[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

一種基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統及方法，通過填充床蓄熱裝置、儲液罐和屏蔽泵依次串聯形成蓄釋熱回路，換熱器位于蓄釋熱回路的流式填充床蓄熱裝置和屏蔽泵之間的蓄釋熱回路中，換熱器靠近流式填充床蓄熱裝置一側與壓縮機連接，換熱器靠近屏蔽泵一側與高壓儲氣室連接，膨脹機連接于壓縮機和換熱器之間的管路中，克服了原系統中兩個回路完成蓄熱和釋熱使系統投入成本過高的問題，具有結構簡單，蓄熱和釋熱共用一個回路，蓄熱效率高，結構緊湊，所需輔助及組成設備減少，成本低。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，涉及一種基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統及方法。

背景技術

壓縮空氣儲能是一種大規模物理儲能技術——采用空氣作為儲能介質，在用電低谷時可將富裕的電通過電能-機械能-分子內能的轉化路徑實現電能以高壓空氣的形式大規模物理存儲，在用電高峰時通過分子內能-機械能-電能的轉化路徑，把儲存起來的高壓空氣轉化為電能對外輸出。壓縮空氣儲能技術具有環境友好、使用壽命長、容量大及操作安全等優點。

壓縮空氣儲能技術目前可以分為補燃式和非補燃式兩類。補燃式是始于20世紀70年代，是以燃氣發電為基礎展開的。該技術路線脫胎于傳統的內燃機增壓理論，將傳統燃氣輪機增壓膨脹的連續過程進行解耦變為空氣增壓和透平膨脹兩個過程。補燃式儲能系統裝機功率大，經濟性好，以當時的燃氣輪機技術水平其循環效率可達42-55%，除去補燃其循環效率只有20%左右。而非補燃式是以獨立的高性能壓縮空氣儲能為出發點，以提高針對空氣動力循環熱效率為基礎展開的。該技術路線摒棄與燃氣輪機技術的結合，采用專用的空氣透平技術體系；并且不依賴化石燃料的補熱，通過充分回收壓縮熱并進行儲存，在發電過程中為氣體補熱升溫所用，減少額外熱量需求，從而提高系統整體的運行效率。非補燃式壓縮空氣儲能技術裝機功率適中，經濟性適中，循環效率可達50-65%。

專利CN 105370408 A 、CN 105370408及專利CN 107299891 B 都是采用非補燃方式的壓縮空氣儲能方式，其中CN 105370408 A 雖然提出了緊湊型蓄熱系統，但蓄熱子系統的蓄熱范圍較低，采用水作為傳熱介質和蓄熱介質，雖然可以降低出投資成本，但是因為考慮的蓄熱溫度和釋熱溫度不高，在釋能過程中傳遞給進入透平的空氣的熱量較低，熱電轉化的整體效率有待提高。而專利CN 105370408、CN 107299891 B 中是采用高溫蓄熱子系統，能夠在釋能過程中使進入透平的空氣提高到更高的溫度，從而提高系統的熱電轉化效率，但是該專利中是采用導熱油作為傳熱介質和蓄熱介質，而且在儲能過程和釋能過程中蓄熱系統中是兩個獨立循環回路，初投資成本高昂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于蓄熱釋熱共用回路的壓縮空氣儲能系統及方法，結構簡單，采用填充床蓄熱裝置、儲液罐和屏蔽泵依次串聯形成蓄釋熱回路，換熱器位于蓄釋熱回路的填充床蓄熱裝置和屏蔽泵之間的蓄釋熱回路中，換熱器靠近填充床蓄熱裝置一側與壓縮機連接，換熱器靠近屏蔽泵一側與高壓儲氣室連接，膨脹機連接于壓縮機和換熱器之間的管路中，蓄熱和釋熱共用一個回路，固體蓄熱材料和液態傳熱介質共同完成蓄熱和釋熱，蓄熱效率高，結構緊湊，所需輔助及組成設備減少，成本低。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：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、換熱器、填充床蓄熱裝置、儲液罐、屏蔽泵、高壓儲氣室和膨脹機；所述填充床蓄熱裝置、儲液罐和屏蔽泵依次串聯形成蓄釋熱回路，換熱器位于蓄釋熱回路的填充床蓄熱裝置和屏蔽泵之間的蓄釋熱回路中，換熱器靠近填充床蓄熱裝置一側與壓縮機連接，換熱器靠近屏蔽泵一側與高壓儲氣室連接，膨脹機連接于壓縮機和換熱器之間的管路中。

所述填充床蓄熱裝置內部為固體蓄熱材料。

所述填充床蓄熱裝置為噴淋式或分流式填充床。

所述蓄釋熱回路中設置穩壓系統，填充床蓄熱裝置位于穩壓系統和儲液罐之間。