[發明專利]一種新型蓄冷液化空氣儲能發電系統

在審

• 申請號: 201710382884.5
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN108240242A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 謝英柏;薛曉東
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F25D3/10;F01K7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種新型蓄冷液化空氣儲能發電系統，所述系統包括：液化空氣系統，風電或夜間富余電能作為驅動能源，壓縮過程采用雙級壓縮中間冷卻的方式，被壓縮完的空氣進入冷箱，進一步降溫并通過節流閥液化，節流后的空氣到達氣液分離器，液態空氣到達儲罐進行儲存，氣態空氣被引入冷箱冷卻后續空氣；蓄熱系統，將壓縮過程中的廢熱回收后用來加熱膨脹過程中間再熱的空氣；蓄冷系統，液態空氣在氣化過程中通過蓄冷裝置與儲冷介質換熱，實現冷量儲存；發電系統，液態空氣被引出，經低溫泵加壓后，在氣化換熱器中氣化后再經過換熱器加熱，然后采用三級膨脹中間再熱的膨脹機組做功，帶動發電機發電。本發明采用蓄冷技術，有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種液化空氣儲能發電系統，尤其是一種蓄冷的新型儲能發電一體化系統，屬于綠色能源技術領域。

背景技術

能源和環境問題已成為世界難題，化石燃料面臨枯竭，環境問題日益突出，如何解決這一世界難題已成為我們必須面臨的問題。解決能源環境問題就是在能源需求滿足的情況下提高能源利用效率、減少化石燃料等不可再生能源的消耗及污染物排放。電力系統為能源大戶，解決電力系統問題對解決能源環境問題意義重大。電網存在用電高峰和用電低谷，會出現用電高峰時電能不足拉閘限電和用電低谷時電能浪費的情況。低谷時，雖然電廠具有降低負荷的功能，以低效率運行為代價，高峰時，調峰燃氣輪機電廠可快速啟動用于調峰，但調峰時效率較低和平時停機會造成設備的不完全利用。應用儲能系統可使較少的發電機組在額定工況下連續運行，用電低谷時，多余的電能儲存，用電高峰時，將電能釋放補充電能不足，從而避免電能的浪費和不足、提高電站熱循環效率、減少污染物排放。上述過程即削峰填谷，削峰填谷是電力儲能出現的最重要的原因。除了削峰填谷，高電廠經濟性外，電力儲能還有很多優點，如：頻率和電壓調節等電能質量管理保證電網運行的安全性和電能品質；促進可再生能源如風電和太陽能發電的利用；使分布式能源系統得到大規模應用；保證核電滿負荷運行，增強其安全可靠性等。

伴隨著化石燃料的日益枯竭與環境問題的日益突出，世界各國都將大規模開發利用風能、太陽能等可再生能源作為應對能源危機的對策。但因可再生能源具有間歇性與不穩定性的固有屬性，加之電網消納能力不足等原因，再生能源發電規模與并網電量等都受到較大程度的限制。大規模儲能系統的開發與應用是緩解上述問題的有效方法之一。大規模液化空氣儲能以其高可靠性、經濟性和環境友好性等特點，為一種很有前景的儲能方式，受到越來越多的關注。蓄冷液化空氣儲能發電作為一種新技術，有效的利用可再生能源，無污染，經濟效益高。

能夠以較低的成本持續數小時進行大功率輸出的兩種儲能方式有：壓縮空氣儲能和抽水蓄能。抽水蓄能不需要燃料燃燒，比壓縮空氣儲能而言更容易實現。但是其實現的可行性也受到了建設不同高度的蓄水池的地點和建設成本的限制。而且，規模的抽水蓄能對環境的影響也日益復雜。在那些沒有現成水庫可以利用的地區，以及周邊環境優美的具有不同海拔高度的大型天然水庫地區，目前能夠進行低成本建設的抽水蓄能電站越來越少。

國內對液化空氣儲能技術的研究時間比較晚，隨著近年來電力儲能需求的不斷增加、可再生能源發電進展陷入瓶頸、電網調峰日趨突出等問題的出現，液化空氣儲能相關研究逐漸被重視。針對當前電網發展所面臨的峰谷負荷比高、火電機組調峰不可持續、新能源上網等問題，發展液化空氣儲能作為一種大規模儲能方式顯得尤為迫切，液化空氣儲能系統作為一種新型儲能方式，逐漸得到了重視。

液化空氣儲能技術的歷史可以溯及到20世紀70年代，當時歐洲出現了利用液態空氣進行能量儲存的專利。日本近年也積極開展液化空氣儲能技術的研究，如三菱公司和日立公司等，但由于其系統效率太低，并沒有太大的實用價值。最近，英國利茲大學研究人員提出了新型液態空氣儲能系統，它利用富余電能驅動電動機將空氣壓縮、冷卻、液化后注入低溫儲槽儲存，液化過程中消耗的大部分電能被轉化成了低溫冷能進行存儲。發電時，液態空氣從儲槽中引出，加壓后送入氣化換熱器和熱交換器氣化并加熱到一定溫度，最后高壓氣體注入膨脹機做功，帶動發電機發電。

發明內容