[发明专利]一种功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统

说明书

本发明公开了一种功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统，包括储能段、蓄冷液化段及膨胀段。储能段中多级压缩机、间冷器、后冷器依次连接。蓄冷液化段中蓄冷换热器、液体膨胀机、液态空气储罐、三通转换阀、低温泵、冷量换热器依次连接。膨胀段中再热器、膨胀机依次连接。本发明的功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统具有能量密度高、效率高，可以提供不同品位冷量及功量、负荷跟随好的优点，适用于电网调峰、可再生能源、分布式能源等领域，对环境友好。

技术领域

本发明属于压缩空气储能、低温制冷、可再生能源、分布式能源等领域，涉及一种压缩空气储能系统，特别涉及一种利用液态空气进行储能和储冷的超临界压缩空气储能系统，是一种可以实现功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统。

背景技术

能源和环境问题的可持续发展是国民经济发展的基础，而解决电力行业中的能源环境问题是保证我国经济可持续发展的重要组成部分。电力储能是调整我国能源结构、大规模发展可再生能源、提高能源安全的关键技术之一，大规模储能技术的研究具有重要理论和实践价值。

目前的储能系统有抽水蓄能、压缩空气储能、燃料电池等，抽水蓄能和压缩空气储能具有储能密度大、输出功率大等特点。但抽水蓄能电站必须建设大坝，耗水量大，对生态也会造成一定的破坏。而压缩空气储能系统不耗水，对生态环境基本没有影响，具有初始投资成本低、效率高、无毒、寿命长等优点，具有较大的发展前景。

传统的压缩空气储能电站将高压空气存储在储气室中，释能时需要通过高压空气与燃料燃烧来提高膨胀机入口温度，能量密度低，受到地理位置的限制，同时依赖化学燃料提供热源。超临界压缩空气储能系统将蓄热式压缩空气储能系统与液态空气储能系统相结合，系统无需燃烧室、空气以液态形式储存在储罐中，不受地理环境限制，能量密度大。但目前超临界压缩空气储能系统存在蓄冷损失大，能量利用不充分等问题。此外，目前的超临界压缩空气储能系统仅提供功，能量输出方式较单一。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明旨在提供一种利用液态空气进行储功和储冷的超临界压缩空气储能系统，追求蓄冷侧达到冷热侧能量匹配，是一种可以实现功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统，该系统具有能量密度高、效率高，可以提供不同品位冷量及功量、运行灵活等特点。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案为：

一种功及冷能梯级利用的超临界压缩空气储能系统，包括多级压缩机、间冷器、后冷器、多级蓄冷换热器、液体膨胀机、液态空气储罐、再热器、多级膨胀机、常温水罐、热水罐，其特征在于，

所述多级压缩机中，各级压缩机的气体管线依次连接，每一级压缩机的排气管线上均设置一间冷器，第一级压缩机的进气口与大气连通，最后一级压缩机的排气口通过管线依次经一间冷器、一后冷器、各级蓄冷换热器的热侧、液体膨胀机后与所述液态空气储罐的进口连通，

所述多级膨胀机中，各级膨胀机的气体管线依次连接，每一级膨胀机的进气管线上均设置一再热器，最后一级膨胀机的排气口与大气连通，所述液态空气储罐的液态空气出口通过管线依次经各级蓄冷换热器的第一冷侧后与第一级膨胀机的进气口连通，

各间冷器的热侧分别对应设置在各级压缩机的排气管线上，各间冷器的冷侧进口分别通过管路与所述常温水罐的出口连通，各间冷器的冷侧出口分别通过管路与所述热水罐的进口连通，

各再热器的冷侧分别对应设置在各级膨胀机的进气管线上，各再热器的热侧进口分别通过管路与所述热水罐的出口连通，各再热器的热侧出口分别通过管路与所述常温水罐的进口连通。

优选地，所述液态空气储罐的未凝低温常压空气出口通过管线依次经各级蓄冷换热器的第二冷侧后与大气连通。

进一步地，所述未凝低温常压空气出口设置在液态空气储罐的顶部，所述液态空气储罐的液态空气出口设置在底部。

优选地，所述常温水罐的进口管路上设置一散热器。