力水的热量后，进入第一导热油储存装置进行储存；
58.在储能过程中，电动机带动第一空气压缩装置和第二空气压缩装置进行空气压缩；采用分流再循环旁路除氧的方式对超临界压力水进行除氧；所述分流再循环旁路除氧包括：第一热媒吸热装置出口部分超临界压力水进入第一除氧装置中进行除氧，除氧过程损失部分热量和压力，除氧后的超临界压力水通过第三输水装置回到第一热媒吸热装置，通过第一调节阀控制进入第一除氧装置的超临界压力水量；第三热媒吸热装置出口部分超临界压力水在第二除氧装置中进行除氧，除氧后的超临界压力水通过第四输水装置回到第三热媒吸热装置，通过第二调节阀控制进入第二除氧装置的超临界压力水量；热媒稳压装置通过第一双向阀控制第一超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上；
59.所述释能过程包括：压缩空气储存装置中储存的第二压缩空气先进入第一热媒放热装置，吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后进入第一膨胀机做功；做功后的空气进入第二热媒放热装置吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后，进入第二膨胀机做功，做功后的空气排放至大气中；
60.超临界压力水在第二导热油换热装置中吸收导热油的热量后，经第二输水装置分为两路，一路进入第一热媒放热装置将热量传递给从压缩空气储存装置出口的压缩空气，另一路进入第二热媒放热装置将热量传递给从第一膨胀机做功后的空气，放热后的热媒回到第二导热油换热装置，形成第二超临界压力水闭式循环；
61.第一导热油储存装置中的导热油通过第一导热油输送装置进入第二导热油换热装置将热量传递给热媒水后，进入第二导热油储存装置进行储存；
62.在释能过程中，第一膨胀机和第二膨胀机带动发电机发电；热媒稳压装置通过第二双向阀控制第二超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上。
63.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
64.(1)本发明提供的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统以超临界压力水为热媒，能够有效避免高温高压压缩空气泄露至导热油中，安全性大幅提高；而且超临界压力水作为中间热媒，只在闭式循环内流动，不进行储热，不会大幅增加投资；
65.(2)本发明提供的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统中的导热油换热装置的换热管与管板上的管接头采用对接焊缝连接，有效避免了泄露。
附图说明
66.图1是本发明提供的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统的结构示意图。
67.图2是导热油换热装置中的换热管与管板连接方式示意图。
68.图中：1-第一空气压缩装置；2-第二空气压缩装置；3-电动机；4-第二热媒吸热装
置；5-第一热媒吸热装置；6-第一除氧装置；7-第四热媒吸热装置；8-第三热媒吸热装置；9-第二除氧装置；10-第一导热油换热装置；11-第一导热油储存装置；12-第二导热油储存装置；13-热媒稳压装置；14-压缩空气储存装置；15-第一膨胀机；16-第二膨胀机；17-发电机；18-第二导热油换热装置；19-第一热媒放热装置；20-第二热媒放热装置；21-第一调节阀；22-第二调节阀；23-第一双向阀；24-第二双向阀；25-第一输水装置；26-第三输水装置；27-第四输水装置；28-第二导热油输送装置；29-第一导热油输送装置；30-第二输水装置；31-换热管；32-管板。
具体实施方式
69.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
70.下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
71.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
72.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
73.本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
74.作为本发明的一个具体实施方式，提供一种以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统，其结构示意图如图1所示。
75.所述压缩空气储能装置系统包括依次连接的第一空气压缩装置1、第一热媒吸热装置5、第二热媒吸热装置4、第二空气压缩装置2、第三热媒吸热装置8、第四热媒吸热装置7、压缩空气储存装置14、第一热媒放热装置19、第一膨胀机15、第二热媒放热装置20和第二膨胀机16；
