[發(fā)明專利]耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110614256.1
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113417709B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊杰;高詔詔;季偉;郭璐娜;陳六彪;崔晨;郭嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K3/00;F01K3/14;F01K13/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

本發(fā)明提供一種耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能方法及系統(tǒng)，所述方法包括：獲取液態(tài)空氣儲能通路、液態(tài)空氣釋能通路和高溫?zé)岜醚h(huán)通路的系統(tǒng)比例參數(shù)；構(gòu)建液態(tài)空氣儲能通路、液態(tài)空氣釋能通路和高溫?zé)岜醚h(huán)通路基于第一系統(tǒng)參數(shù)的循環(huán)效率目標(biāo)函數(shù)和效率目標(biāo)函數(shù)；以循環(huán)效率、效率最大化為目標(biāo)，構(gòu)建耦合高溫?zé)岜醚h(huán)函數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)比例參數(shù)添加權(quán)重特征值，利用模糊隸屬函數(shù)求解得到所述耦合高溫?zé)岜醚h(huán)函數(shù)的最優(yōu)折衷解，輸出第二系統(tǒng)參數(shù)，并將第二系統(tǒng)參數(shù)作為耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的參數(shù)。本發(fā)明通過提出以系統(tǒng)循環(huán)效率、效率最大化為目標(biāo)，并結(jié)合熱泵循環(huán)通路，有效改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)，實現(xiàn)了耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的效率最大化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式能源和儲能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

受能源危機(jī)和環(huán)境污染的影響，可再生能源的合理發(fā)展日益重要。2020年可再生能源全球狀況報告指出，可再生能源在終端能源消費占比為11％，在發(fā)電市場占比超過27％，可再生能源在全球范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。然而，可再生能源的發(fā)電量受天氣狀況和晝夜周期的影響，固有的間歇性和波動性為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。儲能技術(shù)作為一種有效提升可再生能源消納的技術(shù)手段，能夠增強(qiáng)可再生能源利用的可調(diào)控性，靈活實現(xiàn)用能的削峰填谷。

其中，液態(tài)空氣儲能是一種具有高儲能密度，無地理條件限制，環(huán)境友好型的大規(guī)模物理儲能技術(shù)。在用能低谷時，經(jīng)壓縮后的空氣液化并進(jìn)行常壓存儲，在用電高峰時，液態(tài)空氣釋放冷能、膨脹發(fā)電。在空氣壓縮過程中所產(chǎn)生的壓縮熱通常過剩，無法被完全利用并部分以熱能形式耗散。空氣膨脹過程中的膨脹機(jī)入口溫度主要取決于壓縮熱的品位，系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化效率低，液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的整體能源利用效率有待進(jìn)一步提高。

另一方面，工業(yè)余熱的回收方式有很多種，目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括預(yù)熱、制冷、供熱等。對于工業(yè)余熱中的低溫?zé)嵩矗苯訉ζ淅帽容^困難，采用中高溫?zé)岜眉夹g(shù)提升工業(yè)余熱溫度、進(jìn)行能量升級，拓展工業(yè)余熱的應(yīng)用具有廣闊發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能方法，用以解決現(xiàn)有空氣膨脹過程中的膨脹機(jī)入口溫度主要取決于壓縮熱的品位，系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化效率低的缺陷，通過提出以系統(tǒng)循環(huán)效率、效率最大化為目標(biāo)，建立系統(tǒng)優(yōu)化模型，并結(jié)合熱泵循環(huán)通路，提升進(jìn)入膨脹機(jī)的空氣溫度，增大發(fā)電功率，有效改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)，實現(xiàn)了耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的系統(tǒng)效率最大化。

本發(fā)明還提供一種耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有空氣膨脹過程中的膨脹機(jī)入口溫度主要取決于壓縮熱的品位，系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化效率低的缺陷，通過在液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)中耦合高溫?zé)岜醚h(huán)，以壓縮余熱為低溫?zé)嵩矗ㄟ^高溫?zé)岜醚h(huán)，提升進(jìn)入膨脹機(jī)的空氣溫度，增大發(fā)電功率，有效改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明第一方面提供的一種耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的液態(tài)空氣儲能方法，包括：液態(tài)空氣儲能通路、液態(tài)空氣釋能通路和高溫?zé)岜醚h(huán)通路，其中，所述高溫?zé)岜醚h(huán)通路分別與所述液態(tài)空氣儲能通路和所述液態(tài)空氣釋能通路連接，所述方法包括：

獲取所述液態(tài)空氣儲能通路、所述液態(tài)空氣釋能通路和所述高溫?zé)岜醚h(huán)通路的系統(tǒng)比例參數(shù)；

構(gòu)建所述液態(tài)空氣儲能通路、所述液態(tài)空氣釋能通路和所述高溫?zé)岜醚h(huán)通路基于第一系統(tǒng)參數(shù)的循環(huán)效率目標(biāo)函數(shù)和效率目標(biāo)函數(shù)；

以循環(huán)效率、效率最大化為目標(biāo)，構(gòu)建基于所述循環(huán)效率目標(biāo)函數(shù)和所述效率目標(biāo)函數(shù)的耦合高溫?zé)岜醚h(huán)函數(shù)，并根據(jù)所述第一系統(tǒng)參數(shù)和智能算法對耦合高溫?zé)岜醚h(huán)函數(shù)求解，得到耦合高溫?zé)岜醚h(huán)方案集；

根據(jù)所述系統(tǒng)比例參數(shù)分別為所述循環(huán)效率目標(biāo)函數(shù)和所述效率目標(biāo)函數(shù)添加權(quán)重特征值，利用模糊隸屬函數(shù)求解得到所述耦合高溫?zé)岜醚h(huán)函數(shù)的最優(yōu)折衷解，輸出所述最優(yōu)折衷解的第二系統(tǒng)參數(shù)，并將所述第二系統(tǒng)參數(shù)作為耦合高溫?zé)岜醚h(huán)的參數(shù)。