[實用新型]一種等溫壓縮空氣儲能系統

有效

• 申請號: 201520287812.9
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN204591385U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 張新敬;陳海生;徐玉杰;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: F01K25/06
• 分類號: F01K25/06;F04B35/04;F04B39/06;F04B41/02
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種應用于電力儲能的系統，即一種等溫壓縮空氣儲能系統，通過向壓縮過程和膨脹過程中的空氣流中噴入霧狀或者泡沫狀的流體介質，實現等溫壓縮和等溫膨脹，從而可以在同等功率情況下，減小設備體積，提高單位膨脹工質的出功量、并提高系統的整體效率。

背景技術

當前電力負荷的高峰和低谷差越來越大，另一方面可再生能源發電發展迅速，迫切需要經濟、穩定、高效的電力儲能系統與電力系統相匹配，從而實現“削峰填谷”和穩定可再生能源發電并網。同時，電力儲能系統還是解決分布式能源系統容量小、負荷波動大的問題的關鍵技術。

壓縮空氣儲能系統是一種適合大規模儲能的儲能技術，國內外的研究學者和工業界開展了大量的研究和示范運行工作。傳統的壓縮空氣儲能系統，不能實現對壓縮過程中能量的充分利用，并且在膨脹過程中加入燃燒室，導致系統的效率不高，并且具有污染物排放。

等溫壓縮機和等溫膨脹機研發日漸引起了人們的關注，研究領域已初步涉及等溫柴油機、壓縮機噴水蒸發內冷卻過程等領域。實現等溫壓縮/膨脹過程的關鍵在于該過程中的強化傳熱，通過在壓縮或者膨脹過程中的非直接接觸式換熱，其換熱系數很低，更近絕熱過程，目前工業上常采用的多級膨脹、級間加熱的運行方式，則會不可避免地導致系統結構復雜化、成本增加以及附加功耗增加。

本實用新型提出的等溫壓縮空氣儲能系統，可以實現對壓縮熱的充分回收和利用，降低單位質量空氣的壓縮機耗功，提高單位質量空氣的膨脹機輸出比功，并且該系統不消耗化石燃料，可以利用一些工業廢熱、太陽能熱或者燃料發動機的余熱，從而可以提高系統的運行效率，具有良好發展前景。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本實用新型公開了一種新型等溫壓縮空氣儲能系統，在儲能/壓縮過程中，通過向被壓縮空氣中噴入霧狀或者泡沫狀介質實現準等溫壓縮過程，從而降低單位工質的壓縮功；在釋能/膨脹過程中，通過向膨脹過程的氣體內噴射霧狀或者泡沫狀介質實現準等溫膨脹過程，從而提高單位工質的輸出功量，并提高系統的整體效率。

為實現上述目的，根據本實用新型提供了一種等溫壓縮空氣儲能系統，包括壓縮機組、膨脹機組和儲氣腔，其特征在于，

--所述等溫壓縮空氣儲能系統還包括低溫液態換熱介質儲罐和高溫液態換熱介質儲罐；

--在所述壓縮機組的進氣口處設置有壓縮機噴射器，在所述壓縮機組的出氣口處裝有高壓分離器和冷卻器并通過管路與所述儲氣腔的進口連通，

其中，

所述壓縮機噴射器包括空氣進口、低溫液態換熱介質進口和低溫混合氣出口，所述低溫液態換熱介質進口與所述低溫液態換熱介質儲罐的出口連通，所述壓縮機噴射器將液態換熱介質霧化或者形成泡沫狀噴射入待壓縮空氣后由所述低溫混合氣出口進入所述壓縮機組中；

所述高壓分離器的換熱介質出口與所述高溫液態換熱介質儲罐的進口連通；

所述冷卻器包括高溫側和低溫側，其高溫側通入高溫壓縮氣體，其低溫側的進口與所述低溫液態換熱介質儲罐的出口連通，其低溫側的出口與所述高溫液態換熱介質儲罐的進口連通，

--在所述膨脹機組的進氣口設置有膨脹機噴射器，在所述膨脹機組的排氣口設置有低壓分離器，

其中，

所述膨脹機噴射器包括壓縮氣體進口、高溫液態換熱介質進口和高溫混合氣出口，該壓縮氣體進口與所述儲氣腔的出口連通，該高溫液態換熱介質進口與所述高溫液態換熱介質儲罐的出口連通，該高溫混合氣出口與所述膨脹機組的進氣口連通，所述膨脹機噴射器將液態換熱介質霧化或者形成泡沫狀噴射入壓縮氣體后進入所述膨脹機組中；

所述低壓分離器的進氣口與所述膨脹機組的排氣口連通，所述低壓分離器的液態換熱介質出口與所述低溫液態換熱介質儲罐的進口連通，所述低壓分離器的空氣出口與大氣連通。

優選地，所述高壓分離器的高壓混合氣進口與所述壓縮機組的出氣口連通，所述高壓分離器的空氣出口與所述冷卻器高溫側的進口連通，所述冷卻器高溫側的出口與所述儲氣腔連通，或者，

所述冷卻器高溫側的進口與所述壓縮機組的出氣口連通，所述冷卻器高溫側的出口與所述高壓分離器的高壓混合氣進口連通，所述高壓分離器的空氣出口與所述儲氣腔連通。

優選地，所述壓縮機組為葉輪式、活塞式或者螺桿式的結構形式。

優選地，所述壓縮機噴射器和膨脹機噴射器分別設置在所述壓縮機組和膨脹機組的進氣通道。

優選地，所述換熱介質為水、有機工質、水蒸氣或HFC系列工質。