[發明專利]液態空氣儲能系統

無效

• 申請號: 201310388410.3
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN104420996A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 徐玉杰;陳海生;譚春青;劉暢;張新敬;許劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C6/14
• 分類號: F02C6/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及能量循環利用技術領域，尤其涉及一種液態空氣儲能系統。

背景技術

傳統壓縮空氣儲能系統(CAES)是上世紀50年代發展起來的一種基于燃氣輪機技術的能量存儲系統。該系統利用低谷電，將空氣壓縮并儲存于儲氣室中，使電能轉化為空氣的內能存儲起來；在用電高峰，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃氣輪機燃燒室同燃料一起燃燒，然后驅動膨脹機發電。目前，德國(Huntorf?60MWh)和美國(McIntosh?110MW，Ohio?9×300MW，Texas?4×135MW和Iowa?200MW項目等)等國家建成CAES商業運行電站，日、瑞士、俄、法、意、盧森堡、以色列和韓國等也在積極開發CAES電站。雖然傳統CAES系統具有儲能容量大、周期長、效率高和單位投資小等諸多優點，但是，傳統CAES系統需要特定的地理條件建造大型儲氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢舊礦井等，從而大大限制了傳統壓縮空氣儲能系統的推廣與應用。

為了解決傳統壓縮空氣儲能系統面臨的依賴大型儲氣室問題，近年來國內外學者分別開展了液化空氣儲能系統的研究，使空氣儲能系統脫離對大型儲氣室的依賴。但是，由于將空氣液化將消耗大量的能量，導致系統效率有所降低。目前，液化空氣儲能系統效率只有40％。

LNG是天然氣經凈化、液化而成的-162℃低溫液體混合物，生產LNG耗電約為850kWh/t。當LNG在1標準大氣壓(0.101325MPa)下氣化時，釋放出-162℃到5℃的冷量約為230kWh/t。由于LNG的冷量的溫度較低，在現有的冷能利用技術中，除空分利用冷能的溫度與LNG的匹配外，很少有與LNG溫度匹配的冷能利用技術。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種液態空氣儲能系統，以利用LNG的冷能，有效降低空氣液化過程的能耗。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種液態空氣儲能系統。該液態空氣儲能系統包括：燃燒室；空氣液化裝置；膨脹機；液態空氣儲罐，其進口連接至空氣液化裝置的出口，其出口通過液體泵和高壓空氣換熱器連接至燃燒室；以及蓄冷/換熱裝置，內含蓄冷介質，其第一冷流體進口連接至液化天然氣儲氣罐，其第一冷流體出口通過液化天然氣換熱器連接至燃燒室；該液態空氣儲能系統處于兩個工作狀態其中之一：在儲能狀態下，空氣液化裝置利用蓄冷/換熱裝置內蓄冷介質存儲的冷能及電能將氣態空氣液化，并將其儲存至液態空氣儲罐中；在釋能狀態下，液化天然氣儲罐中儲存的液態天然氣經過蓄冷/換熱裝置，該蓄冷/換熱裝置內的蓄冷介質儲存該液態天然氣釋放的冷能，釋放冷能后的液態天然氣成為氣態，經由液化天然氣換熱器進入燃燒室，液態空氣儲罐儲存的液態空氣由液體泵升壓后經過高壓空氣換熱器進入燃燒室；進入燃燒室的天然氣和高壓空氣燃燒，驅動膨脹機做功。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明液態空氣儲能系統充分利用LNG的冷能，為LNG的冷能利用技術開辟一條新途徑，并且大幅提高了液化空氣儲能系統效率，促進空氣儲能系統的規模發展。

附圖說明

圖1為本發明實施例液態空氣儲能系統的結構示意圖；

圖2為本發明第二實施例耦合液態天然氣冷能的液態空氣儲能系統的示意圖；

圖3為本發明第三實施例耦合液態天然氣冷能的液態空氣儲能系統的示意圖；

圖4為本發明第四實施例耦合液態天然氣冷能的液態空氣儲能系統的示意圖。

【本發明主要元件符號說明】

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發明的保護范圍。

本發明液態空氣儲能系統中，空氣液化需要-196℃至常溫的低溫冷量，而LNG可提供-162℃的冷能，通過將液態空氣儲能系統與LNG冷能利用耦合在一起，從而實現了LNG冷能的溫度對口應用。