[發明專利]一種高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統

有效

• 申請號: 202111245926.3
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113982892B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 郭歡;徐玉杰;陳海生
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;畢節高新技術產業開發區國家能源大規模物理儲能技術研發中心
• 主分類號: F04B41/02
• 分類號: F04B41/02;F04B41/06;F04B39/06;F01K3/14;F01K7/02;F28D20/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉林濤

本發明涉及儲能技術領域，具體涉及一種高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統。包括：多級壓縮機C1～Cn、多級膨脹機T1～Tn和儲氣室AS；該系統還包括：高溫蓄熱裝置TS和第一回熱器RG1，各級壓縮機出口的空氣進入高溫蓄熱裝置TS以儲存高溫熱量；第一回熱器RG1與第x級壓縮機Cx的入口、末級壓縮機Cn經高溫蓄熱裝置TS后的出口，以及儲氣室AS入口連接；第一回熱器RG1吸收末級壓縮機Cn在TS中放熱后排出的余熱，進入第x級壓縮機Cx入口的空氣再吸收第一回熱器RG1中的熱量，實現末級壓縮機Cn回熱第x級壓縮機Cx入口溫度，提升壓縮機的功率，增大熱的存儲比例，提升能量密度。由于蓄熱溫度升高，對儲氣室AS內空氣的需求減少，可使儲氣室AS的體積明顯減小，降低成本。

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，具體涉及一種高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統。

背景技術

目前的儲能系統有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、燃料電池等，抽水蓄能和壓縮空氣儲能具有儲能密度大、輸出功率大等特點。但抽水蓄能電站必須建設大壩，耗水量大，對生態也會造成一定的破壞。而壓縮空氣儲能系統(CAES)不耗水，對生態環境基本沒有影響，具有初始投資成本低、效率高、無毒、壽命長等優點，具有較大的發展前景。

現有的高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統中，由于各級壓縮機入口溫度為環境溫度，一定的壓比下，蓄熱溫度較低，儲存的熱較少，進而使高溫蓄熱式CAES的能量密度一般不高，需要配備大型儲氣室以供多級膨脹機進行膨脹作用，達到所要求的輸出功率。同時大型儲氣室造價較高，較大的儲氣室不利于系統經濟性。

發明內容

本發明提供一種高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統，以解決現有的高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統的能量密度不高，并依賴大型儲氣室的問題，且造價較高的問題。

本發明的技術方案是：

一種高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統，包括：多級壓縮機C1～Cn、多級膨脹機T1～Tn和儲氣室AS；還包括：高溫蓄熱裝置TS和第一回熱器RG1，各級壓縮機出口的空氣進入高溫蓄熱裝置TS以儲存高溫熱量；第一回熱器RG1與第x級壓縮機Cx的入口、末級壓縮機Cn經高溫蓄熱裝置TS的出口，以及儲氣室AS入口連接；空氣經過第一回熱器RG1后進入第x級壓縮機Cx入口，末級壓縮機Cn出口的空氣經過高溫蓄熱裝置TS儲熱后，再經過第一回熱器RG1冷卻后進入儲氣室AS。

優選地，第一回熱器RG1與首級壓縮機C1的入口、末級壓縮機Cn的出口，以及儲氣室AS入口連接；空氣經過第一回熱器RG1后進入首級壓縮機C1入口。

優選地，高溫蓄熱裝置TS為整體結構，各級壓縮機的出口與高溫蓄熱裝置TS連接。

優選地，所述高溫蓄熱裝置為填充床蓄熱，或雙罐間接蓄熱，或單罐蓄熱。

優選地，高溫蓄熱裝置TS為顯熱蓄熱，或相變蓄熱，或熱化學蓄熱。

優選地，該高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統，還包括：第二回熱器RG2，第二回熱器RG2與首級膨脹機T1的入口、第y級膨脹機Ty的出口，以及儲氣室AS出口連接；儲氣室AS出口的空氣經第二回熱器RG2后進入高溫蓄熱裝置TS吸熱，再進入首級膨脹機T1以膨脹做功，第y級膨脹機Ty出口的空氣經過第二回熱器RG2冷卻后排出。

優選地，第二回熱器RG2與首級膨脹機T1的入口、末級膨脹機Tn的出口，以及儲氣室AS出口連接；末級膨脹機Tn出口的空氣經過第二回熱器RG2冷卻后排出。

優選地，該高溫蓄熱式壓縮空氣儲能系統，還包括：高溫熱輸送單元，適于向該系統輸送高溫熱，以提高膨脹機入口溫度。

優選地，所述高溫熱為太陽能熱，或工業余熱，或風能熱量。

優選地，所述高溫熱輸送單元直接向膨脹機入口輸送高溫熱，和/或，所述高溫熱輸送單元通過高溫蓄熱裝置TS輸送高溫熱。