[发明专利]一种利用ORC提高压缩空气储能效率的方法和系统

说明书

本发明属于压缩空气电能存储技术领域，尤其涉及一种利用ORC提高压缩空气储能效率的方法和系统。方法包括：在储能过程中对空气进行压缩并将压缩热存储在储热罐中；在释能过程中储热罐中一部分热量对高压空气进行加热，加热后的空气进入到膨胀机中膨胀做功，膨胀过程后储热工质的余热和储热罐中的剩余部分热量用于有机朗肯循环发电。系统包括依次相连的：压缩机组、第一换热器、储气罐、第二换热器、膨胀机组；第一换热器与储热罐相连，储热罐分别与第二换热器和有机朗肯循环发电系统相连。本发明充分利用压缩空气储能系统剩余的存储热量，先用余热对有机工质进行预热，然后将不能被完全利用的存储热再进行工质加热，保证热量能够被完全利用。

技术领域

本发明属于压缩空气电能存储技术领域，尤其涉及一种利用ORC提高压缩空气储能效率的方法和系统。

背景技术

压缩空气储能(CAES)是指在电价低谷时利用电网上的富裕电力或者风能、太阳能等不稳定的新能源电力来压缩空气，并将压缩后的高压空气进行密封存储起来，在电能需求高峰时，将高压空气释放并推动空气透平带动发电机发电，以达到电能存储的目的。现有的压缩空气储能系统中，通常将压缩后的高压空气存储在地下储气室或者人工储气罐中。

传统CAES系统需要依靠燃烧室提供热能，对进入膨胀透平的高压空气进行加热，但是这种系统效率较低，燃烧室损失较大，使其发展受到局限。先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统则取消了燃烧室，通过储热/冷装置对压缩空气过程的压缩热进行储存并应用于释能过程，用于加热做功工质。AA-CAES虽然摆脱了传统CAES对化石燃料的依赖，但仍需要巨型储气室进行高压空气存储。为了解决压缩空气储能技术面临的主要问题，近年来又出现了深冷液化空气储能(LAES)系统概念。

LAES系统采用压缩空气液态存储，具有高储能密度特性，是一种容量巨大的低温能量存储技术，摆脱了大型储气室对压缩空气储能电站选址的限制。该系统能够被建在任何地方，不受化石燃料和天然储气岩洞的限制，只需要一个保温容器用于储存液态空气。但是，这种液态的压缩空气储能系统增加了空气液化环节和液态泵，使得液态压缩空气储能系统的储能效率低于一般的气态压缩空气储能系统。因此，LAES系统的储能效率是限制其发展的主要因素，AA-CAES系统虽然效率高于LAES系统，但是同样受到效率因素的制约。

中国专利CN105569753A公开了一种利用过程余热的有机朗肯循环发电装置，但该装置只是利用释能过程的余热来加热有机工质进行发电，因为释能过程的余热温度大约在50度左右，所以该装置的ORC发电效率并不高，考虑到成本问题，该装置并不适合应用。本发明不同于上述发电装置，而是通过计算，直接利用释能过程不能完全利用的存储热量来加热有机工质。

综上所述，如何提高压缩空气储能系统的储能效率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了提高压缩空气储能系统储能效率，降低压缩空气储能系统的储能成本，本发明提出了一种利用ORC提高压缩空气储能效率的方法和系统，方法包括：

在储能过程中，对空气进行压缩并将压缩热存储在储热罐中；

在释能过程中，储热罐中一部分热量对高压空气进行加热，加热后的空气进入到膨胀机中膨胀做功，膨胀过程后储热工质的余热和储热罐中的剩余部分热量共同用于有机朗肯循环发电。

所述储热罐为多个储热罐分别与多级换热器相连，多级换热器串联；所述储热罐包括：热量储罐和冷量储罐。

所述储能过程还包括：高压空气被压缩后存储在储气罐中。

所述储能过程还包括：高压空气通过冷量换热器吸收冷量储罐中的冷量后通过减压液化为液态空气并存储在储液罐中。