[發明專利]一種具有電加熱保溫套筒的先進絕熱壓縮空氣儲能系統

在審

• 申請號: 201910012436.5
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109488573A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 楊晨;李盼;孫溧;鄧康杰;張濤;劉思遙;姚凱;范遠哲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B41/06;F04B35/04;F01D15/10;F01D13/00;F02C1/00;F28D20/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 孫根

本發明公開了一種具有電加熱保溫套筒的先進絕熱壓縮空氣儲能系統，包括壓縮機組、膨脹機組、壓縮空氣儲氣罐、儲冷罐、儲熱罐、電加熱保溫套筒、發電機、電動機以及外置電網；所述壓縮機組與壓縮空氣儲氣罐相連，該壓縮空氣儲氣罐與膨脹機機組相連，在相鄰兩級壓縮機之間均設有第一換熱器，在相鄰兩級膨脹機之間均設有第二換熱器，在壓縮空氣儲氣罐與一級膨脹機之間的管道上以及各第二換熱器與后一級膨脹機之間的管道上均套設有一所述電加熱保溫套筒，且所述電加熱保溫套筒與外置電網相連。本發明能使膨脹機做功能力提升，也能增加釋能階段的空氣流量以増加透平輸出功率；從而大大提升AA?CAES系統的做功效率及輸出功率。

技術領域

本發明涉及先進絕熱壓縮空氣儲能領域，尤其涉及一種具有電加熱保溫套筒的先進絕熱壓縮空氣儲能系統（AA-CAES）。

背景技術

在現有的儲能技術中，壓縮空氣儲能以其儲能規模大、存儲周期長、對環境污染小等優勢受到人們的青睞。隨著可再生能源的發展，發展大規模儲能勢在必行，具有廣闊的應用前景。

我國對壓縮空氣儲能系統的研究開發開始比較晚,但隨著電力儲能需求的快速增加，相關研究逐漸被一些大學和科研機構所重視。目前還沒有投入商業運行的傳統壓縮空氣儲能電站，但是對于新型壓縮空氣儲能（不使用燃料，不使用儲氣洞穴）在中國發展及應用已基本與國際同步。按照壓縮空氣儲能技術的發展歷程，目前國際上己經提出了三代CAES技術：

第一代CAES技術就是傳統典型的壓縮空氣儲能系統。該系統通過在用電低谷期利于富裕的電能將空氣進行壓縮，儲存在天然洞穴中；待用電高峰期，釋放出的高壓空氣與燃料在燃燒室中混合燃燒，然后高溫燃氣驅動透平做功產生電能以供使用。第二代CAES技術在第一代基礎上增加了回熱器；通過在末級透平后添加回熱器，膨脹前空氣可利用系統高溫尾氣進行預熱；與第一代CAES技術相比，第二代CAES不僅降低了系統的熱耗、減少了天然氣的消耗，還提高了系統的能量利用率。第三代CAES技術也稱為先進絕熱型壓縮空氣儲能技術（AA－CAES）；該系統取消了燃燒室，將壓縮階段的壓縮熱儲存起來，在釋熱階段加熱膨脹機入口處的空氣，由于沒有燃燒室，不消耗化石燃料，具有很高的環保性。

雖然第三代CAES技術的效率遠遠高于前兩代技術，但AA－CAES系統的輸出功率卻遠遠小于前兩者，主要有以下兩個原因：1)與前兩個系統相比，由于AA－CAES系統的熱量是由儲能階段的壓縮熱提供，當儲能階段的各設備參數確定之后壓縮熱的熱量也隨之確定，它能提供給釋能子系統的熱量是有限的，因此換熱之后的空氣溫度不會像與天然氣燃燒之后一樣高，AA－CAES透平入口溫度較低，導致透平做功能力下降；２）AA－CAES系統釋能階段的空氣流量遠遠低于前兩個系統，進而造成透平單位時間做功量減少；如果為了増加透平輸出功率而增加釋能階段的空氣流量，會導致透平入口處的空氣溫度下降，最終系統的輸出功率并不一定呈現增大的趨勢。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于解決現有CAES技術透平做功能力小，單位時間做功量少，做功效率低的問題，提供一種具有電加熱保溫套筒的先進絕熱壓縮空氣儲能系統（AA-CAES），能夠利用電量富余時的電力去加熱電熱保溫套筒，使其溫度高于膨脹機入口氣體溫度；并通過該高溫套筒對膨脹機入口的氣體進行加熱，使膨脹機做功能力提升，也能增加釋能階段的空氣流量以増加透平輸出功率；從而大大提升AA-CAES系統的做功效率及輸出功率。