[發(fā)明專利]一種耦合電儲(chǔ)熱的多源蓄熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210335717.6
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114704456A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴義平;徐孟娟;張一岑;宮嘯宇;張嘉耕;趙攀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B41/02
• 分類號(hào): F04B41/02;F04B39/06;F01D15/10;F01K7/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種耦合電儲(chǔ)熱的多源蓄熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的出口經(jīng)冷卻器的熱側(cè)通道接儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口，儲(chǔ)氣罐的出口經(jīng)節(jié)流閥、第一換熱器的冷側(cè)通道、第二換熱器的冷側(cè)通道接透平的進(jìn)口，透平接發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其發(fā)電；冷卻器的冷側(cè)通道與第一熱罐、第一換熱器的熱側(cè)通道以及第一冷罐依次連接組成低溫蓄熱回路；第二換熱器的熱側(cè)通道與第二冷罐、電加熱裝置以及第二熱罐依次連接組成高溫蓄熱回路。本發(fā)明設(shè)置有兩個(gè)蓄熱回路，能夠更好地分別匹配高溫和低溫?fù)Q熱過程中溫度的變化，可減少換熱過程中的換熱溫差，同時(shí)充分利用電加熱裝置提高儲(chǔ)能過程消納多余電能的能力，并提高透平進(jìn)口處空氣的溫度，可提高系統(tǒng)做功能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耦 合電儲(chǔ)熱的多源蓄熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)能和光能等可再生能源具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，造成了大量的“棄 風(fēng)、棄光”現(xiàn)象，儲(chǔ)能系統(tǒng)能在電力過剩時(shí)將電能轉(zhuǎn)化成其它能量進(jìn)行存儲(chǔ)， 在電力不足時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放轉(zhuǎn)化成電能，能夠解決可再生能源發(fā)電的波動(dòng) 性帶來的并網(wǎng)問題；此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還能改善電網(wǎng)電能的質(zhì)量和提高機(jī)組運(yùn)行 的安全性。

抽水蓄能和壓縮氣體儲(chǔ)能是兩種最有前途的大規(guī)模物理儲(chǔ)能方式。其中， 抽水蓄能由于其循環(huán)效率高，技術(shù)成熟已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于抽水 儲(chǔ)能需要建在有地理高度落差的水源豐富的地方，其建址受到了限制，不能隨 意擴(kuò)展。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)由于其建設(shè)周期短、啟動(dòng)快等特點(diǎn)，可用作給新能 源電站配備的儲(chǔ)能系統(tǒng)，也可用作電網(wǎng)的調(diào)頻，近年來發(fā)展迅速。在現(xiàn)有壓縮 空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，常見的有非絕熱和絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)。非絕熱的壓縮空 氣儲(chǔ)能系統(tǒng)需要化石燃料在釋能階段給空氣加熱，對(duì)環(huán)境不友好，并且循環(huán)效 率較低。非絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)了壓縮氣體過程中的熱量，在釋能階段 給空氣加熱，推動(dòng)透平做功，通過回收利用壓縮熱提高了循環(huán)效率，同時(shí)摒棄 了化石燃料，但是由于壓縮熱量的溫度有限，導(dǎo)致透平做工能力差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種耦合電儲(chǔ)熱的 多源蓄熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)及其工作方法，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù) 問題；本系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)蓄熱回路，能夠更好地分別匹配高溫和低溫?fù)Q熱過程 中溫度的變化，可減少換熱過程中的換熱溫差，并且充分利用電加熱裝置的能 量提高透平進(jìn)口處的空氣溫度，從而提高系統(tǒng)的發(fā)電能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種耦合電儲(chǔ)熱的多源蓄熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī) 的出口經(jīng)冷卻器的熱側(cè)通道接儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口，儲(chǔ)氣罐的出口經(jīng)節(jié)流閥、第一換 熱器的冷側(cè)通道、第二換熱器的冷側(cè)通道接透平的進(jìn)口，所述透平接發(fā)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)其發(fā)電；

所述冷卻器的冷側(cè)通道與第一熱罐、第一換熱器的熱側(cè)通道以及第一冷罐 依次連接組成低溫蓄熱回路；

所述第二換熱器的熱側(cè)通道與第二冷罐、電加熱裝置以及第二熱罐依次連 接組成高溫蓄熱回路。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓縮機(jī)和冷卻器均有N個(gè)，N≥1，每一級(jí)壓縮機(jī)的 出口通過一級(jí)冷卻器的熱側(cè)通道接下一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)口，最后一級(jí)壓縮機(jī)的出 口通過最后一級(jí)冷卻器的熱側(cè)通道接儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口，各冷卻器的冷側(cè)通道串聯(lián) 接入所述低溫蓄熱回路。

在一個(gè)實(shí)施例中，各壓縮機(jī)同軸布置，并以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)壓縮機(jī)和冷卻器進(jìn)入所述儲(chǔ)氣罐(8)中的氣體的壓力 為10MPa，溫度為20℃。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述透平有M個(gè)，M≥1，每一級(jí)透平的出口通過一級(jí)換 熱器的冷側(cè)通道接下一級(jí)透平的進(jìn)口，換熱器的熱側(cè)通道與第二換熱器的熱側(cè) 通道連接形成回路，第二換熱器的冷側(cè)通道接第一級(jí)透平的進(jìn)口，各級(jí)透平接 發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其發(fā)電。當(dāng)M＝2時(shí)，第一透平和第二透平的膨脹比分別為4和15。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一熱罐、第一冷罐存儲(chǔ)的介質(zhì)為導(dǎo)熱油。