[發明專利]組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統及方法

在審

• 申請號: 202110420479.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113062849A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 謝寧寧;孫長平;尹立坤;唐博進;藺新星
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F04B41/06
• 分類號: F04B41/06;F04B39/06;F02C1/05;F28D20/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統及方法，它包括填充蓄熱裝置、共用回路、儲氣罐、輔助回路和做功回路，通過填充蓄熱裝置與共用回路串聯，輔助回路與共用回路并聯，儲氣罐和做功回路與共用回路中的換熱器連接，做功回路中連接有壓縮機和膨脹機，儲能和釋能皆采用共用回路，通過釋能過程中輔助回路對共用回路進行加溫。本發明克服了原系統中蓄熱和釋熱回路各自獨立，占用空間大，釋能過程做功溫度達不到要求降低轉化效率和影響系統穩定的問題。具有結構簡單，系統中各設備和回路整合緊湊，占用空間小，在釋能過程中做功溫度達不到要求時，輔助回路對共用回路進行加溫，提高系統轉化效率和提高系統穩定性的特點。

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，涉及一種組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統及方法。

背景技術

壓縮空氣儲能技術目前可以分為補燃式和非補燃式兩類，專利CN105370408A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。專利CN105370408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。但是上述技術方案中，蓄熱和釋熱采用兩套設備和兩套管路，使得整個系統占用空間大；其次，在儲能過程中，如果儲能溫度達不到設定值造成做功轉化效率低，系統不穩定。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統及方法，結構簡單，采用填充蓄熱裝置與共用回路串聯，輔助回路與共用回路并聯，儲氣罐和做功回路與共用回路中的換熱器連接，做功回路中連接有壓縮機和膨脹機，儲能和釋能皆采用共用回路，釋能過程中輔助回路對共用回路進行加溫，系統中各設備和回路整合緊湊，占用空間小，在釋能過程中做功溫度達不到要求時，輔助回路對共用回路進行加溫，提高系統轉化效率和提高系統穩定性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統，它包括填充蓄熱裝置、共用回路、儲氣罐、輔助回路和做功回路；所述填充蓄熱裝置與共用回路串聯，輔助回路與共用回路并聯，儲氣罐和做功回路與共用回路中的換熱器連接，做功回路中連接有壓縮機和膨脹機；儲能和釋能皆采用共用回路，釋能過程中輔助回路對共用回路進行加溫。

所述填充蓄熱裝置包括與填充床連接的儲液罐，填充床的進液端和儲液罐的排液端與共用回路連接。

所述共用回路的共用管路上串聯有換熱器和屏蔽泵。

所述儲氣罐連接的氣管與換熱器連接，進氣和排氣時共用氣管。

所述輔助回路包括與加熱管路串聯的加熱器，以及與加熱管路連接的分支管路，加熱管路兩端分別與儲液罐和共用回路連接，分支管路與共用回路連接。

所述做功回路的做功管路上連接有三通換向閥，做功管路兩端分別與壓縮機和換熱器連接，膨脹機與三通換向閥連接。

所述填充蓄熱裝置的填充床的進液端設置穩壓系統與其連接。

所述共用回路的共用管路中連接有膨脹槽。

所述填充蓄熱裝置的填充床及換熱器、儲氣罐、壓縮機和膨脹機的數量為多個。

如上所述的組合式蓄熱的緊湊型壓縮空氣儲能系統的儲能和釋能方法，它包括如下步驟：

S1，儲能，壓縮機和屏蔽泵啟動，將高溫高壓空氣轉換成低溫高壓空氣儲存于儲氣罐中；

S1-1，壓縮機排出的高溫高壓空氣進入換熱器，換熱器吸收熱量后與共用回路中的低溫液態傳熱介質進行熱量轉換；

S1-2，儲液罐內的液態傳熱介質進入共用回路中，屏蔽泵驅動共用回路中的液態傳熱介質不斷循環，液態傳熱介質不斷吸收換熱器的熱量；與此同時，高溫高壓空氣降溫后形成低溫高壓空氣進入儲氣罐內儲存；