[發明專利]基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統及方法

在審

• 申請號: 202110331953.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113027734A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 謝寧寧;孫長平;尹立坤;藺新星;張翼
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B39/16;F01K27/00;F01K13/00;F28D20/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：它包括壓縮機（101）、換熱器（102）、填充床蓄熱裝置（106）、儲液罐（108）、屏蔽泵（109）、高壓儲氣室（110）和膨脹機（111）；所述填充床蓄熱裝置（106）、儲液罐（108）和屏蔽泵（109）依次串聯形成蓄釋熱回路，換熱器（102）位于蓄釋熱回路的填充床蓄熱裝置（106）和屏蔽泵（109）之間的蓄釋熱回路中，換熱器（102）靠近填充床蓄熱裝置（106）一側與壓縮機（101）連接，換熱器（102）靠近屏蔽泵（109）一側與高壓儲氣室（110）連接，膨脹機（111）連接于壓縮機（101）和換熱器（102）之間的管路中。

2.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述填充床蓄熱裝置（106）內部為固體蓄熱材料。

3.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述填充床蓄熱裝置（106）為噴淋式或分流式填充床。

4.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述蓄釋熱回路中設置穩壓系統（103），填充床蓄熱裝置（106）位于穩壓系統（103）和儲液罐（108）之間。

5.根據權利要求4所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述穩壓系統（103）包括穩壓管路中依次連接的穩壓裝置和氣體流量調節閥，氣體流量調節閥一端與蓄釋熱回路連接。

6.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述蓄釋熱回路中設置膨脹槽（104），膨脹槽（104）位于填充床蓄熱裝置（106）和換熱器（102）之間與蓄釋熱回路連接。

7.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述填充床蓄熱裝置（106）內填充固體蓄熱材料（107）；儲液罐（108）內儲存液態傳熱介。

8.根據權利要求1所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述壓縮機（101）和換熱器（102）之間的管路中設置三通換向閥（112），膨脹機（111）與三通換向閥（112）連接。

9.根據權利要求3所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統，其特征是：所述填充床蓄熱裝置（106）內部的采用單元格通道與噴淋頭、多孔板、或兩者的組合體（105），單元格通道內外設置固體蓄熱材料（107）。

10.根據權利要求1~9任一項所述的基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統的儲能方法，其特征是，它包括如下步驟：

S1，填料，將單位體積蓄熱密度大的蓄熱球或石子的固體蓄熱材料（107）裝入填充床蓄熱裝置（106）內密封；

S2，除氣，打開氣體流量調節閥，利用穩壓系統（103）的穩壓裝置對蓄釋熱回路除氣，將蓄釋熱回路中的空氣排盡；

S3，注入傳熱介質，將液態傳熱介質直接注入儲液罐（108）內；

S4，壓力調節，調節氣體流量調節閥，對子填充床蓄熱裝置（106）進行加壓至設定工作壓力；

S5，儲能階段，利用低谷電或可再生能源電驅動壓縮機（101）對空氣進行壓縮，將高溫高壓空氣轉換成低溫高壓空氣儲存于高壓儲氣室（110）中；

S5-1，壓縮機（101）和屏蔽泵（109）啟動，壓縮機（101）排出的高溫高壓空氣進入換熱器（102），換熱器（102）吸收熱量后與屏蔽泵（109）排出的低溫液態傳熱介質進行熱量轉換；此過程中，三通換向閥（112）阻止高溫高壓空氣進入膨脹機（111）；

S5-2，低溫液態傳熱介質吸收熱量后進入填充床蓄熱裝置（106）內，將熱量傳遞給固體蓄熱材料（107）使之升溫，之后再回流至儲液罐（108）中；高溫高壓空氣降溫后形成低溫高壓空氣進入高壓儲氣室（110）內儲存；

S5-3，當填充床蓄熱裝置（106）內部的固體蓄熱材料（107）全部蓄熱完畢，或者高壓儲氣室（110）內的低溫高壓空氣達到設定容量及壓力值時，儲能過程結束；壓縮機（101）、屏蔽泵（109）和三通換向閥（112）關閉；

S6，釋能階段，在用電高峰期，高壓儲氣室（110）內的低溫高壓空氣轉換成高溫高壓空氣輸送給膨脹機（111）做功；

S6-1，屏蔽泵（109）啟動，儲液罐（108）里面的高溫液態傳熱介質進入換熱器（102），換熱器（102）吸收熱量后與高壓儲氣室（110）排出的低溫高壓空氣進行熱量轉換；

S6-2，高溫液態傳熱介質通過換熱器釋放熱量給低溫高壓空氣后進入填充床蓄熱裝置（106）內并與內部的高溫固體蓄熱材料進行熱交換，吸收熱量再回流至儲液罐（108）中；低溫高壓空氣轉換后形成的高溫高壓空氣進入膨脹機（111）做功；此過程中，三通換向閥（112）阻止低溫高壓空氣進入壓縮機（101）；

S6-3，當填充床蓄熱裝置（106）內部的固體蓄熱材料（107）全部釋熱完畢或高壓儲氣室（110）內的低溫高壓空氣釋放達到設定值時，釋能過程結束。