76.所述第一热媒吸热装置5的内部设置有相互独立的第一气体通道和第一液体通道；所述第二热媒吸热装置4的内部设置有相互独立的第二气体通道和第二液体通道；所述第三热媒吸热装置8的内部设置有相互独立的第三气体通道和第三液体通道；所述第四热媒吸热装置7的内部设置有相互独立的第四气体通道和第四液体通道；
77.所述装置系统还包括第一导热油换热装置10和第二导热油换热装置18；
78.所述第一导热油换热装置10的内部设置有相互独立的第五液体通道和第一导热油通道；所述第二导热油换热装置18的内部设置有相互独立的第六液体通道和第二导热油通道；
79.所述第一导热油换热装置10依次与第二热媒吸热装置4和第一热媒吸热装置5循环连接；所述第一导热油换热装置10还依次与第四热媒吸热装置7和第三热媒吸热装置8循环连接；所述第二导热油换热装置18与第一热媒放热装置19循环连接；所述第二导热油换热装置18还与第二热媒放热装置20循环连接。
80.所述第一导热油换热装置10的出口管路上设置有第一输送装置25；
81.所述第二导热油换热装置18的出口管路上设置有第二输送装置30。
82.所述第一导热油换热装置10和第二导热油换热装置18均采用稀疏布置，管排之间的间距满足射线检测要求。第一导热油换热装置10和第二导热油换热装置18中的换热管与管板连接方式如图2所示，管板32上铣出管接头，换热管31与管板32上的管接头采用对接焊缝连接。
83.所述压缩空气储能装置系统还包括第一除氧装置6和第二除氧装置9；
84.所述第一除氧装置6经第一输水装置26与第一热媒吸热装置5相连；所述第一热媒吸热装置5经第一调节阀21与第一除氧装置6相连；
85.所述第二除氧装置9经第二输水装置27与第三热媒吸热装置8相连；所述第三热媒吸热装置8经第二调节阀22与第二除氧装置9相连。
86.所述压缩空气储能装置系统还包括第一导热油储存装置11和第二导热油储存装置12；
87.所述第一导热油储存装置11依次经第一导热油输送装置29和第二导热油换热装置与第二导热油储存装置12相连；
88.所述第二导热油储存装置12依次经第二导热油输送装置28和第一导热油换热装置10与第一导热油储存装置11相连。
89.所述压缩空气储能装置系统还包括热媒稳压装置13；
90.所述热媒稳压装置13经第一双向阀23与第一导热油换热装置10相连；所述热媒稳压装置13经第二双向阀24与第二导热油换热装置18相连。
91.所述第一空气压缩装置1和第二空气压缩装置2与电动机3共轴连接；
92.所述第一膨胀机15和第二膨胀机16与发电机17共轴连接。
93.作为本发明的一个具体实施方式，还提供一种以超临界压力水为热媒的压缩空气储能方法，所述方法采用上述的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统进行；所述方法包括储能过程和释能过程。
94.所述储能过程包括：温度为20℃，压力为0.1mpa的空气进入第一空气压缩装置1变为温度为400℃，压力为1.4mpa的第一压缩空气，所述第一压缩空气进入第一热媒吸热装置5将热量传递给超临界压力水，温度降低为240℃；之后进入第二热媒吸热装置4将热量再次传递给超临界压力水，温度降低为80℃。温度为80℃，压力为1.4mpa的空气进入第二空气压缩装置2，变为温度为400℃，压力为15.5mpa第二压缩空气；所述第二压缩空气进入第三热媒吸热装置8将热量传递给超临界压力水，温度降低为240℃；之后进入第四热媒吸热装置7将热量再次传递给超临界压力水，成为压力为15.5mpa，温度为80℃的压缩空气，进入压缩空气储存装置14中储存；
95.73℃的超临界压力水经过第一输水装置25分为两路，一路依次进入第二热媒吸热装置4、第一热媒吸热装置5吸收第一压缩空气的热量温度升高至380℃后，回到第一导热油
换热装置10，另一路依次进入第四热媒吸热装置7、第三热媒吸热装置8吸收第二压缩空气的热量温度升高至380℃后，回到第一导热油换热装置10，将热量传递至导热油，温度降低至73℃，形成第一超临界压力水闭式循环；
96.第二导热油储存装置12中的温度为68℃的导热油经第二导热油输送装置28输送到第一导热油换热装置10吸收超临界压力水的热量温度升高为370℃后，进入第一导热油储存装置11进行储存；
97.在储能过程中，电动机3带动第一空气压缩装置1和第二空气压缩装置2进行空气压缩；
98.在储能过程中，采用分流再循环旁路除氧的方式对超临界压力水进行除氧；所述分流再循环旁路除氧包括：第一热媒吸热装置5出口部分超临界压力水进入第一除氧装置6中进行除氧，除氧过程损失部分热量和压力，除氧后的超临界压力水通过第三输水装置26回到第一热媒吸热装置5，通过第一调节阀21控制进入第一除氧装置6的超临界压力水量；第三热媒吸热装置8出口部分超临界压力水在第二除氧装置9中进行除氧，除氧后的超临界压力水通过第四输水装置27回到第三热媒吸热装置，通过第二调节阀22控制进入第二除氧装置9的超临界压力水量；热媒稳压装置13通过第一双向阀23控制第一超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在23mpa。
