[实用新型]一种等温压缩空气储能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电力储能的系统，即一种等温压缩空气储能系统，通过向压缩过程和膨胀过程中的空气流中喷入雾状或者泡沫状的流体介质，实现等温压缩和等温膨胀，从而可以在同等功率情况下，减小设备体积，提高单位膨胀工质的出功量、并提高系统的整体效率。

背景技术

当前电力负荷的高峰和低谷差越来越大，另一方面可再生能源发电发展迅速，迫切需要经济、稳定、高效的电力储能系统与电力系统相匹配，从而实现“削峰填谷”和稳定可再生能源发电并网。同时，电力储能系统还是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大的问题的关键技术。

压缩空气储能系统是一种适合大规模储能的储能技术，国内外的研究学者和工业界开展了大量的研究和示范运行工作。传统的压缩空气储能系统，不能实现对压缩过程中能量的充分利用，并且在膨胀过程中加入燃烧室，导致系统的效率不高，并且具有污染物排放。

等温压缩机和等温膨胀机研发日渐引起了人们的关注，研究领域已初步涉及等温柴油机、压缩机喷水蒸发内冷却过程等领域。实现等温压缩/膨胀过程的关键在于该过程中的强化传热，通过在压缩或者膨胀过程中的非直接接触式换热，其换热系数很低，更近绝热过程，目前工业上常采用的多级膨胀、级间加热的运行方式，则会不可避免地导致系统结构复杂化、成本增加以及附加功耗增加。

本实用新型提出的等温压缩空气储能系统，可以实现对压缩热的充分回收和利用，降低单位质量空气的压缩机耗功，提高单位质量空气的膨胀机输出比功，并且该系统不消耗化石燃料，可以利用一些工业废热、太阳能热或者燃料发动机的余热，从而可以提高系统的运行效率，具有良好发展前景。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本实用新型公开了一种新型等温压缩空气储能系统，在储能/压缩过程中，通过向被压缩空气中喷入雾状或者泡沫状介质实现准等温压缩过程，从而降低单位工质的压缩功；在释能/膨胀过程中，通过向膨胀过程的气体内喷射雾状或者泡沫状介质实现准等温膨胀过程，从而提高单位工质的输出功量，并提高系统的整体效率。

为实现上述目的，根据本实用新型提供了一种等温压缩空气储能系统，包括压缩机组、膨胀机组和储气腔，其特征在于，

--所述等温压缩空气储能系统还包括低温液态换热介质储罐和高温液态换热介质储罐；

--在所述压缩机组的进气口处设置有压缩机喷射器，在所述压缩机组的出气口处装有高压分离器和冷却器并通过管路与所述储气腔的进口连通，

其中，

所述压缩机喷射器包括空气进口、低温液态换热介质进口和低温混合气出口，所述低温液态换热介质进口与所述低温液态换热介质储罐的出口连通，所述压缩机喷射器将液态换热介质雾化或者形成泡沫状喷射入待压缩空气后由所述低温混合气出口进入所述压缩机组中；

所述高压分离器的换热介质出口与所述高温液态换热介质储罐的进口连通；

所述冷却器包括高温侧和低温侧，其高温侧通入高温压缩气体，其低温侧的进口与所述低温液态换热介质储罐的出口连通，其低温侧的出口与所述高温液态换热介质储罐的进口连通，

--在所述膨胀机组的进气口设置有膨胀机喷射器，在所述膨胀机组的排气口设置有低压分离器，

其中，

所述膨胀机喷射器包括压缩气体进口、高温液态换热介质进口和高温混合气出口，该压缩气体进口与所述储气腔的出口连通，该高温液态换热介质进口与所述高温液态换热介质储罐的出口连通，该高温混合气出口与所述膨胀机组的进气口连通，所述膨胀机喷射器将液态换热介质雾化或者形成泡沫状喷射入压缩气体后进入所述膨胀机组中；

所述低压分离器的进气口与所述膨胀机组的排气口连通，所述低压分离器的液态换热介质出口与所述低温液态换热介质储罐的进口连通，所述低压分离器的空气出口与大气连通。

优选地，所述高压分离器的高压混合气进口与所述压缩机组的出气口连通，所述高压分离器的空气出口与所述冷却器高温侧的进口连通，所述冷却器高温侧的出口与所述储气腔连通，或者，

所述冷却器高温侧的进口与所述压缩机组的出气口连通，所述冷却器高温侧的出口与所述高压分离器的高压混合气进口连通，所述高压分离器的空气出口与所述储气腔连通。

优选地，所述压缩机组为叶轮式、活塞式或者螺杆式的结构形式。

优选地，所述压缩机喷射器和膨胀机喷射器分别设置在所述压缩机组和膨胀机组的进气通道。

优选地，所述换热介质为水、有机工质、水蒸气或HFC系列工质。