[發明專利]一種閉式低溫壓縮空氣儲能系統和方法

有效

• 申請號: 201610382016.2
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105863751B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 張雪輝;陳海生;李弘揚;李文;朱陽歷;胡東旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F01K7/02
• 分類號: F01K7/02;F04B35/04;F04B41/02;F04B39/06;F01B23/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及電能存儲技術領域，特別是一種閉式低溫壓縮空氣儲能系統和儲能方法。

背景技術

近年來，我國用電負荷的峰谷比不斷增加，風能、光能等可再生能源發電裝機量逐步增大，加上分布式能源的發展需求，使得電力儲能技術的重要性逐步顯現。目前，電力儲能技術包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、蓄電池儲能、飛輪儲能、超級電容等，而壓縮空氣儲能在容量和建設成本方面可與抽水儲能比擬，使得其成為具有競爭力的電力儲能技術之一。但現有的壓縮空氣儲能系統大多為開式循環系統，其必須從環境中得到存儲工質，對環境依賴性較強。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種閉式低溫壓縮空氣儲能系統和儲能方法。

為實現上述目的，本發明提供一種閉式低溫壓縮空氣儲能系統，其特征在于包括：

第一換熱器單元，常溫空氣在所述第一換熱器單元內與低溫蓄冷工質進行換熱，常溫空氣換熱后轉為換熱后的空氣，低溫蓄冷工質換熱后轉為常溫蓄冷工質；

壓氣機組，輸入所述換熱后的空氣，輸出壓縮后的空氣；

常溫儲罐，用于輸入常溫蓄冷工質進行儲存，還用于將儲存的常溫蓄冷工質輸出；

高壓儲氣裝置，用于輸入壓縮后的空氣進行儲存，還用于輸出所儲存的壓縮空氣；

膨脹機組，輸入儲存的壓縮空氣，壓縮空氣在膨脹機組內對膨脹機組做功輸出膨脹降溫后的空氣；

第二換熱器單元，常溫儲罐輸出的常溫蓄冷工質在所述第二換熱器單元內與所述膨脹降溫后的空氣進行換熱，常溫蓄冷工質換熱后轉為低溫蓄冷工質，膨脹降溫后的空氣經換熱后轉為常溫空氣；

低溫儲罐，用于輸入所述低溫蓄冷工質進行儲存，還用于輸出所述低溫蓄冷工質至第一換熱器單元；以及

低壓儲氣裝置，用于輸入所述常溫空氣進行儲存，還用于輸出所述常溫空氣至所述第一換熱器單元。

優選的，儲能系統還包括低溫泵，低溫蓄冷工質通過所述低溫泵從低溫儲罐中泵出，并進入所述第一換熱器單元；優選的還包括常溫泵，常溫蓄冷工質通過所述常溫泵從所述常溫儲儲罐泵出，并進入所述第二換熱器單元。

優選的，所述壓氣機組包括至少一臺低壓壓氣機和至少一臺高壓壓氣機，相互串聯或集成為整體多級壓氣機，從每一臺低壓壓氣機入口輸入換熱后的空氣，輸出低壓空氣；低壓空氣再輸入高壓壓氣機，從高壓壓氣機輸出壓縮后的空氣。

優選的，所述壓氣機組還包括中間級壓氣機，所述低壓空氣經中間級壓氣機壓縮后，經第一換熱器單元與低溫蓄冷工質換熱，再輸入高壓壓氣機。

優選的，所述第一換熱器單元和第二換熱器單元均包括兩個以上換熱器，壓氣機組中的壓氣機輸入空氣前均與換熱器換熱或者膨脹機組中的膨脹機輸出空氣后均與換熱器進行換熱。

優選的，所述膨脹機組包括至少一臺低壓膨脹機和至少一臺高壓膨脹機，相互串聯或集成為整體多級膨脹機，每一臺高壓膨脹機輸入儲存的壓縮空氣，輸出初級膨脹空氣；每一臺低壓膨脹機輸入初級膨脹空氣，輸出末級膨脹空氣。

優選的，所述膨脹機組還包括中間級膨脹機，所述初級膨脹空氣輸入所述中間級膨脹機后再輸入低壓膨脹機。

優選的，儲能系統還包括發電機，與所述對膨脹機組連接，使膨脹機組做功時帶動發電機發電。

根據本發明的另一方面，還提供一種閉式低溫壓縮空氣儲能方法，包括：

在用電低谷或者儲能時：

常溫空氣和低溫蓄冷工質在第一換熱器單元進行換熱，常溫空氣換熱后轉化為換熱后的空氣，低溫蓄冷工質換熱后轉化為常溫蓄冷工質；

電動機驅動壓氣機組將換熱后的空氣壓縮為壓縮后的空氣，壓入高壓儲氣裝置存儲；

通過采用常溫儲罐輸入常溫蓄冷工質進行儲存；

在用電高峰或者釋放能量時：

高壓儲氣裝置輸出所儲存的壓縮空氣，輸入膨脹機組內做功并帶動發電機發電，從膨脹機組輸出膨脹降溫后的空氣；

將常溫儲罐中常溫蓄冷工質注入第二換熱器單元中，與膨脹降溫后的空氣進行換熱，常溫蓄冷工質換熱后轉為低溫蓄冷工質，膨脹降溫后的空氣經換熱后轉為常溫空氣；

將低溫蓄冷工質輸入低溫儲罐進行儲存，低溫儲罐還用于在用電低谷或者儲能時輸入所述低溫蓄冷工質至第一換熱器單元；

將常溫空氣輸入低壓儲氣裝置進行儲存，低壓儲氣裝置還用于輸出所述常溫空氣至所述第一換熱器單元。