99.所述释能过程包括：
100.压缩空气储存装置14中储存的压力为15.5mpa，温度为80℃的第二压缩空气先进入第一热媒放热装置19，吸收从第二导热油换热装置18排出的热媒的热量，温度升高为355℃后，进入第一膨胀机15做功，变成压力为1.05mpa，温度为45℃的空气；做功后的空气进入第二热媒放热装置20吸收从第二导热油换热装置18排出的热媒的热量温度升高为355℃后，进入第二膨胀机16做功，做功后的压力为0.105mpa，温度为80℃的空气排放至大气中；
101.73℃的超临界压力水在第二导热油换热装置18中吸收导热油的热量温度升高为365℃后，经第二输水装置30分为两路，一路进入第一热媒放热装置19将热量传递给从压缩空气储存装置14出口的压缩空气，温度降低为85℃，另一路进入第二热媒放热装置20将热量传递给从第一膨胀机15做功后的空气，温度降低为55℃，放热后的超临界压力水混合成温度为63℃回到第二导热油换热装置18，形成第二超临界压力水闭式循环；
102.第一导热油储存装置11中温度为370℃的导热油通过第一导热油输送装置29进入第二导热油换热装置18将热量传递给热媒水，温度降低为68℃后，进入第二导热油储存装置12进行储存；
103.在释能过程中，第一膨胀机15和第二膨胀机16带动发电机17发电；热媒稳压装置13通过第二双向阀24控制第二超临界压力水闭式循环内的热媒水压力为23mpa。
104.综上所述，本发明提供的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统储热和放热过程均采用二次回路，采用超临界压力水作为中间热媒，采用导热油作为储热介质，利用水热媒安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了水高温高压储存难题，又解决了高温空气向导热油泄露的问题。本发明通过将热媒水的压力始终控制在临界压力之上，避免热媒超临界压力水变为蒸汽，减少了管道和设备体积，也使装置系统更加简化。本发明同传统采用导热油的蓄热式压缩空气储能系统相比，安全性大幅提高，具有工业化推广应用前景。
105.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
106.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能装置系统包括依次连接的第一空气压缩装置、第一热媒吸热装置、第二热媒吸热装置、第二空气压缩装置、第三热媒吸热装置、第四热媒吸热装置、压缩空气储存装置、第一热媒放热装置、第一膨胀机、第二热媒放热装置和第二膨胀机；所述第一热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第一气体通道和第一液体通道；所述第二热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第二气体通道和第二液体通道；所述第三热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第三气体通道和第三液体通道；所述第四热媒吸热装置的内部设置有相互独立的第四气体通道和第四液体通道；所述装置系统还包括第一导热油换热装置和第二导热油换热装置；所述第一导热油换热装置的内部设置有相互独立的第五液体通道和第一导热油通道；所述第二导热油换热装置的内部设置有相互独立的第六液体通道和第二导热油通道；所述第一导热油换热装置依次与第二热媒吸热装置和第一热媒吸热装置循环连接；所述第一导热油换热装置还依次与第四热媒吸热装置和第三热媒吸热装置循环连接；所述第二导热油换热装置与第一热媒放热装置循环连接；所述第二导热油换热装置还与第二热媒放热装置循环连接。2.根据权利要求1所述的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述第一导热油换热装置的出口管路上设置有第一输送装置；优选地，所述第二导热油换热装置的出口管路上设置有第二输送装置。3.根据权利要求1或2所述的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能装置系统还包括第一除氧装置和第二除氧装置；优选地，所述第一除氧装置经第三输水装置与第一热媒吸热装置相连；优选地，所述第一热媒吸热装置经第一调节阀与第一除氧装置相连；优选地，所述第二除氧装置经第四输水装置与第三热媒吸热装置相连；优选地，所述第三热媒吸热装置经第二调节阀与第二除氧装置相连。4.