[發(fā)明專利]一種新型流程的超臨界空氣儲能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210518522.1
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103016152A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許劍;陳海生;盛勇;劉金超;譚春青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C6/16
• 分類號: F02C6/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型流程超臨界空氣儲能/釋能系統(tǒng)，包括動力驅(qū)動單元（32）、壓縮機組（C1、C2）、低溫儲罐（15）、低溫泵（19）、渦輪機組（T1、T2）、發(fā)電機（29），其特征在于：

所述系統(tǒng)還包括蓄熱/換熱器組（2、5），所述蓄熱/換熱器組（2、5）與壓縮機組（C1、C2）和渦輪機組（T1、T2）相配套，至少包括兩個蓄熱/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，系統(tǒng)儲能時儲存取自壓縮機組（C1、C2）間冷的熱量和末級排氣熱量，系統(tǒng)釋能時用以加熱渦輪機組（T1、T2）的工作氣體；

所述系統(tǒng)還包括蓄冷/換熱器組（8、10），所述蓄冷/換熱器組（8、10）與膨脹機組（E1、E2）和渦輪機組（T1、T2）相配套，至少包括兩個蓄冷/換熱器，分別處于不同的工作壓力下，儲存系統(tǒng)儲能和釋能過程的冷量；

所述系統(tǒng)還包括膨脹機組（E1、E2），系統(tǒng)儲能時所述壓縮機組（C1、C2）將空氣壓縮至超臨界狀態(tài)后，通過所述膨脹機組（E1、E2）或所述膨脹機組（E1、E2）與節(jié)流閥（13）的組合將超臨界空氣降溫降壓至液態(tài)，液態(tài)空氣儲存至所述低溫儲罐（15）中；所述膨脹機組（E1、E2）與壓縮機組（C1、C2）中的至少一臺壓縮機同軸連接，或通過變速箱（33）連接提供動力，或為其他設(shè)備供電或提供動力；

所述系統(tǒng)分為儲能子系統(tǒng)和釋能子系統(tǒng)：所述儲能子系統(tǒng)中，所述驅(qū)動單元（32）、壓縮機組（C1、C2）、蓄熱/換熱器組（2、5）、膨脹機組（E1、E2）、蓄冷/換熱器組（8、10）、低溫儲罐（15）經(jīng)一管線組（1、3、4、6、7、9、11、12、14）依次順序聯(lián)通；所述釋能子系統(tǒng)中，所述低溫儲罐（15）、調(diào)節(jié)閥（17）、低溫泵（19）、蓄冷/換熱器組（8、10）、蓄熱/換熱器組（2、5）、渦輪機組（T1、T2）、發(fā)電機（29）經(jīng)另一管線組（16、18、20、21、22、23、24、25、27、28）依次順序聯(lián)通；

所述壓縮機組（C1、C2）包括至少兩臺壓縮機，單臺壓比在2~4之間，相互串聯(lián)或集成為整體多級壓縮機組，其中第一級壓縮機（C1）的進氣口接空氣源（A），上一級壓縮機出口經(jīng)管線穿過對應(yīng)壓力的蓄熱/換熱器（2）后與下一級壓縮機的進氣口相連，最后一級壓縮機的出氣口經(jīng)管線（4）穿過所述蓄熱/換熱器組的高壓蓄熱/換熱器（5），先后進入膨脹機組（E1、E2）和蓄冷/換熱器組（8、10）后經(jīng)過管線（12、14）進入低溫儲罐（15）；

所述渦輪機組（T1、T2）包括至少一臺渦輪機，單臺壓比在2~6之間，相互串聯(lián)或集成為整體多級渦輪機組，所述低溫儲罐（15）中的液態(tài)空氣經(jīng)管線依次通過調(diào)節(jié)閥（17）、低溫泵（19）、蓄冷/換熱器組（10、8）、蓄熱/換熱器組（5、2）轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的空氣后通入渦輪機組，各級渦輪機中，上一級渦輪機的出氣口經(jīng)管線穿過所述蓄熱/換熱器組中的一個吸熱后與下一級渦輪機的進氣口相聯(lián)通，最后一級渦輪機（T1）的出氣口通大氣，特別地，在渦輪機組的某些級，上一級渦輪機出氣經(jīng)過所述蓄熱/換熱器組（5、2）中的一個后還經(jīng)過一個蓄熱過熱器（26）進入下一級渦輪機進口，進一步提高溫度，增加做功能力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣儲能/釋能系統(tǒng)，其特征在于：所述膨脹機組（E1、E2）包括至少一臺膨脹機，用于使壓縮空氣降溫降壓便于液化并回收膨脹功，提高系統(tǒng)效率；所述膨脹機組（E1、E2）可通過變速箱（33）直接驅(qū)動所述壓縮機組（C1、C2）中的某一級；所述驅(qū)動單元（32）與壓縮機組（C1、C2）的傳動軸固接；所述發(fā)電機（29）與渦輪機組（T1、T2）的傳動軸固接。

3.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的空氣儲能/釋能系統(tǒng)，其特征在于：所述低溫儲罐（15）為杜瓦儲罐或低溫儲槽，儲存的介質(zhì)是液態(tài)空氣或其他可液化工質(zhì)，當(dāng)工質(zhì)不為空氣時，渦輪機組（T1、T2）的出氣口管線（28）和壓縮機組（C1、C2）的進氣口管線（A）通過一個恒壓變?nèi)莸臍饽疫B接，實現(xiàn)工質(zhì)循環(huán)利用，液態(tài)工質(zhì)在常壓或帶一定壓力狀況下儲存。

4.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的空氣儲能/釋能系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄熱/換熱器組（2、5）為絕熱保溫容器，蓄熱介質(zhì)儲存在容器中，超臨界空氣在其中與蓄熱介質(zhì)直接接觸換熱或非直接接觸換熱，蓄熱方式為顯熱、潛熱蓄熱中的一種或組合；儲能時，蓄熱/換熱器組（2、5）回收并儲存壓縮機產(chǎn)生的壓縮熱，釋能時，加熱進各級渦輪機前的壓縮空氣。