根据权利要求1～3任一项所述的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能装置系统还包括第一导热油储存装置和第二导热油储存装置；优选地，所述第一导热油储存装置依次经第一导热油输送装置和第二导热油换热装置与第二导热油储存装置相连；优选地，所述第二导热油储存装置依次经第二导热油输送装置和第一导热油换热装置与第一导热油储存装置相连。5.根据权利要求1～4任一项所述的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能装置系统还包括热媒稳压装置；优选地，所述热媒稳压装置经第一双向阀与第一导热油换热装置相连；优选地，所述热媒稳压装置经第二双向阀与第二导热油换热装置相连。6.根据权利要求1～5任一项所述的压缩空气储能装置系统，其特征在于，所述第一空气压缩装置和第二空气压缩装置与电动机共轴连接；优选地，所述第一膨胀机和第二膨胀机与发电机共轴连接。7.以超临界压力水为热媒的压缩空气储能方法，其特征在于，所述方法采用采用权利要求1～6任一项所述的以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统进行；所述方法包
括储能过程和释能过程。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述储能过程包括：空气进入第一空气压缩装置变为第一压缩空气，所述第一压缩空气依次通过第一热媒吸热装置、第二热媒吸热装置进入第二空气压缩装置，变为第二压缩空气；所述第二压缩空气依次通过第三热媒吸热装置、第四热媒吸热装置进入压缩空气储存装置中储存；超临界压力水经过第一输水装置分为两路，一路依次进入第二热媒吸热装置、第一热媒吸热装置吸收第一压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，另一路依次进入第四热媒吸热装置、第三热媒吸热装置吸收第二压缩空气的热量后回到第一导热油换热装置，形成第一超临界压力水闭式循环；第二导热油储存装置中的导热油经第二导热油输送装置输送到第一导热油换热装置吸收超临界压力水的热量后，进入第一导热油储存装置进行储存；优选地，在储能过程中，电动机带动第一空气压缩装置和第二空气压缩装置进行空气压缩；优选地，在储能过程中，采用分流再循环旁路除氧的方式对超临界压力水进行除氧；优选地，所述分流再循环旁路除氧包括：第一热媒吸热装置出口部分超临界压力水进入第一除氧装置中进行除氧，除氧过程损失部分热量和压力，除氧后的超临界压力水通过第三输水装置回到第一热媒吸热装置，通过第一调节阀控制进入第一除氧装置的超临界压力水量；第三热媒吸热装置出口部分超临界压力水在第二除氧装置中进行除氧，除氧后的超临界压力水通过第四输水装置回到第三热媒吸热装置，通过第二调节阀控制进入第二除氧装置的超临界压力水量；优选地，在储能过程中，热媒稳压装置通过第一双向阀控制第一超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述释能过程包括：压缩空气储存装置中储存的第二压缩空气先进入第一热媒放热装置，吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后进入第一膨胀机做功；做功后的空气进入第二热媒放热装置吸收从第二导热油换热装置排出的热媒的热量后，进入第二膨胀机做功，做功后的空气排放至大气中；超临界压力水在第二导热油换热装置中吸收导热油的热量后，经第二输水装置分为两路，一路进入第一热媒放热装置将热量传递给从压缩空气储存装置出口的压缩空气，另一路进入第二热媒放热装置将热量传递给从第一膨胀机做功后的空气，放热后的热媒回到第二导热油换热装置，形成第二超临界压力水闭式循环；第一导热油储存装置中的导热油通过第一导热油输送装置进入第二导热油换热装置将热量传递给热媒水后，进入第二导热油储存装置进行储存；优选地，在释能过程中，第一膨胀机和第二膨胀机带动发电机发电；优选地，在释能过程中，热媒稳压装置通过第二双向阀控制第二超临界压力水闭式循环内的热媒水压力在22.115mpa以上。10.根据权利要求7～9任一项所述的方法，其特征在于，所述进入压缩空气储存装置的空气的压力为15～18mpa，温度为50～80℃。

技术总结

本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法，压缩空气储热和放热过程均采用二次回路，以超临界压力水作为中间热媒，采用导热油作为储热介质，利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了水高温高压储存难题，又解决了高温空气向导热油泄露的问题。将热媒超临界压力水的压力始终控制在临界压力之上，避免超临界压力水变为蒸汽，减少了管道和设备体积，也使系统更加简化。超临界压力水作为中间热媒，只在闭式循环内流动，不进行储热，不会大幅增加投资。本发明与传统的采用导热油的蓄热式压缩空气储能系统相比，安全性大幅提高，适合大规模工业化推广应用。大规模工业化推广应用。大规模工业化推广应用。